Concetti Chiave
- Il modello quantistico ha sostituito il modello newtoniano per spiegare la luce come fascio di fotoni senza massa.
- L'occhio umano è sensibile a una gamma specifica di frequenze elettromagnetiche, traducendo queste frequenze in colori percepiti.
- L'energia luminosa è percepita dall'occhio solo se supera una soglia minima di potenza, altrimenti appare come buio.
- La temperatura di un corpo influisce sul colore della luce emessa, con temperature più alte che producono una gamma più ampia di colori.
- La luce può essere prodotta da diverse fonti di energia, inclusi urti elettrici, attriti, reazioni chimiche e interazioni gravitazionali.
Per Newton il corpuscolo è dotato di massa ma il fotone no, è solo un quarto di massa. Si abbandonò quindi il modello newtoniano poiché ormai superato. A particelle elementari si deve considerare il modello quantistico, luce e fascio di fotoni. A livello di diffrazione, refrazione etc. Il modello di Hughes risulta quindi adatto allo scopo. Il problema dell’ottica è studiare su diversi livelli e si tende sempre a usare il modello più semplice.
L’occhio è sensibile alla radiazione elettromagnetica di frequenza 4,2 x 10^ 14 Hz di lunghezza d’onda 7 x 10^ -7 m, la frequenza massima è 7,5 x 10^ 14 Hz di lunghezza d’onda 4x 10^ -7 m.L’occhio è sensibile alle onde elettromagnetiche di questo ambito ed è così sensibile da assegnare ad ognuna di esse un colore preciso.
L’energia che colpisce l’occhio viene assorbita e il nervo ottico trasferisce l’impulso al cervello che traduce in colore la frequenza ricevuta. L’esperienza ci porta a far coincidere l’immagine con l’oggetto, o un immagine per miraggio. Se la luce è troppo poco intensa ha l’espressione del buio.
L’energia che deve raggiungere l’occhio dipende dalle condizioni dell’occhio stesso e delle frequenze. L’occhio vede meglio a 550 nm a 3,6 x 10^ -17 W di energia e frequenza 5,45x 10^ 14 Hz.
500 nm sono un centinaio di 100 fotoni al secondo. Essi devono essere moltiplicati per la costante di Plunt.
6,62x10^ -34 ovvero l’energia del fotone.
La soglia della potenza minima è 3,6x10 ^-17 W affinchè l’occhio veda.
Se siamo al buio e riusciamo a far si che un corpo si porti almeno a una temperatura di 800°C l’oggetto emetterà luce rossastra.
Più cresce la temperatura più c’è eccitazione degli atomi più l’oggetto emette energia in forma luminosa dando origine oltre che alla luce rossa, la luce gialla, bianca etc.
L’occhio sollecitato da frequenze diverse fa la somma integrale delle frequenze ed associa al risultato un colore caratteristico. La composizione della luce emessa su diverse frequenze è anche, infine, un indicatore della temperatura del corpo che sta emettendo.
L’energia necessaria per produrre luce può venire da reazioni chimiche, urti, attriti ( le lampadine normali a filamento emettono grazie ad attriti tra elettroni , nelle lampadine a neon l’emissione è data da urti tra elettroni e particelle del gas) o, nel caso delle stelle, da interazioni gravitazionali.
L’occhio non è in grado di sopportare la luce di un corpo a temperature elevate, perché la struttura dell’occhio può danneggiarsi. L’occhio è più adatto a captare la luce non da sorgenti ma da oggetti illuminati. Tipicamente il corpo che ci illumina di luce riflessa è la luna. Quando un corpo viene illuminato da una sorgente di luce può rifletterla, può assorbirla, può rifletterla parzialmente ed essi sono in competizione tra loro:
- riflette tutto: bianco;
- assorbe tutto: nero;
- assorbe e Riflette in stessa quantità: verde.
Domande da interrogazione
- Qual è il modello più adatto per studiare la luce a livello di diffrazione e rifrazione?
- Come l'occhio umano percepisce la luce e i colori?
- Qual è la soglia minima di potenza necessaria affinché l'occhio umano possa vedere?
- Come varia la luce emessa da un corpo in base alla sua temperatura?
Il modello di Hughes è considerato adatto per studiare la luce a livello di diffrazione e rifrazione, superando il modello newtoniano.
L'occhio umano è sensibile alla radiazione elettromagnetica e traduce le frequenze ricevute in colori grazie al nervo ottico che trasferisce l'impulso al cervello.
La soglia minima di potenza necessaria affinché l'occhio umano possa vedere è 3,6x10^-17 W.
La luce emessa da un corpo varia con la temperatura: a 800°C emette luce rossastra, e con l'aumento della temperatura emette luce gialla, bianca, ecc., a causa dell'eccitazione degli atomi.
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