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La luce è un onda elettromagnetica che può essere percepita dai nostri occhi e ha una natura corpuscolare cioè è fatta di fotoni. Ha anche una natura energetica perché è in grado di produrre calore.

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Che cos'è la luce e quali grandezze la caratterizzano?

Quella che comunemente chiamiamo luce visibile, che proviene dal Sole, di colore bianco e che può essere scomposta in altre forme di luce che percepiamo come colori quali ad esempio il rosso o il verde, è un'onda.

Quest'onda è tipo trasversale per cui l'oscillazione avviene perpendicolarmente rispetto alla direzione di propagazione.

Ad oscillare in un'onda luminosa sono un campo elettrico variabile ed un campo magnetico variabile che si inducono a vicenda, oscillando in due piani perpendicolari tra di essi e perpendicolari a loro volta alla direzione di propagazione dell'onda:

Le sorgenti di luce visibile sono le stelle o i corpi riscaldati oltre una certa temperatura, tipicamente 600°C. Tutti gli altri corpi sono visibili in quanto capaci di riflettere in tutto o in parte la luce ricevuta.

Spettro, lunghezza d'onda e frequenza

In realtà il termine più corretto per definire la luce è quello di onda elettromagnetica.

L'insieme di tutte le frequenze che può assumere un'onda elettromagnetica forma lo spettro elettromagnetico.

A partire dalle onde elettromagnetiche a più bassa frequenza, le onde radio, fino a quelle a più alta frequenza ovvero le onde gamma.

Quella che noi chiamiamo luce visibile non è altro che una piccola porzione di frequenze dello spettro elettromagnetico a cui i nostri organi della vista sono sensibili.

Tale porzione si trova subito dopo le frequenze caratterizzanti gli infrarossi e prima delle frequenze dell' ultravioletto:

Le onde elettromagnetiche si propagano tutte alla velocità della luce c che è una costante universale e vale nel vuoto:

una velocità quella della luce che se paragonata alla nostra quotidianità risulta davvero eccezionalmente elevata (un raggio di luce riuscirebbe a percorrere 7 volte il giro della Terra in 1 secondo!) ma che se paragonata alle distanze galattiche risulta estremamente lenta (la distanza tra il centro della nostra galassia e la Terra è di 26000 anni luce ovvero la distanza coperta da un raggio di luce che viaggia a velocità c per 26000 anni). Per info si veda: velocità della luce.

La relazione che lega frequenza e lunghezza d'onda è:

c = f ∙ λ

per cui frequenza (f) e lunghezza d'onda (λ) sono due grandezze inversamente proporzionali.

Ovviamente la lunghezza d'onda è misurata in m o più comodamente certe volte in sottomultipli del metro, mentre la frequenza in Hertz o in multipli.

Onde caratterizzate da basse frequenze hanno grandi lunghezza d'onda dell'ordine anche di decine di metri. Viceversa, le onde gamma a più altra frequenza hanno una piccolissima lunghezza d'onda dell'ordine di 10-12 m (grandezza paragonabile a quella di un nucleo atomico).

Esercizio #1

Nel 1676 si registrò l' eclissi del pianeta Giove con uno scarto di 10 minuti rispetto al momento che era stato teorizzato.

Questo avvenne in quanto il pianeta Giove e la Terra si erano scostati di una certa distanza.

Determinare tale distanza.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sull'eclissi di Giove del 1676.

Esercizio #2

La luce visibile nel vuoto possiede una lunghezza d'onda che varia in un range di 0,8 μm per il rosso fino a un massimo di 0,4 μm per il violetto.

Determinare i valori della frequenza di oscillazione del loro campo elettromagnetico.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: da lunghezza d'onda a frequenza.

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Studia con noi

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Quella che comunemente chiamiamo luce visibile, che proviene dal Sole, di colore bianco e che può essere scomposta in altre forme di luce che percepiamo come colori quali ad esempio il rosso o il verde, è un'onda. Quest'onda è tipo trasversale per cui l'oscillazione avviene perpendicolarmente rispetto alla direzione di propagazione.

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Il termine fotone deriva dal greco, si indica con la lettera greca y. Si tratta di una particella neutra che si muove nel vuoto alla velocità di circa 300 000 km/s. (chilometri al secondo)

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Esistono animali che hanno una sensibilità visiva più ampia di quella umana . Nessun animale però vede al buio
Es:
-insetti (api) vedono la luce ultra violetta ;
-alcuni serpenti vedono i raggi infrarossi.

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I raggi infrarossi hanno frequenze inferiori  a quelle del rosso ,pari a circa 400 Thz.(TERAHERTZ)
I raggi ultravioletti hanno frequenze superiori a quelle del violetto , pari a circa 790 THz. (TERAHERTZ)

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Le lenti sono oggetti di vetro o plastica trasparente.
Sono costruite in modo da far vedere le immagini rimpicciolite(lente divergente) o ingrandite(lente convergente)

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Come vede:
se sei ipermetrope riesci a vedere chiaramente gli oggetti lontani, ma hai difficoltà a mettere a fuoco da vicino vedendo più grande. Con l'avanzare dell'età, può risultare più difficile anche vedere da lontano.

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I corpi illuminati assorbono e riflettono in diversa misura i vari colori che compongono la luce bianca.

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Sono:
-ipermetropia
-miopia
-astigmatismo
-presbitismo

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L’arcobaleno è un fenomeno ottico e meteorologico che si può osservare quando la luce del Sole attraversa le gocce d’acqua rimaste in sospensione nell’aria dopo un temporale, o presso una cascata o una fontana. Quando avviene si riescono a vedere tutti i sette colori percepibili dai nostri occhi. Riusciamo a percepirlo però solo da una determinata angolazione, lo sguardo dell'osservatore deve essere a cica 42-45° dall'arcobaleno con il sole alle spalle e il muro d'acqua di fronte.

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Come vede:
il presbite non riesce a mettere a fuoco le cose troppo vicine pur mantenendo una perfetta visione da lontano. (Si manifesta circa dopo i 45/50 anni)

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Come vede:
il miope vede male da lontano, ma vede bene da vicino

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Non è proprio un disturbo della vista ma un difetto genetico. Le persono daltoniche hanno una percezione dei colori diversa da noi.
Ci sono vari tipi di daltonismo in cui ci sono delle assenze di alcuni colori.

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A ciascuna frequenza delle onde luminose corrisponde un determinato colore.
La luce bianca non è formata da un solo colore ma da tutti i colori: rosso, arancione, giallo, verde, blu, azzurro, e violetto.
Il colore nero è l'assenza di colori.

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Come vede:
un occhio astigmatico non vedrà soltanto sfocato ma anche deformato o sdoppiato sia da lontano che da vicino.

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La rifrazione è la deviazione che la luce subisce quando passa da un mezzo a un altro. Dipende da due fattori l'inclinazione e la densità del corpo che attraversa.

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Noi riusciamo a vedere solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico, esistono altre onde elettromagnetiche come: i raggi ultravioletti, i raggi infrarossi, i raggi gamma, le microonde, i raggi X e le onde radio