Ottica: la natura della luce

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Introduzione

La luce ha un ruolo fondamentale nella vita dell'essere umano: non solo infatti consente la sintesi della vitamina D, ma regolarizza anche il nostro orologio biologico interno. La varietà dei fenomeni fisici connessi con la propagazione della luce ha reso particolarmente difficile la comprensione della sua natura. In ottica la luce è meglio definita come una forma di energia a cui l'occhio è sensibile. In passato si riteneva che la luce fosse composta di minuscole particelle che partivano dalle sorgenti luminose e stimolavano la vista quando l'occhio ne veniva colpito.

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Fotoni

Successivamente si diffuse una teoria che vedeva la luce porsi come l'unica spiegazione di fenomeni come la diffrazione e l'interferenza. In accordo ad essa, la luce tendeva a propagarsi con un moto ondoso in maniera del tutto simile alle onde del mare. I progressi compiuti negli ultimi anni dalla fisica sono riusciti in parte ad unificare le differenti interpretazioni che costituirono motivo di accesi dibattiti tra illustri scienziati. Fu inoltre dimostrato che l'onda luminosa trasporta la sua energia, cioè il suo "effetto", in quantità minuscole ed invisibili dette fotoni.

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Differenze tra onde

Analogamente, si deve ritenere che il punto di un qualsiasi corpo luminoso, come la fiamma di una candela o il filamento di una lampadina, conduce alla propagazione di una serie di onde luminose sferiche che si propagano in tutte le direzioni. Esistono però due rilevanti differenze tra questi due tipi di onde. Le onde nello stagno, sono causate dalla oscillazione delle molecole di acqua, mentre le onde luminose non sono dovute alla oscillazione di particelle materiali. Quanto appena asserito, risulta dimostrato dal fatto che non è possibile vedere un filamento incandescente posto all'interno di una campana di vetro in cui sia fatto il vuoto: se la luce necessitasse di particelle materiali per propagarsi, ciò non sarebbe possibile. Un' altro aspetto che tende a distinguere le onde, è la loro lunghezza.

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Lunghezza di un'onda

La lunghezza di un'onda si può definire come la distanza tra due punti di massima altezza
dell'onda. La lunghezza delle onde luminose è nettamente inferiore a quanto si è soliti immaginare: va dai 400 ai 700 miliardesimi di metro! Ciò vuol dire che la distanza tra due massimi successivi di un'onda luminosa è più piccola della milionesima parte del metro! Ragion per cui per molti secoli è stato ignorato il carattere ondulatorio della luce, evidenziato solo quando gli ostacoli che la luce incontra hanno dimensioni paragonabili alla lunghezza d'onda.

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