Guarda su YouTube il video Lampadine fatte con acqua e candeggina. Chi è l’ingegnere che ha ideato tale lampadina? Quale potenza ha la lampadina che viene paragonata a una solar bottle bulb? Scrivi una breve frase sull’importanza della conoscenza scientifica e discutine in classe.
Compito di realtà
Come un pittore
Immagina di voler dipingere un fiore dai petali rossi e dalle foglie verdi su uno sfondo blu. Hai a disposizione soltanto tre tubetti di colore: il magenta, il giallo e il ciano. Come faresti? Prima di proporre la soluzione, leggi la pagina 309 di questa unità. Realizza poi l’esperienza, comunica i risultati e trai le conclusioni.
1 Che cos’è la luce
La luce è un fenomeno molto complesso che è stato compreso in modo completo solo nel secolo scorso, nonostante sia stato studiato fin dall’antichità. La scienza che studia la luce e i fenomeni a essa collegati è l’ottica, una branca della fisica che ha avuto le sue origini nell’antica Grecia.
Qual è la natura della luce?
Oggi è universalmente accettato che la luce ha una doppia natura: è costituita da fotoni o quanti, particelle di energia che si comportano contemporaneamente come un’onda e come un corpuscolo. Certo, non è facile capire questo fatto; ti sarà più semplice analizzare il percorso fatto dagli scienziati per arrivare a tali conoscenze. I primi studi basati su osservazioni ed esperimenti sulla natura della luce risalgono al 1680, quando Newton enunciò la sua teoria corpuscolare, che sosteneva che la luce era composta da corpuscoli capaci di muoversi a grande velocità e in linea retta ( 1 ). Nel corso degli anni successivi molti scienziati sostennero che la luce si propagasse attraverso onde che però dovevano essere diverse da quelle sonore, che non si propagano nel vuoto. Grazie agli studi di James Maxwell, nel XIX secolo, si scoprì la relazione esistente tra fenomeni luminosi e fenomeni elettrici e magnetici e nacque la teoria ondulatoria elettromagnetica, secondo la quale la luce è formata da onde elettromagnetiche con lunghezza d’onda compresa tra 0,38 e 0,76 micrometri ( 2 ). All’inizio del XX secolo, Max Planck enunciò una nuova teoria, poi ripresa e perfezionata da Albert Einstein, la teoria quantistica, che afferma che le onde luminose elettromagnetiche sono raggruppate in tanti “pacchetti”, caratterizzati da una certa quantità di energia trasportata, i fotoni o quanti ( 3 ).
Qual è l’origine della luce?
Se accendi una torcia elettrica in una stanza buia e la dirigi verso un angolo, vedi distintamente solo gli oggetti colpiti dalla luce. La luce generata dalla torcia arriva quindi agli oggetti e da questi ai tuoi occhi. Alcuni corpi come la torcia accesa, una lampadina o il Sole, trasmettono la luce che essi stessi emettono; questi oggetti sono detti corpi luminosi o sorgenti luminose. La maggior parte dei corpi, però, non emette luce e risulta visibile solo perché la riceve da una sorgente e la diffonde tutto intorno: questi corpi vengono definiti corpi illuminati. La Luna e i pianeti, per esempio, sono corpi illuminati.
Tutti i corpi si comportano nello stesso modo quando vengono illuminati?
Nell’esperimento che segue puoi osservare il comportamento della luce quando illumina tre corpi di diverso materiale. Tra la sorgente luminosa, la candela, e l’osservatore vengono posti separatamente una lastra di vetro, un foglio di carta da forno e un cartoncino nero.
Puoi osservare che:
- il vetro lascia passare la luce e permette di vedere la candela ( 4 );
- la carta da forno lascia passare solo in parte la luce e non permette di distinguere nitidamente la candela ( 5 );
- il cartoncino non lascia passare la luce e nasconde completamente la candela ( 6 ).
In base alla capacità di farsi attraversare dalla luce o di “fermarla” si distinguono:
- corpi trasparenti, come il vetro, certe materie plastiche, il cristallo, l’acqua (se pulita e non troppo profonda), che si fanno attraversare dalla luce totalmente;
- corpi traslucidi, come il vetro smerigliato, alcune stoffe, la carta velina, che si fanno attraversare dalla luce solo in parte;
- corpi opachi, come il legno, il metallo, le rocce, il carbone, che non si fanno attraversare dalla luce.
La trasparenza e l’opacità sono proprietà relative: il vetro, per esempio, è trasparente se ha uno spessore di pochi millimetri, ma è opaco se il suo spessore è di alcuni centimetri. L’acqua del mare è trasparente a riva, ma al largo, dove raggiunge parecchi metri di profondità, è opaca e non lascia vedere il fondo. Un metallo, per esempio l’oro, che è opaco, reso in lamine sottilissime diventa traslucido.
