La luce visibile è la luce che gli umani vedono con i loro occhi. La luce visibile proviene principalmente dal sole, ma anche da altre sorgenti luminose naturali e artificiali. Lo spettro della luce visibile è la gamma di lunghezze d'onda che compongono la luce visibile.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
La luce visibile è il tipo di luce che gli umani possono vedere. La luce visibile viaggia incredibilmente veloce, è costituita da un'ampia gamma di lunghezze d'onda ed esiste sia come onde che come particelle.
Di cosa è fatta la luce?
La luce è un tipo di energia composta da onde elettromagnetiche, una miscela di magnetismo ed elettricità. La luce visibile è solo un tipo di luce, o radiazione elettromagnetica. Alcuni animali come le api possono vedere altre forme di luce, come la luce ultravioletta. Le onde radio sono un altro tipo di luce, così come la luce infrarossa. Gli esseri umani possono vedere solo una piccola parte della radiazione elettromagnetica e questa banda è chiamata spettro della luce visibile. La luce visibile è fatta sia di onde che di particelle. Questa idea è chiamata "dualità onda-particella" ed è uno dei principi fondamentali delle scoperte rivoluzionarie della fisica nella teoria dei quanti.
Quando gli atomi sono eccitati, possono emettere una particella di fotoni se un altro fotone con la stessa energia gli passa accanto.
Proprietà della luce visibile
La luce che gli umani vedono con gli occhi si chiama luce visibile. La luce visibile contiene tutti i colori che gli umani possono vedere. Ci sono proprietà distinte della luce visibile che la distinguono da altri tipi di radiazioni elettromagnetiche.
Se lo spettro della luce visibile passa attraverso un prisma, l'arcobaleno risultante rivela tutti i colori dello spettro. Questi vanno dal rosso, con una lunghezza d'onda di 700 nanometri (che è incredibilmente piccolo), attraverso arancione, giallo, verde, blu e infine viola, con una lunghezza d'onda di 380 nanometri (che è pari più piccolo!). Le lunghezze d'onda radio, al contrario, sono piuttosto lunghe, maggiori di un metro. Le lunghezze d'onda dei raggi gamma sono persino più piccole delle lunghezze d'onda della luce visibile, a livello di picometro!
Una delle proprietà della luce visibile è la presenza di righe scure di assorbimento nello spettro della luce visibile. Queste linee servono come indicatori per le lunghezze d'onda mancanti. Gli scienziati usano questi modelli per studiare la composizione delle stelle, poiché le lunghezze d'onda mancanti corrispondono a determinati elementi.
Una caratteristica interessante della luce visibile è che esiste sia come onda che come particella. Questo può sembrare strano, ma considera prima l'aspetto ondulatorio della luce visibile. Come qualsiasi altra onda, comprese le onde dell'oceano, le onde luminose possono viaggiare in ogni direzione, interagire con altre onde e persino piegarsi.
Queste onde viaggiano a 186.000 miglia al secondo nel vuoto, che viene indicato come un secondo luce. La luce visibile rallenta quando passa attraverso materiale più denso come l'aria o gli occhi umani.
La luce visibile non può passare attraverso le pareti opache, come le onde radio.
Fonti di luce visibile
La luce visibile può essere emessa da diverse sorgenti. La fonte di luce visibile più influente sulla Terra è il sole. Altre fonti di luce visibile includono stelle, pianeti e lune (che mostrano la luce riflessa dal sole), aurore, meteore, vulcani, fulmini, fuoco e organismi bioluminescenti come lucciole, alcune meduse, pesci e persino alcuni microbi.
Riuscite a immaginare di vivere in un'epoca senza lampadine o lampade? La tecnologia delle sorgenti luminose umane si è evoluta molto da quando i primi esseri umani dovevano fare affidamento solo sulla luce nel loro ambiente. Le fonti artificiali di luce visibile includono candele, lampade a olio, illuminazione a gas e lampadine. Oggi esiste un'ampia gamma di lampadine e lampade, dai primi tipi di lampadine a incandescenza alle luci fluorescenti, alle luci a diodi emettitori di luce (LED). Ogni anno vengono prodotte lampadine più efficienti dal punto di vista energetico.
Un'altra potente fonte di lunghezza è il LASER, o amplificazione della luce mediante l'emissione stimolata di radiazioni. In questo momento, i laser non assomigliano alle armi viste nei film di fantascienza e negli spettacoli televisivi. Ma sono ancora molto utili. I raggi laser sono raggi di luce a lunghezza d'onda singola utilizzati in molte tecnologie moderne, dai codici a barre e dall'archiviazione di musica alla chirurgia e alla microscopia. Gli altimetri laser vengono utilizzati anche dai satelliti utilizzati per studiare le calotte polari della Terra, per vedere quanta acqua immagazzinano. La luce viene costantemente utilizzata in modi nuovi ed efficienti per aiutare l'umanità e in effetti il mondo intero.
Componenti cromatiche della luce visibile
Ricordi la tua prima scatola di pastelli? La gioia di vedere così tanti colori in una piccola scatola significava così tante possibilità! Forse la caratteristica più affascinante della luce visibile è il colore. Gli esseri umani vedono un'ampia gamma di colori nella luce visibile e ogni colore ha la propria lunghezza d'onda corrispondente. I componenti cromatici della luce visibile includono viola, blu, verde, dal giallo all'arancione, rosso vivo e rosso scuro. L'intera gamma di lunghezze d'onda della luce visibile si estende da circa 340 nanometri a circa 750 nanometri. La luce nell'intervallo da 340 a 400 nanometri è vicina all'ultravioletto (UV), per lo più invisibile agli occhi umani. Il colore viola è costituito da lunghezze d'onda da 400 a 430 nanometri. La gamma di lunghezze d'onda del blu è compresa tra 430 e 500 nanometri e quella del verde è compresa tra 500 e 570 nanometri. I colori dal giallo all'arancione vanno da 570 a 620 nanometri. Il rosso brillante ha una lunghezza d'onda che va da 620 a 670 nanometri. La lunghezza d'onda del rosso scuro è compresa tra 670 e 750 nanometri. Oltre a questo, la luce nel vicino infrarosso supera i 750 nanometri e oltre i 1.100 nanometri non è più visibile agli occhi umani. A quel punto, la luce è nello spettro dell'infrarosso (IR). Se vuoi vedere come appare la luce IR, puoi usare una telecamera a infrarossi, che rileva la luce come firme di calore. Quando il sole tramonta, potresti notare colori diversi da quelli che vedresti se il sole fosse direttamente sopra la testa. Questo perché l'atmosfera della Terra funge da prisma e piega i colori della luce solare.
Sebbene il blu sia spesso considerato un "colore freddo", può effettivamente rappresentare un oggetto molto caldo, come la fiamma blu su una stufa a gas o una stella calda. Sì, le stelle hanno i colori! I colori delle stelle corrispondono alla temperatura della stella. Il sole è di colore giallo e ha una temperatura superficiale di circa 5.500 gradi Celsius. Una stella più fredda come Betelgeuse, tuttavia, è di colore rosso, a circa 3000 gradi Celsius. Le stelle più calde sono blu, come Rigel, che raggiunge i 12.000 gradi Celsius.
Senza le componenti cromatiche della luce visibile, le persone non potrebbero apprezzare il colore rosso vivo delle fragole o le molte sfumature di un tramonto. Il colore fornisce alle persone informazioni sul loro mondo e sulla bellezza.
Come le persone vedono la luce visibile
Poiché lo spettro della luce visibile è la luce che gli umani possono vedere, come funziona? L'occhio umano e il cervello lavorano insieme per percepire la luce visibile. O deve esserci una fonte di luce, come la luce del sole o una lampadina, oppure deve esserci luce riflessa su un oggetto. Esempi di luce riflessa includono la luce riflessa da neve, ghiaccio e nuvole. La luce proveniente da qualsiasi fonte entra nell'occhio umano e viene ricevuta da cellule oculari chiamate coni. I nervi speciali che rispondono alla gamma dello spettro della luce visibile inviano segnali al cervello, che li interpreta come luce. Non ci sono due persone che vedranno la luce esattamente allo stesso modo, a causa di piccole differenze nelle retine dei loro occhi. Anche la capacità di vedere la luce a diverse lunghezze d'onda cambia con l'età. Durante l'infanzia, le persone di solito possono vedere a lunghezze d'onda più corte rispetto a quando sono più grandi.