Gli archi di pioggia mostrano come la luce visibile sia una combinazione di molti colori.
Credit: UCAR
La luce visibile è un modo in cui l’energia si muove. Le onde luminose sono il risultato di vibrazioni di campi elettrici e magnetici, e sono quindi una forma di radiazione elettromagnetica (EM). La luce visibile è solo uno dei molti tipi di radiazione EM, e occupa una gamma molto piccola dello spettro elettromagnetico complessivo, ma poiché possiamo vedere la luce con i nostri occhi, ha un significato speciale per noi.
Le onde luminose hanno lunghezze d’onda tra circa 400 e 700 nanometri (da 4.000 a 7.000 angstrom). I nostri occhi percepiscono le diverse lunghezze d’onda della luce come le sfumature dell’arcobaleno dei colori. La luce rossa ha onde relativamente lunghe, circa 700 nm. La luce blu e viola hanno onde corte, intorno ai 400 nm. Le onde più corte vibrano a frequenze più alte e hanno energie più elevate. La luce rossa ha una frequenza di circa 430 terahertz, mentre la frequenza del blu è più vicina a 750 terahertz. I fotoni rossi della luce trasportano circa 1,8 elettronvolt (eV) di energia, mentre ogni fotone blu trasmette circa 3,1 eV.
I vicini della luce visibile sullo spettro EM sono la radiazione infrarossa da un lato e la radiazione ultravioletta dall’altro. La radiazione infrarossa ha onde più lunghe della luce rossa, e quindi oscilla ad una frequenza inferiore e trasporta meno energia. La radiazione ultravioletta ha onde più corte della luce blu o violetta, e quindi oscilla più rapidamente e trasporta più energia per fotone della luce visibile.
La luce viaggia ad una velocità di 299.792 chilometri al secondo (circa 186.282 miglia al secondo). A questa velocità, la luce potrebbe girare intorno alla Terra più di sette volte in un secondo! La lettera minuscola “c” è spesso usata per rappresentare la velocità della luce nelle equazioni, come la famosa relazione di Einstein tra energia e materia: E = mc2. Tutte le forme di onde elettromagnetiche, compresi i raggi X e le onde radio e tutte le altre frequenze dello spettro EM, viaggiano anch’esse alla velocità della luce. La luce viaggia più rapidamente nel vuoto, e si muove leggermente più lentamente in materiali come l’acqua o il vetro.
Quando la luce passa da un materiale a un altro materiale con una densità diversa, di solito si piega o cambia rotta. I diversi colori della luce si piegano in misura leggermente diversa. Quando la luce blu passa dall’aria attraverso un prisma di vetro denso, per esempio, si piega leggermente di più della luce rossa. Questo è il motivo per cui un prisma divide la luce bianca in un arcobaleno di colori diversi. Le gocce di pioggia possono diventare prismi naturali, causando arcobaleni quando la luce del sole le attraversa.