Capire la luce ed i colori
Benvenuto! Se sei arrivato qui è perchè probabilmente hai visto il mio video YouTube Ecco perchè i colori non esistono (almeno non come pensiamo)
In questo video ho cercato di riassumere e far capire in modo semplice cos’è la luce, e come interagisce con il mondo ed i nostri occhi per farci percepire i colori. Se vuoi la spiegazione completa guarda il video, ma il riassunto potrebbe essere: “La luce è una porzione di spettro elettromagnetico, che viene riflessa o assorbita dagli oggetti attorno a noi e finisce prima o poi nella retina dei nostri occhi, dove viene interpretata come colore.”
Per questo video, volevo trovare una maniera semplice e chiara per dimostrare come la luce non sia altro che un continuo spettro (parte di questo spettro elettromagnetico) e quello che noi chiamiamo “luce bianca” sia semplicemente la sovrapposizione delle luci di singoli “colori” che viene percepita da noi come bianca. Sono quindi arrivato a voler far un piccolo esperimento, dove si possa dimostrare come la luce sia effettivamente composta da tante luci colorate.
Il prisma ad acqua
Quando si pensa alla luce “dispersa” nei suoi colori, credo molti si immaginino il classico prisma di vetro a base triangolare (vedi immagine in copertina), usato già da Newton per studiare le componenti della luce.
Una cosa forse meno ovvia, è che un arcobaleno si crea grazie proprio ad un prisma; questa volta non fatto di vetro, ma di gocce d’acqua. Questo processo si chiama rifrazione ed avviene grazie al fatto che appunto la luce è uno spettro e diversi colori hanno diverse “proprietà” che quindi influenzano la loro interazione con l’interfaccia aria-acqua o aria-vetro in modo diverso (se volete più dettagli, commentate pure qui o sul video YouTube, e farò una spiegazione più approfondita).
In assenza di un prisma di vetro (non credo sia molto comune averne uno in casa) e non volendo aspettare la quiete dopo la tempesta per sperare in un arcobaleno, qui sotto vi dirò come creare il vostro piccolo arcobaleno fatto in casa con un prisma ad acqua.
Come si può vedere dall’illustrazione, ho praticamente ricreato quello che succede dentro alle goccioline d’acqua durante un arcobaleno dentro ad un recipiente con dell’acqua ed uno specchio.
In pratica, la luce deve passare attraverso la superficie dell’acqua due volte; in entrambe di queste volte, la luce viene rifratta. Mentre l’angolo dello specchio e la distanza della specchio dalla superficie gioca un ruolo di ottimizzazione sulla qualità dell’arcobaleno ottenuto. Quindi, se volete farlo a casa: prendete un recipiente, riempitelo d’acqua, immergete uno specchio (o frammento di specchio) nell’acqua, e mettete il sistema vicino ad una finestra o all’aperto con una superficie vicino su cui proiettare l’arcobaleno (una parete funziona benissimo). Con una mano immersa nell’acqua, cambiate l’angolo e direzione dello specchio finchè non avete proiettata sulla superficie un bell’arcobaleno!
Nel mio caso la luce solare ha funzionato molto meglio della la luce artificiale e l’angolo e la distanza dello specchio può fare la differenza, quindi, occhio! Tenete a mente che anche la qualità dello specchio può avere un effetto!
Lo spettroscopio “a CD”
Un modo ancora più chiaro, e forse interessante per osservare lo spettro di qualunque fonte di luce visibile è lo spettroscopio! Uno strumento che può essere molto semplice (come nel nostro caso) o molto complicato (come nel caso di molti contesti scientifici) ma che in ogni caso è capace di mostrare e di analizzare lo spettro nelle sue componenti.
In questo caso usiamo il principio di diffrazione che usa la stessa differenza nelle proprietà dei diversi colori menzionati sopra ma non attraverso un’interfaccia “trasparente” ma è dovuto all’interazione della luce con un pattern di difrazione molto piccolo (potete immaginarvelo come una griglia finissima).
Come vedete da quest’altra illustrazione, il giocatore principale di questo strumento è il CD. Ci sono molti tipi di CD o DVD in giro, ma il più importante è avere il lato “scintillante” del disco “nudo”, ovvero senza protezioni extra o altri strati aggiuntivi. Infatti il DVD con cui ho provato ha un aspetto molto più scuro (quasi violaceo) rispetto al CD, che è in realtà uno strato aggiuntivo, credo, di protezione. Insomma provate con i CD/DVD che avete a casa, e in caso non funzionasse, potete sempre provare a rompere il disco e rimuovere lo strato protettivo “spellandolo”.
A parte il disco, ci sono un paio di altre cose importanti:
- La feritoia (un tagli lungo e fino) usata per far entrare la luce deve essere più fina e precisa possibile. Fatta con un taglierino direttamente sul cartone dovrebbe funzionare, ma funzionerà molto meglio se usate dei piccoli fogli di alluminio o addirittura delle lamette da depilazione (che normalmente sono molto affilate) per creare la fessura.
- L’angolo del disco rispetto alla base della scatola dovrebbe essere tra i 30° e 45°. Per trovare l’angolo migliore, provatene diversi e vedrete la differenza.
- Cercate di evitare la contaminazione di luce dall’esterno. Dovreste riuscire ad evitare la maggioranza di questa luce semplicemente chiudendo tutte le fessure (tranne quella creata apposta nel punto 1) con del nastro adesivo (ancora meglio se nero) o ricomprendo la scatola completamente con un foglio di carta meno trasparente possibile.
Conclusioni
Insomma sia utilizzando un prisma, un prisma ad acqua o uno spettroscopio, spero abbiate provato anche a casa vostra a vedere, con i vostri stessi occhi, come la luce può essere scomposta nei suoi colori.
Se avete trovato altri metodi, se avete provato ed avete visto lo spettro o anche se non ha funzionato, fatemi sapere nei commenti, e chissà, magari possiamo imparare ancor di più.
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