1 La luce

Che cos’è la luce? 
Come si propaga? 
Come si forma un’ombra? 

Sappiamo bene che la luce ci consente di vedere: senza di essa, infatti, non riusciamo a distinguere gli oggetti che ci circondano, come avviene in una stanza buia. 

Ci sono dei corpi, come una candela o una lampada, che sono in grado di illuminare altri oggetti, ambienti più o meno ampi e spazi anche estesissimi come fanno le stelle, per esempio il Sole: i corpi di questo tipo, che emettono luce propria, sono detti sorgenti luminose o corpi luminosi.
Noi, però, non vediamo solo i corpi che emettono luce, ma anche quelli che la ricevono e la diffondono. Questo fenomeno accade perché gli oggetti che non hanno luce propria, quando sono investiti dalla luce, ne rimandano una parte verso i nostri occhi: questi corpi sono detti corpi illuminati.

CHE COS’È LA LUCE

La scienza, sin dai tempi più antichi, si è impegnata nello studio della natura della luce, sviluppando numerose teorie.
Nei secoli più vicini a noi, due teorie in particolare sono state a lungo concorrenti: una, la teoria ondulatoria, considerava la luce come un’onda, l’altra invece la trattava come se fosse composta da corpuscoli, ed era perciò detta teoria corpuscolare. 

Agli inizi del XX secolo, una volta accertato che i raggi luminosi sono particolari onde elettromagnetiche con specifiche frequenze e lunghezze d’onda, gli scienziati Max Planck e Albert Einstein contribuirono con le loro ricerche a scoprire che le onde elettromagnetiche sono formate da “pacchetti” di energia, chiamati quanti. I quanti che compongono la luce, detti fotoni, sono particelle che si propagano come onde. Grazie a questa scoperta, si spiegò come mai la luce in alcuni fenomeni si comporta come un’onda, in altri come un insieme di particelle.
In via generale, comunque, possiamo considerare la luce come una forma di energia, detta luminosa, o raggiante, che viene emessa da alcuni corpi e che si diffonde nello spazio. La diffusione della luce come forma di energia viene spiegata se la si considera come un’onda: sappiamo che le onde trasportano energia e, nel caso della luce, si tratta di onde elettromagnetiche; queste ultime, infatti, hanno la proprietà di propagarsi anche nel vuoto, proprio come avviene alla luce solare che raggiunge la Terra attraversando un grandissimo spazio vuoto.

Le onde luminose, o radiazioni visibili, occupano una porzione ben precisa dello spettro elettromagnetico, che rappresenta l’insieme di tutte le onde elettromagnetiche possibili e le classifica in base alla frequenza o alla lunghezza d’onda; quelle luminose, in particolare, sono onde che per le loro caratteristiche ci risultano visibili. La luce si propaga dalla sua sorgente in tutte le direzioni, ma a differenza di quel che accade per le onde sonore, la sua propagazione avviene solo in linea retta. Ogni retta lungo la quale la luce si propaga si chiama raggio luminoso.
La luce raggiunge una velocità elevatissima, che nell’Universo non è superata né eguagliata da altri fenomeni: nel vuoto la luce viaggia a 300 000 km/s. La luce emessa dal Sole, che dista dalla Terra 150 milioni di km, raggiunge il nostro Pianeta in circa 8 minuti; quella riflessa dalla Luna, che dista dalla Terra 380 000 km, arriva in poco più di un secondo.
Nell’aria la velocità della luce diminuisce di poco (circa 299 790 km/s); nell’acqua diminuisce un po’ di più (225 000 km/s).

    SCIENZE +     Lampi e tuoni!

Qualunque sia la distanza a cui cade un fulmine durante un temporale, la luce prodotta è così veloce che non c’è alcun ritardo tra il momento in cui il fulmine cade e quello in cui lo si vede. Non è così per il suono, che viaggia a 340 m/s. Grazie a questi dati, possiamo calcolare a che distanza è caduto un fulmine: basta contare quanti secondi sono passati tra la luce del lampo e il rumore del tuono e moltiplicare questo tempo per la velocità del suono.
Per esempio, se tra lampo e tuono passano 10 secondi, significa che il fulmine è caduto a 340 × 10 = 3400 m, ovvero 3,4 km di distanza.