INDICE
Introduzione
Neve e prisma
I colori
Rosso ed eclissi
Rifrazione ed eclissi
Esperimento sulla rifrazione
La luce è un fenomeno affascinante che ci circonda ogni giorno; può sembrare tutto semplice ma in realtà si nascondono leggi fisiche complesse ma anche sorprendenti.
La neve
La neve è formata da cristalli di ghiaccio che si aggregano tra loro. Ogni cristallo ha una struttura esagonale e, anche se sembra incredibile, non ne esistono due perfettamente uguali! Quando la luce colpisce la neve, questa viene riflessa in tutte le direzioni, il che le dà quel colore bianco luminoso e soffice.
Il prisma
Un prisma è un oggetto trasparente (spesso di vetro o cristallo) che ha la capacità di scomporre la luce bianca nei suoi colori componenti — quelli dell’arcobaleno: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, violetto. Questo fenomeno si chiama dispersione. Accade perché ogni colore (cioè lunghezza d'onda della luce) viene deviato con un’angolazione diversa quando passa attraverso il prisma.
Neve e prisma
Quando la luce del sole colpisce i cristalli di neve (che, guarda caso, sono piccoli prismi naturali), può succedere qualcosa di simile: la luce si rifrange, si riflette e può anche creare piccoli arcobaleni o effetti iridescenti.
È proprio grazie alla sua struttura cristallina, che si comporta un po’ come un prisma.
In più, in certe condizioni atmosferiche si possono vedere fenomeni come i sundogs o pareri, che sono macchie luminose colorate accanto al sole: anche lì entra in gioco la rifrazione della luce nei cristalli di ghiaccio sospesi in aria.
Collegamento con filosofia: La neve appare bianca, luminosa e uniforme, ma in realtà è composta da innumerevoli cristalli di ghiaccio, tutti diversi tra loro. Questa apparente omogeneità nasconde una complessità invisibile a occhio nudo. In filosofia, questo ci ricorda quanto spesso la realtà sia diversa da ciò che percepiamo: ciò che sembra semplice e chiaro può in realtà essere variegato, unico e complesso. Come la neve riflette la luce in tutte le direzioni, così anche il mondo riflette infinite sfumature che vanno oltre l'apparenza. Comprendere la verità richiede uno sguardo più profondo, capace di andare oltre ciò che si vede.
"Per me, la luce è qualcosa di profondamente misterioso:un'onda, una particella... e forse qualcosa di più."
- Albert Einstein
La luce bianca quindi, quella che colpisce il prisma è la somma di diversi colori. L’insieme di tutti i colori possibili è detto spettro della luce visibile quando tutti i colori dello spettro si sovrappongono generando il bianco.
Come esperimento che dimostri questa affermazione possiamo far girare un disco con tutti i colori primari ad una velocità elevata e vedremo come otteniamo il bianco.
In generale un corpo risulta di un certo colore proprio perché assorbe tutti i colori tranne quello che vediamo effettivamente.
Riassumendo il colore degli oggetti dipende sia dalla loro natura sia dal colore della luce che li illumina.
La luce però può essere di un solo colore, attraverso l’applicazione di filtri (cioè un corpo trasparente colorato che assorbirà tutti i colori della luce tranne quello di cui abbiamo bisogno). Il colore degli oggetti dipende anche dal colore della luce che li illumina.
Quando nessun colore viene riflesso generalmente si genera il nero.
Collegamento con arte: Questo tema si collega naturalmente con l’arte, in particolare con la pittura. Nei secoli infatti i pittori stessi hanno contribuito nello studio della luce e dei colori per poter riportare al meglio i loro effetti e caratteristiche sulla tela. Pensiamo a Caravaggio oppure ai vividi colori di Giotto, maestri della pittura e della sperimentazione su tela dei colori e della loro relazione con la luce.
"La luce è la chiave per comprendere l'universo."
- Galileo Galilei
Ogni colore ha una diversa lunghezza d’onda e, di conseguenza, viene deviato con un angolo diverso. Tra questi, il rosso è quello che subisce la minor deviazione, perché possiede la lunghezza d’onda più lunga tra i colori visibili. Questo lo colloca all’estremità inferiore dello spettro, rendendolo il primo a emergere nella scomposizione della luce. Il rosso, dunque, è il colore che meglio “resiste” alla deviazione, ed è proprio questa caratteristica che lo rende protagonista anche durante un altro spettacolare fenomeno: l’eclissi lunare.
Eclissi
Quando la Terra si interpone tra il Sole e la Luna, la luce solare non raggiunge direttamente la superficie lunare. Tuttavia, una parte di essa viene rifratta dall’atmosfera terrestre: le componenti blu e verdi vengono disperse, mentre il rosso riesce a curvare attorno alla Terra e a illuminare la Luna, tingendola di quella particolare tonalità. Così, lo stesso rosso che emerge dal prisma diventa testimone del legame tra luce e atmosfera, mostrando come i colori non siano solo una questione di estetica, ma una finestra sulla fisica del mondo.
"Studiare la luce è come indagare il cuore stesso della realtà."
- Max Planck
Oltre al fenomeno della dispersione, che permette di osservare la luna tingersi di rosso, durante l’eclissi avviene un altro fenomeno, quello della rifrazione.
La rifrazione è il fenomeno che accade quando la luce passa da un corpo a un altro e quella cambia direzione. Un esempio è quando immergiamo una penna in un bicchiere d’acqua e la vediamo spezzata. Come sappiamo bene non è davvero spezzata ma la vediamo così a causa appunto della rifrazione.
Questo fenomeno appunto avviene durante l’eclissi lunare: la luce del sole, che in teoria non dovrebbe arrivare alla luna poiché coperta dalla terra, arriva comunque alla luna, poiché dallo spazio passa attraverso l’atmosfera terrestre ed è lì che avviene l’effetto della rifrazione. Poiché l’indice di rifrazione dello spazio e dell'atmosfera terrestre sono diversi, la luce cambia direzione e viene così indirizzata verso la luna.
Collegamento con scienze: Anche i nostri occhi usano la rifrazione, ogni secondo. Quando guardi qualcosa:
La luce entra nell’occhio passando attraverso la cornea e il cristallino (sono come piccole lenti).
Qui la luce si piega (di nuovo: rifrazione) per mettere a fuoco l’immagine sulla parte dietro dell’occhio, che si chiama retina.
Se la rifrazione non è perfetta, vediamo sfocato: è quello che succede a chi ha bisogno degli occhiali.
Esperimento rifrazione
Un esperimento dove è possibile osservare il fenomeno della rifrazione è quello del bicchiere invisibile. Infatti, grazie alla rifrazione, si può riuscire a far "sparire" un becker, grazie a un semplice effetto ottico.
Che cosa ci serve?
Due becker in vetro borosilicato, uno più grande dell'altro
Dell'olio vegetale, va benissimo anche quello di semi di girasole
Come si fa?
Per prima cosa, inseriamo il becker più piccolo dentro quello più grande. Poi cominciamo a versare l'olio all'interno del becker piccolo. Continuiamo a versare finché l’olio non trabocca, andando a riempire anche il secondo becker e bagnando l’esterno di quello più piccolo.
A questo punto, accade la magia: il becker più piccolo inizia a sparire. Non è un trucco: è fisica.
Perché succede?
Tutto si basa su un concetto chiamato indice di rifrazione. In parole semplici, è una misura di quanto un materiale riesce a deviare la luce.
Nel nostro esperimento, sia il vetro borosilicato che l’olio di semi di girasole hanno lo stesso indice di rifrazione, che è 1,473. Questo significa che la luce non si piega passando da uno all’altro, ma prosegue in linea retta. E proprio per questo motivo, il becker immerso diventa invisibile ai nostri occhi.