Fenomeni luminosi: luce e colori

La luce, elemento fondamentale della nostra percezione del mondo, è al centro di innumerevoli processi naturali e tecnologici. In termini scientifici, la luce è un’onda elettromagnetica visibile, una porzione dello spettro elettromagnetico percepibile dall’occhio umano. Questa radiazione elettromagnetica è caratterizzata da onde che si propagano attraverso il vuoto a una velocità definita, trasportando energia da una parte all’altra dello spazio. La luce non è solo ciò che rende visibile l’universo, ma gioca anche un ruolo cruciale in fenomeni come la fotosintesi nelle piante e la regolazione dei ritmi circadiani negli esseri umani.

I fenomeni luminosi, d’altra parte, si riferiscono a vari processi e manifestazioni legate alla propagazione e interazione della luce con la materia. Questi includono eventi naturali come arcobaleni, aurore, miraggi e la dispersione della luce che dà vita al cielo blu. Allo stesso modo, fenomeni come la riflessione, la rifrazione, la diffrazione e l’interferenza sono principi fisici che spiegano come la luce interagisca con gli oggetti, producendo effetti visivi spettacolari o essendo sfruttata in tecnologie come le lenti e gli specchi.

I colori, infine, sono la percezione umana della luce in diverse lunghezze d’onda. Quando la luce colpisce un oggetto, parte di essa viene assorbita e parte riflessa. Gli oggetti appaiono colorati in base alle lunghezze d’onda della luce che riflettono; per esempio, un oggetto è percepito rosso se riflette principalmente lunghezze d’onda corrispondenti al rosso e assorbe le altre. La percezione del colore è quindi un fenomeno complesso, influenzato non solo dalle proprietà fisiche della luce e degli oggetti, ma anche dalla fisiologia dell’occhio umano e dal funzionamento del cervello.

In questo articolo, esploreremo questi concetti in modo approfondito, offrendo una panoramica chiara e dettagliata della luce, dei fenomeni luminosi che ne derivano e della complessa natura dei colori. Questa trattazione mira a fornire una comprensione solida di questi principi fondamentali, illuminando il ruolo cruciale che giocano nella nostra vita quotidiana e nelle scienze fisiche.

• L’azione del prisma triangolare nella dispersione della luce
• I fenomeni luminosi: l’arcobaleno
• I fenomeni luminosi: il miraggio
• I fenomeni luminosi: la fata Morgana

L’azione del prisma triangolare nella dispersione della luce

Per comprendere come si compone la luce possiamo utilizzare un prisma triangolare in vetro.

Inviamo sul prisma un sottile fascio di luce bianca, e raccogliamo su uno schermo la luce che esce dal prisma.

Sullo schermo apparirà una striscia luminosa formata dai diversi colori dell’arcobaleno:

rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violetto.

Questo accade perché quando la luce bianca attraversa un prisma di vetro si decompone in uno spettro con tutti i colori dell’arcobaleno per il fenomeno della dispersione.

La dispersione della luce consiste nella scomposizione della luce bianca in una sequenza di colori, chiamata spettro luminoso o spettro dei colori.

La luce bianca è la sovrapposizione dei diversi colori dello spettro.

Le onde a maggiore lunghezza d’onda e minore frequenza vengono riconosciute come rosse dai nostri occhi e dal cervello, mentre quelle a minor lunghezza d’onda e maggiore frequenza vengono riconosciute come violette.

I fenomeni luminosi: l’arcobaleno

L’arcobaleno è un fenomeno dovuto alla rifrazione e alla riflessione della luce bianca del Sole nelle gocce di pioggia che restano sospese nell’aria dopo un temporale.

Come nel prisma triangolare di vetro anche nell’arcobaleno possiamo vedere come un fascio di luce bianca si scompone nei sette colori rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violetto.

Il raggio di luce solare entra in una goccia di pioggia e viene rifratto quindi esce dalla goccia cambiando nuovamente direzione proprio come avviene nel prisma.

Ogni colore subisce una deviazione diversa quindi viene deviato in modo diverso.

I fenomeni luminosi: il miraggio

L’indice di rifrazione della luce in aria è minore negli strati d’aria più caldi e maggiore negli strati d’aria più freddi.

Per questo si possono formare due fenomeni ottici che sono il miraggio e la fata Morgana.

Il miraggio (o miraggio INFERIORE) avviene in zone molto calde e in giornate molto afose quando la superficie terrestre si surriscalda. Gli strati di aria a contatto con la terra calda diventano più caldi e meno densi degli strati superiori.

In questo caso un raggio luminoso che si propaga in questi strati di aria bassi e caldi viene deviato fino a quando si riflette totalmente.

Un osservatore che guarda un oggetto in lontananza riceve due raggi, uno diretto e uno rifratto.

Ecco allora che l’oggetto appare capovolto e specchiato in una pozza d’acqua (che in realtà è l’immagine del cielo).

Un esempio di miraggio è l’oasi nel deserto.

I fenomeni luminosi: la fata Morgana

L’indice di rifrazione della luce in aria è minore negli strati d’aria più caldi e maggiore negli strati d’aria più freddi.

Per questo si possono formare due fenomeni ottici che sono il miraggio e la fata Morgana.

La fata Morgana (o miraggio SUPERIORE) avviene in zone superficiali fredde come grandi distese di acqua fredda o ghiacciata in cui l’aria si raffredda velocemente.

Salendo negli strati più alti l’aria si scalda e l’indice di rifrazione diminuisce.

In questo caso all’osservatore arrivano ancora due raggi, uno diretto e uno rifratto, come nel miraggio, ma l’immagine stavolta appare in cielo.

Un esempio è l’apparizione di una nave in cielo che sembra volare.