Luce

Le prime ipotesi sulla natura della luce vennero formulate, circa 300 anni or sono, da Newton e da Huygens.
Secondo Newton la luce era composta da particelle o corpuscoli emessi dai corpi luminosi. Le particelle si propagavano a grandissima velocità nello spazio e si rendevano visibili soltanto quando colpivano la retina dell'occhio.
L'ipotesi di Huygens era diversa: la luce, secondo lui, si manifestava sottoforma di onde sferiche che si propagavano in moto ondulatorio circolare.
Nonostante la validità delle due teorie, vicine abbastanza alla realtà, esse trovavano difficoltà ad essere applicate nella pratica.

Infatti, la teoria corpuscolare di Isaac Newton spiegava bene il fenomeno della riflessione ma trovava difficoltà nella spiegazione della variazione di direzione di percorso della luce (diffrazione, rifrazione).

La teoria ondulatoria di Christiaan Huygens formulata nel 1678 ma pubblicata solo nel 1690 nel Traité de la Lumière trovava difficoltà di applicazione nella considerazione del fatto che la luce sotto forma di onde sferiche, avendo bisogno di un mezzo di propagazione come l'aria o l'acqua, non spiegava come potesse la luce, proveniendo dalle stelle, oltrepassare lo spazio cosmico, privo dell'aria e dell'acqua, per raggiungere la terra.

James Clerk Maxwell alla fine del XIX secolo rielaborò in maniera fondamentale queste due teorie identificando l'origine della luce in oscillazioni elettromagnetiche che si propagano nello spazio alla velocità di 300.000 km/sec., fondando così la teoria elettromagnetica che da lui prende il nome. Per la grandissima maggioranza delle applicazioni questa teoria è ancora utilizzata al giorno d'oggi.

Un'onda elettromagnetica viene generata da due campi, uno elettrico ed uno magnetico ed è caratterizzata da due grandezze fondamentali: lunghezza d'onda e frequenza di vibrazione.
La lunghezza d'onda si identifica nel compimento di un ciclo completo di percorso dell'onda e si misura con la lettera greca lambda (λ).
L'altra grandezza d'interesse è la frequenza di vibrazione o dei cicli di oscillazione che l'onda compie in un determinato tempo. Questa grandezza si misura in hertz (Hz).
La velocità di un'onda elettromagnetica è data dalla formula: V=땃

L'λ è la lunghezza d'onda ed ƒ la frequenza.

L'aspetto caratterizzante immediato di un gruppo d'onde elettromagnetiche è la lunghezzada d'onda che è un'entità misurabile in sottomultipli del metro. Le misure maggiormente utilizzate sono il nanometro (nm) che corrisponde ad un millionesimo di millimetro, oppure l'amgstrom (å) che corrisponde ad un decimillionesimo di millimetro.

Per risolvere alcuni problemi sulla trattazione del corpo nero nel 1900 Max Planck ideò un artificio matematico, pensò che l'energia associata ad una onda elettromagnetica non fosse proporzionale al quadrato della sua ampiezza (come nel caso delle onde elastiche in meccanica classica), ma direttamente proporzionale alla frequenza e che la sua costante di proporzionalità fosse discreta e non continua.

L'interpretazione successiva che Albert Einstein diede dell'effetto fotoelettrico incanalò il pensiero dei suoi contemporanei verso una nuova strada. Si cominciò a pensare che quanto fatto da Planck non fosse un mero artificio matematico, ma piuttosto l'interpretazione di una nuova struttura fisica, cioè che la natura della luce potesse avere un qualche rapporto con una forma discreta di alcune sue proprietà. Si cominciò a parlare di pacchetti discreti di energia, battezzati fotoni. Con l'avvento delle teorie quantistiche dei campi (ed in particolare dell'elettrodinamica quantistica) il concetto di fotone venne formalizzato ed oggi sta alla base dell'ottica quantistica.

A seguito delle due teorie, corpuscolare ed elettromagnetica, la teoria dei quantum luminosi (quantistica) considera l'onda elettromagnetica un'oscillazione accompagnata da piccolissime particelle dette fotoni.
In questo modo sidistingue l'onda elettromagnetica della luce dalle altre onde elettromagnetiche come le onde radio, raggi X, raggi gamma, ecc..
Questa teoria spiega il fenomeno dell'irradiazione luminosa e delle trasformazioni fotochimiche come la fotolisi e la fotosintesi.
Naturalmente tra le trasformazioni fotochimiche più importanti c'è quella relativa alla fotografia che cosidera l'energia fotonica come parte d'innesto per le trasformazioni fotochimiche. La luce è un'astrazione fisica, paragonata alla luce del sole.
Solo le radiazioni visibili vengono definite come luce, mentre tutte le altre sono indicate semplicemente come radiazioni.
Le radiazioni visibili si trovano nelle ristretta gamma di lunghezze d'onda che va da 400 nm a 700 nm circa dello spettro elettromagnetico.
All'interno di questa stretta gamma , a secondo della lunghezza d'onda, si determinano i colori della luce dal viola (lunghezze d'onda più corte) per proseguire in ordine crescente, con il blù, il verde, il giallo ed il rosso. Oltre la zona visibile del rosso, c'è quella invisibile dell'infrarosso mentre oltre la zona delle lunghezze d'onda più corte del viola, ugualmente invisibili, c'è la zona dell'ultravioletto.

Fonte: Wikipedia

Ph: Leandro Riccini