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Cos'è la luce?
La luce è una radiazione elettromagnetica visibile all'occhio umano. Qui scoprirai tutto quello che c'è da sapere sulla luce e su alcune sue proprietà fondamentali come la lunghezza d'onda.
1. Cos'è la luce?
La luce è una tipologia di radiazione elettromagnetica che si propaga sotto forma di onde. Per un essere umano, le onde luminose visibili sono quelle che misurano da circa 390 a 760 nanometri. Quest'intervallo di lunghezze d'onda si trova tra la radiazione UV a onde corte e la radiazione infrarossa a onde lunghe, che non possono essere percepite dall'occhio umano.
Le fonti luminose naturali e artificiali emettono onde luminose che vengono riflesse dagli oggetti. Affinché percepiamo un'immagine, nella retina dell'occhio collaborano diversi recettori della luce: i cosiddetti bastoncelli elaborano le informazioni relative alla luminosità, mentre i coni sono deputati alla percezione dei colori. Il colore della luce percepito dipende dalla relativa lunghezza d'onda.
Il sole è la principale fonte luminosa naturale: l'arcobaleno è un noto fenomeno di rifrazione della luce. [Fonte: Pellinni – stock.adobe.com]
:::ContentBox{headline="In breve: cos’è la luce?
- La luce è una radiazione elettromagnetica che si propaga sotto forma di onde.
- Per l'essere umano, le lunghezze d'onda visibili sono quelle comprese tra 390 e 760 nanometri.
- Il colore della luce dipende dalla lunghezza d'onda: la luce ad onde corte appare viola o blu, mentre quella a onde lunghe appare rossa.
- La luce influisce tra l'altro sul ritmo sonno-veglia, le cui carenze possono avere effetti negativi sul benessere. :::
2. Modello ondulatorio e modello corpuscolare
La luce ha un comportamento sia ondulatorio che corpuscolare, per cui la fisica utilizza diversi modelli per spiegare le sue proprietà. La fisica quantistica parla infatti di dualismo onda-particella della luce:
- nel modello ondulatorio, la luce viene considerata come onda elettromagnetica che si manifesta in lunghezze d'onda e frequenze: con esso si possono indagare e spiegare fenomeni quali l'interferenza (= sovrapposizione di onde) e la polarizzazione (direzione di oscillazione);
- nel modello corpuscolare, la luce viene invece considerata come flusso di particelle, dette anche fotoni, che trasferiscono energia sotto forma di quanti.
3. Lunghezza d'onda e colore della luce
Il colore della luce è determinato dalla relativa lunghezza d'onda. La luce a onde corte appare viola o blu, mentre la radiazione a onde lunghe è percepita come una tonalità di rosso. La combinazione di tutti i colori visibili dà origine alla luce bianca, ma l'esatta impressione cromatica dipende anche dalla temperatura del colore. Questa si misura in kelvin e indica se l'illuminazione viene percepita come calda (elevata percentuale di rosso nella luce) o come fredda.
Importante: i singoli colori dello spettro sono visibili solo quando, ad esempio, si utilizza un prisma per scomporre la luce bianca nelle varie componenti.
Colori e lunghezze d'onda della luce
| Colore dello spettro | Lunghezza d'onda in nanometri |
|---|---|
| Viola | 380-430 nm |
| Blu | 430-490 nm |
| Verde | 490-570 nm |
| Giallo | 570-600 nm |
| Arancione | 600-640 nm |
| Rosso | 640-780 nm |
I colori dello spettro sopra indicati vengono anche definiti colori dell'arcobaleno. Responsabile del fenomeno dell'arcobaleno è la rifrazione della luce: le goccioline di pioggia fungono da prismi nello scomporre la luce bianca del sole nei vari colori dello spettro luminoso.
4. Luce infrarossa e luce ultravioletta
La radiazione visibile costituisce solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico della luce: la luce infrarossa (IR) e la luce ultravioletta (UV) non possono essere percepite dall'occhio umano. Entrambe le tipologie di radiazione luminosa offrono tuttavia particolari possibilità di applicazione.
*La luce infrarossa (IR) si colloca in un intervallo di lunghezza d'onda al di sopra dei 670 nanometri e quindi al di là del colore rosso dello spettro. Viene utilizzata, tra l'altro, nel campo della termotecnica e in quello dell'astronomia. Per l'uso domestico, le lampade a infrarossi sono apprezzate soprattutto come lampade riscaldanti. La radiazione infrarossa efficace per scopi terapeutici (radiazione IR-A) possiede una lunghezza d'onda che va dai 780 ai 1.400 nanometri. Stimolando la circolazione sanguigna, consente alle cellule del nostro corpo di ossigenarsi meglio. Il calore favorisce il rilassamento muscolare, allevia le contrazioni e lenisce il dolore. Inoltre, può favorire un effetto antinfiammatorio, poiché vengono eliminati i prodotti di scarto del metabolismo.
- Al contrario, la radiazione ultravioletta (luce UV) a onde corte possiede una lunghezza d'onda che sta al di sotto dei 390 nanometri e che quindi parte dal margine viola della luce visibile. La radiazione UV viene impiegata, ad esempio, per la disinfezione delle superfici e dell'acqua.
- Le cosiddette lampade a luce diurna imitano la luce solare in quanto emettono una luce artificiale particolarmente chiara, pur non emettendo radiazioni UV. Il loro effetto positivo si riflette sul benessere e sul ritmo sonno-veglia abituale: durante i mesi di scarsa luminosità, sostengono il bioritmo, aiutando a combattere la stanchezza e la mancanza di energia. Del resto, vengono anche utilizzate come strumenti terapeutici nei casi di depressione stagionale.
5. Domande frequenti
Come funziona la rifrazione della luce?
Il fenomeno si verifica quando la luce passa da un mezzo con una determinata densità ottica a un altro che ne ha una diversa. Un esempio noto è la rifrazione subita dai raggi luminosi che attraversano l'acqua, generando un arcobaleno.
Cosa sono i bastoncelli della retina?
I bastoncelli sono le cellule fotosensibili poste nella retina del nostro occhio, che elaborano le informazioni sulla luminosità e consentono, tra l'altro, la visione crepuscolare. Della percezione del colore sono invece responsabili i cosiddetti coni.
Qual è la velocità della luce?
La velocità della luce nel vuoto misura circa 299.792 km/sec. e rappresenta una costante fondamentale della fisica.
In che modo la luce e la teoria della relatività ristretta sono collegate?
La teoria della relatività speciale (o ristretta) di Albert Einstein descrive tra l'altro le leggi fisiche relative alla velocità della luce nel vuoto ed evidenzia come la velocità della luce sia costante per tutti gli osservatori.
Cosa significa “anno luce”?
Un anno luce è la distanza percorsa dalla luce in un anno ed equivale a circa 9.460 miliardi di km. L'anno luce si usa in astronomia per misurare grandi distanze.