La luce è una forma di energia che ci permette di vedere il mondo intorno a noi e di percepire i colori degli oggetti che ci circondano ogni giorno.
Che cos'è la luce
La luce è una forma di energia che viaggia nello spazio sotto forma di onde, ed è proprio grazie a essa che i nostri occhi riescono a percepire le forme, le distanze e i colori del mondo. Senza la luce, vivremmo in un buio totale e non potremmo riconoscere nemmeno il volto delle persone che amiamo. Pensa a quando entri in una cantina senza finestre: appena spegni la torcia, tutto scompare alla vista, anche se gli oggetti sono ancora lì. Un altro esempio quotidiano è la differenza tra il giorno e la notte: di giorno il Sole illumina ogni cosa, mentre di notte abbiamo bisogno di lampade, candele o della Luna per orientarci. La luce viaggia velocissima, molto più veloce del suono, e per questo durante un temporale vediamo prima il lampo e poi sentiamo il tuono.
Le sorgenti di luce
Gli oggetti che producono luce vengono chiamati sorgenti luminose e si dividono in due grandi famiglie a seconda della loro origine. Le sorgenti naturali esistono in natura senza l'intervento dell'uomo: il Sole è la più importante perché illumina e riscalda tutto il pianeta, ma anche le stelle, i fulmini e alcuni animali come le lucciole producono luce propria. Le sorgenti artificiali, invece, sono state inventate dall'uomo per illuminare quando manca il Sole: pensa alla lampadina della tua cameretta che si accende premendo un interruttore, oppure alla fiamma di una candela accesa durante una cena speciale. Anche lo schermo del tablet, i fari dell'automobile e i fuochi d'artificio sono esempi di sorgenti artificiali. Tutti gli altri oggetti che vediamo, come il quaderno o la maglietta, non producono luce: si limitano a riceverla e a rimandarla ai nostri occhi.
Come viaggia la luce
La luce si propaga sempre in linea retta, cioè segue un percorso dritto chiamato raggio, finché non incontra qualcosa che la ostacola o la devia. Puoi osservare questo fenomeno quando il sole entra dalla finestra di una stanza polverosa: vedrai dei fasci luminosi diritti, come tante linee che attraversano l'aria. Un altro esempio è il fascio di una torcia accesa nel buio del giardino, che disegna una striscia luminosa perfettamente dritta verso il prato. Quando la luce incontra un oggetto, possono succedere tre cose principali: l'oggetto la blocca, la lascia passare oppure la rimanda indietro. Proprio perché la luce viaggia dritta, dietro agli oggetti si formano le ombre, zone scure dove i raggi non riescono ad arrivare. Le ombre cambiano forma e lunghezza durante la giornata, perché il Sole si sposta nel cielo da mattina a sera.
Corpi trasparenti, traslucidi e opachi
Gli oggetti si comportano in modo diverso quando la luce li colpisce e per questo li classifichiamo in tre categorie distinte. I corpi trasparenti lasciano passare quasi tutta la luce e ci permettono di vedere chiaramente cosa c'è dall'altra parte: il vetro della finestra e l'acqua pulita di un bicchiere sono esempi perfetti di questa categoria. I corpi traslucidi lasciano passare solo una parte della luce, quindi vediamo che dall'altra parte c'è qualcosa, ma in modo confuso e sfumato; pensa al vetro smerigliato della porta del bagno o alla carta da forno usata in cucina. I corpi opachi, infine, non si lasciano attraversare per nulla dalla luce: il legno della porta, un libro chiuso o un muro di mattoni fermano completamente i raggi luminosi. È proprio davanti ai corpi opachi che si formano le ombre più nette e definite.
La riflessione e gli specchi
Quando la luce colpisce una superficie liscia e lucida, viene rimandata indietro in modo ordinato e questo fenomeno si chiama riflessione. Lo specchio del bagno è l'esempio più conosciuto: la sua superficie liscissima rimanda la luce in modo così preciso che riusciamo a vedere la nostra immagine riflessa con tutti i dettagli. Anche la superficie calma di un lago di montagna funziona come uno specchio enorme, riflettendo le cime delle montagne e le nuvole del cielo. Le superfici ruvide, invece, rimandano la luce in tante direzioni diverse e per questo non producono immagini chiare, ma ci permettono comunque di vedere gli oggetti. Proprio grazie alla luce riflessa dagli oggetti possiamo distinguerli: una mela arriva ai nostri occhi perché la sua buccia rimanda verso di noi parte della luce che la colpisce. La Luna stessa non produce luce propria, ma riflette quella del Sole, ed è per questo che di notte la vediamo brillare nel cielo.
I colori e l'arcobaleno
La luce del Sole, che ci sembra bianca, in realtà è formata da tanti colori diversi mescolati insieme, come ha scoperto lo scienziato Newton facendo passare la luce attraverso un prisma di vetro. Quando un raggio di sole attraversa il prisma, si scompone e mostra sette colori distinti: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto. Questo stesso fenomeno avviene in natura ogni volta che vediamo un arcobaleno: dopo un temporale, le minuscole gocce d'acqua sospese nell'aria si comportano come tanti piccoli prismi e scompongono la luce del Sole. Anche le bolle di sapone che soffi in giardino mostrano i colori dell'arcobaleno sulla loro superficie sottilissima. Lo stesso effetto puoi osservarlo quando una luce attraversa il bordo di un CD oppure un cristallo del lampadario di casa. I colori dell'arcobaleno sono sempre nello stesso ordine, dal rosso esterno al violetto interno dell'arco.
Perché vediamo gli oggetti colorati
Gli oggetti che ci circondano non possiedono un colore proprio: sono i nostri occhi a percepirli colorati grazie a un gioco di assorbimento e riflessione della luce. Quando la luce bianca del Sole colpisce un oggetto, una parte dei colori viene trattenuta dalla superficie, mentre un'altra parte viene rimandata indietro: noi vediamo proprio i colori che sono stati rimandati. Per esempio, le foglie degli alberi sembrano verdi perché assorbono tutti gli altri colori e riflettono soltanto il verde verso i nostri occhi. Un pomodoro maturo appare rosso perché la sua buccia trattiene gli altri colori e ci rimanda indietro solo la luce rossa. Gli oggetti bianchi, come un foglio di carta, riflettono tutti i colori contemporaneamente, mentre quelli neri, come una maglietta scura sotto il sole d'estate, li assorbono tutti e per questo si scaldano molto. Ecco perché d'estate è meglio indossare abiti chiari, che restano più freschi.
Ricorda
- La luce è una forma di energia che viaggia in linea retta e ci permette di vedere il mondo che ci circonda.
- Le sorgenti luminose si dividono in naturali, come il Sole e le stelle, e artificiali, come le lampadine e le candele.
- I corpi si classificano in trasparenti, traslucidi e opachi a seconda di quanta luce lasciano passare.
- Dietro ai corpi opachi si formano le ombre, perché la luce non riesce ad attraversarli.
- La riflessione è il fenomeno per cui la luce viene rimandata indietro dalle superfici, soprattutto da quelle lisce e lucide.
- La luce bianca del Sole è formata dai sette colori dell'arcobaleno: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco, violetto.
- Vediamo gli oggetti colorati perché ogni oggetto riflette alcuni colori della luce e ne assorbe altri.
Piccolo esercizio di verifica: prendi il quaderno e disegna una candela accesa al centro della pagina. Intorno alla candela, disegna almeno sei oggetti diversi che si trovano in casa tua e, accanto a ognuno, scrivi se è trasparente, traslucido oppure opaco. Per ciascun oggetto opaco, prova anche a disegnare l'ombra che si formerebbe sul pavimento. Infine, scrivi sotto al disegno una frase che spieghi perché la candela è una sorgente luminosa, mentre il libro appoggiato sul tavolo non lo è.