2. La propagazione della luce

La luce, come le onde sonore, si propaga in tutte le direzioni; quando filtra in un bosco rende chiaramente visibile il suo percorso rettilineo grazie alla presenza del pulviscolo atmosferico ( 7 ). In assenza di questi corpuscoli è impossibile osservare un raggio luminoso e si può vedere soltanto il punto in cui esso va a cadere; è questo il motivo per cui lo spazio, lontano dall’atmosfera, appare buio. Puoi verificare che la luce si propaga in linea retta con una semplice prova: procurati una torcia e tre cartoncini; in due dei cartoncini pratica due fori allineati. Accendi la torcia e schermala con un cartoncino forato, in modo che esca dal foro solo un raggio di luce. Poni in successione gli altri due cartoncini, prima in modo che i fori del primo e del secondo cartoncino non siano allineati ( 8 ), poi che lo siano ( 9 ). Se i due fori dei cartoncini non sono perfettamente allineati, il raggio non passa e il terzo cartoncino non viene illuminato.

Qual è la velocità della luce?

La luce del Sole arriva sulla Terra dopo aver percorso 150000000 di km, quasi tutti nello spazio vuoto. La luce, al contrario del suono, si propaga anche nel vuoto, anzi la sua velocità di propagazione è massima: 300000 km/s. Tale velocità non è uguagliata né superata da altro. La velocità della luce varia a seconda delle sostanze che attraversa e dipende dalla loro densità. Nell’aria diminuisce di poco, è circa 299790 km/s, nell’acqua diminuisce un po’ di più, è circa 225000 km/s. La luce attraversa corpi trasparenti come il vetro e il diamante a velocità di poco inferiori. Nello spazio le distanze sono enormi; per questo non si indicano in kilometri, ma si indica il tempo che la luce impiega a percorrerle: la luce che proviene dal Sole impiega 8 minuti per percorrere la distanza Sole-Terra ( 10).

Alla propagazione rettilinea della luce è sempre collegato il fenomeno dell’ombra.

Nella foto del bambino illuminato dal Sole ci sono molte zone oscure, cioè delle ombre: un’ombra è situata sul volto nella parte opposta a quella illuminata, un’altra sul cappello, un’altra ancora è proiettata sul volto del bambino dalla visiera del cappello. Anche nella giacca si vedono ombre, alcune dovute dalla posizione del corpo rispetto al Sole, altre proiettate dalla testa. Esistono dunque diversi tipi di ombre; puoi imparare a distinguerle con l’esperimento che segue.

Una pallina viene colpita da un raggio di luce proveniente da una torcia schermata da un cartoncino nero forato, cioè da quello che si chiama sorgente di luce puntiforme ( 11 ). La superficie della pallina resta divisa in due parti: la parte rivolta verso la sorgente è illuminata, mentre la parte opposte è buia. La superficie non illuminata è detta ombra propria. Sullo schermo, posto dietro la pallina, c’è una zona non illuminata detta ombra portata, che diventerà più grande allontanando la pallina dallo schermo e più piccola avvicinandola.

Se la sorgente di luce non è puntiforme (12 ), ma è più estesa, i contorni dell’ombra sullo schermo non sono ben definiti: tra la zona completamente in ombra e quella completamente in luce c’è una zona definita penombra. Questa zona si forma perché i raggi luminosi hanno origine da punti diversi e, nel loro percorso, alcuni vengono bloccati dalla pallina, altri no e possono proseguire.