Spettro elettromagnetico del visibile
Che cos'è lo spettro elettromagnetico del visibile?
Nel 1666 Newton scoprì che la luce bianca passando attraverso un prisma di cristallo si scompone in una serie ordinata di raggi di diverso di colore.
La luce che apparentemente ci appare bianca non è monocromatica, cioè composta da un solo colore, ma è la somma di differenti lunghezze d'onda e quindi diverse frequenze.
Scomponendo l'onda luminosa bianca in un prisma si ottiene lo spettro visibile dello spettro elettromagnetico.
Lo spettro della luce visibile è la regione dello spettro elettromagnetico più piccola in termini di variazione di frequenza/lunghezza d'onda tuttavia è particolarmente importante in quanto è l'unica parte dello spettro a cui il nostro occhio è sensibile.
Per vedere il mondo materiale il corpo umano utilizza solo le frequenze contenute in questa piccola regione dello spettro elettromagnetico e ad ogni ben precisa frequenza dell'onda il nostro cervello associa un colore.
A 700 nm c'è il rosso che rappresenta la frequenza più bassa del visibile mentre a 400 nm troviamo la frequenza più elevata cioè il violetto.
Ricordiamo che la velocità della luce nel vuoto vale c:
c= 3 ∙ 108 m/s
e la relazione tra frequenza f e lunghezza d'onda λ è:
λ = c / f
Per produrre luce visibile è necessario che un elettrone passi da un livello energetico superiore ad uno di livello energetico inferiore in un atomo, ma anche i corpi sufficientemente caldi come una lampadina ad incandescenza possono emettere luce visibile: già a 800 K un corpo inizia ad apparire rosso e più aumenta la temperatura più il suo colore si dirigerà verso il violetto.
La radiazione emessa dal Sole è composta per circa il 40% da luce visibile ed il nostro astro ci appare giallo in quanto la sua temperatura superficiale corrisponde alla lunghezza d'onda di tale colore.
Interazione luce materia: il fenomeno della diffusione
Perché il cielo durante il giorno ci appare blu e quindi prevalentemente solo di una lunghezza d'onda?
Questo fatto è spiegabile attraverso il fenomeno della diffusione che riguarda l'interazione tra luce e materia.
Vediamo il cielo blu durante il giorno poiché la luce proveniente dal Sole e comprendente tutte le lunghezze d'onda del visibile viene a contatto con particelle molto piccole come le molecole dell'aria.
Quando la luce solare attraversa la nostra atmosfera essa interagisce soprattutto con le molecole di azoto e di ossigeno: non appena una molecola dell'aria viene colpita da un'onda luminosa essa assorbe l'energia della luce e quindi emette luce della stessa lunghezza d'onda in tutte le direzioni. Questo è il fenomeno della diffusione.
Le corte lunghezze d'onda della luce bianca sono diffuse più facilmente di quelle lunghe per cui il blu all'estremo delle lunghezze d'onda brevi dello spettro è diffuso circa 10 volte in più del rosso che è all'altro estremo e quindi la lunghezza d'onda blu risulta prevalente. Per ulteriori info: perché il cielo è blu.
Assorbimento della luce e colore
La materia che ci circonda è capace di assorbire e riflettere certe frequenze o certi range di frequenza della luce bianca che riceve.
Questo determina i colori che vediamo ad esempio una camicia appare bianca nella luce bianca perché riflette quasi tutte le lunghezze d'onda che riceve mentre una camicia nera invece lo è perché assorbe quasi tutte le lunghezze d'onda.
Quando osserviamo i colori questo è possibile perché soltanto alcune lunghezze d'onda sono assorbite e i colori che vediamo sono quelli prodotti dalle lunghezze d'onda che vengono riflesse. Ad esempio quando la luce bianca cade su due materiali e uno appare rosso e l'altro viola è così perché tutte le lunghezze d'onda, escluse queste, sono state assorbite.
La luce bianca contiene tutte le lunghezze d'onda della luce visibile ma se vengono usate luci di diversi colori esse influenzeranno con il loro colore il materiale che le riflette.
Una camicia bianca riflette tutte le lunghezze d'onda della luce che la investe così apparirà rossa nella luce rossa perché solo le lunghezze d'onda del rosso sono utilizzabili per la riflessione.
Un materiale che riflette solo il rosso è rosso nella luce bianca e in quella rossa. Un materiale invece blu riflette solo l'estremità dello spettro con onde corte e poiché le onde rosse sono lunghe nessuna di esse viene riflessa.
Questo vuol dire che se illuminiamo con luce blu tale materiale nella luce blu il materiale apparirà blu mentre illuminato con luce rossa esso apparirà scuro perdendo gran parte del suo colore. Quindi ciò che viene assorbito e ciò che viene riflesso dipende in parte dalla natura delle sostanze e in parte dalle lunghezze d'onda presenti nella luce che le illumina.
Mentre la luce bianca contiene tutte le lunghezze d'onda della luce visibile le luci colorate ne contengono soltanto una parte ma è possibile mettere insieme diverse lunghezze d'onda di certi colori e ottenerne altre di colori diversi.
Quando si sovrappongono i colori rosso e verde si produce il giallo questo è un esempio di come si possano mescolare i colori. Verde, blu e rosso sono i colori fondamentali a partire ai quali si possono ricavare tutti gli altri dello spettro: la loro sovrapposizione infatti restituisce luce bianca.
Conclusioni
Il visibile è una regione dello spettro elettromagnetico particolarmente importante in quanto è l'unica parte dello spettro a cui il nostro occhio è sensibile.
Per vedere il mondo il corpo umano utilizza solo le frequenze contenute in questa piccola regione dello spettro elettromagnetico e ad ogni ben precisa frequenza dell'onda il nostro cervello associa un colore.
A 700 nm c'è il rosso che rappresenta la frequenza minore percepibile mentre a 400 nm troviamo la frequenza massima cioè il violetto.
Per produrre luce visibile è necessario che un elettrone passi da un livello energetico superiore ad uno di livello energetico inferiore in un atomo, ma anche i corpi sufficientemente caldi possono emettere luce visibile già a 800 K il corpo inizia ad apparire rosso e più aumenta la temperatura più il suo colore si dirigerà verso il violetto.
La radiazione emessa dal Sole è composta per circa il 40% da luce visibile ed il nostro astro ci appare giallo in quanto la sua temperatura superficiale corrisponde alla lunghezza d'onda di tale colore.
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Frequenza dell'onda elettromagnetica emessa dal corpo umano
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