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Perché vediamo l'acqua nel bicchiere trasparente, ma quella del mare ci sembra blu?

Matlurker
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Per la stessa ragione per la quale, in grande profondità, i fondali marini sono avvolti nell'oscurità.
La luce bianca è l'effetto delle onde elettromagnetiche associate al fotone che nel vuoto viaggia, appunto, alla velocità della luce. Si indica con la lettera c ed è approssimativamente pari a 300.000 km/s.
Quando la luce attraversa della materia, rallenta, così nell'aria la luce viaggia a meno di 300.000 k/s. Nell'acqua viaggia ancora più lentamente.

Se prendi un bicchiere d'acqua e ci immergi un cucchiaino e lo guardi dall'alto, lo vedrai come piegato: parte della luce rimbalza nella superficie dell'acqua, producendo una riflessione; e parte penetra nell'acqua. Ma quando attraversa l'acqua, la luce rallenta, formando una rifrazione. Più è densa l'acqua, più rallenta la luce, più è grande l'angolo di rifrazione. Se l'angolo di rifrazione è abbastanza grande, tu non riuscirai a vedere nulla, perché la luce rifratta non riesce ad uscire la mezzo di trasmissione e raggiungere la tua retina.

La luce bianca non è che la somma delle frequenze associate a tutti i colori visibili e anche oltre, come l'ultravioletto e l'infrarosso. Se ti capita di vedere un arcobaleno, vedrai che è, appunto, un arco, perché l'atmosfera è sferica. Se la Terra fosse trasparente vedresti un "circobaleno". In alto vedrai il rosso; poi, andando verso il centro, l'arancione, il giallo, il verde, e poi il blu e il viola. Sopra il rosso c'è l'infrarosso, che a occhio nudo è per noi invisibile. Sotto il viola, l'ultravioletto. L'arcobaleno si forma quando la luce, dal vuoto all'atmosfera, rallenta in maniera più vistosa perché l'aria è molto umida, e dunque più densa.

A questi diversi colori sono associate diverse lunghezze d'onda, le quali vengono rallentate in maniera diversa.

Newton dimostrò che a una frequenza inferiore corrisponde una rifrazione maggiore. Siccome nello spettro visibile il rosso è proprio quello che ha frequenza maggiore, sarà il primo colore in alto nell'arcobaleno, e il primo a non poter fuoriuscire dal mare. Invece lo spettro dal verde al blu ha frequenze che permettono rifrazioni visibili. E' questo il motivo che il mare ha colori che spaziano dal verde al blu, a seconda non solo dei fondali, ma anche dalle condizioni meteorologiche (se è presente più o meno umidità, ad esempio).

Questo è, inoltre, il motivo per cui già a pochi metri in profondità, vediamo tutto blu, anche se dovessimo incrociare un pesciolino dai colori vivaci, come il rosso o il giallo. E se andiamo ancora più in profondità, neanche le radiazioni associate al blu riescono a penetrare: sono così rallentate che ad un certo punto spariscono del tutto,lasciando nel buio i fondali più profondi.

Anche il punto di osservazione è, per quanto detto importante. Se guardiamo il mare dalla spiaggia, l'angolo di osservazione è grande (l'angolo di osservazione si misura dalla verticale) e noi riceveremo i raggi di riflessione e poco o nulla quello di rifrazione. Ma se prendiamo un elicottero, sarà facile vedere il fondale. Questo pur avendo stesso osservatore e stesso osservato: il mare.

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