Corpi luminosi caratteristici e come generano la propria luce

È chiamato Corpo luminoso a qualsiasi oggetto naturale o non naturale che emette la propria luce, questa è la parte dello spettro elettromagnetico visibile dagli occhi umani. L'opposto di un oggetto leggero è un non luminoso.

Gli oggetti non luminosi sono visibili perché sono illuminati dalla luce emessa da oggetti leggeri. I corpi non luminosi sono anche chiamati corpi illuminati, sebbene non siano sempre in quello stato.

Il sole, il corpo luminoso che illumina il paradiso e il mare. Fonte: Pixabay

Gli oggetti luminosi sono fonti di luce primarie mentre la emettono, mentre gli oggetti non in luce sono fonti di luce secondarie perché riflettono quella prodotta dal primo.

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Esempi di corpi luminosi e non luminosi

Oggetti luminosi

Ci sono oggetti in natura in grado di emettere luce. Tra questi è possibile menzionare:

- Sole.

- Le stelle.

- Insetti luminescenti, come lucciole e altri.

- I raggi.

- Northern Northern Lights o luci.

I seguenti sono oggetti luminosi realizzati dall'uomo:

- Lampade a incandescenza o lampadine.

- La fiamma di una candela.

- Lampade fluorescenti.

- Luci a LED.

- La schermata del telefono cellulare.

Oggetti non luminosi

In natura ci sono molti oggetti che non emettono luce per se stessi, ma possono essere illuminati:

- La luna, che riflette la luce solare.

- I pianeti e i loro satelliti, che riflettono anche la luce solare.

- Gli alberi, le montagne, gli animali, riflettono la luce del cielo e del sole.

- Cielo blu e nuvole. Sono visibili a causa della dispersione della luce solare.

Il bulbo del corpo luminoso artificiale che illumina le nostre notti. Fonte: Pixabay

Caratteristiche dei corpi luminosi e della loro luce

La caratteristica principale dei corpi leggeri è che la luce con cui possiamo vederli è prodotta dall'oggetto stesso.

Possiamo vedere persone e oggetti grazie alla luce emessa da corpi luminosi, naturali o artificiali. E anche che la natura ci ha dotato degli organi della visione.

In assenza di corpi luminosi è impossibile vedere tutto ciò che ci circonda. Se l'oscurità totale ha mai sperimentato, allora è nota l'importanza dei corpi leggeri.

Cioè, senza luce non c'è visione. La visione umana e degli animali è l'interazione tra la luce emessa dai corpi luminosi e quella riflessa dai corpi non in luce con i nostri sensori di luce negli occhi e con il nostro cervello, dove l'immagine viene finalmente costruita e interpretata.

La visione è possibile perché la luce emessa o riflessa dagli oggetti si muove attraverso lo spazio e raggiunge gli occhi.

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Fotoni

Un fotone è la minima quantità di luce che può emettere un corpo leggero. I fotoni sono emessi dagli atomi dei corpi luminosi e riflessi o dispersi.

La visione è possibile solo quando alcuni di questi fotoni, emessi, dispersi o riflessi, raggiungono gli occhi, dove producono eccitazione elettronica alla fine del nervo ottico che trasportano un impulso elettrico al cervello.

In che modo i corpi leggeri generano luce?

I fotoni sono emessi dagli atomi dei corpi luminosi quando sono stati eccitati in modo tale che gli elettroni degli orbitali atomici passino a stati di maggiore energia, che poi rifiutano gli stati di meno energia con la conseguente questione dei fotoni.

Ogni corpo, se la temperatura è aumentata, diventa un emittente di luce. Un pezzo di metallo a temperatura ambiente è un corpo non più luminoso, ma a 1000 gradi Celsius è un corpo leggero, perché gli elettroni assumono livelli più alti e diminuiscono a livelli più bassi emettono fotoni nell'intervallo dello spettro visibile.

Questo è ciò che accade a livello atomico con tutti i corpi leggeri, che si tratti del sole, della fiamma di una candela, del filamento di un bulbo a incandescenza, degli atomi della polvere fluorescente del bulbo salvifico o degli atomi del diodo a LED, che è il corpo luminoso artificiale più recente.

Ciò che varia da un caso all'altro è il meccanismo di eccitazione per gli elettroni da passare a livelli atomici di maggiore energia e poi declino ed emettono fotoni.

Tutto quello che vediamo è il passato

La visione non è istantanea, perché la luce viaggia a una velocità finita. La velocità della luce nell'aria e nel vuoto è dell'ordine dei 300 mila chilometri al secondo.

I fotoni di luce che lasciano la superficie del sole impiegano 8 minuti e 19 secondi per raggiungere gli occhi. E i fotoni emessi da Alfa Centauri, la nostra stella più vicina, impiegano 4,37 anni per raggiungere gli occhi se stiamo guardando il cielo.

I fotoni che possiamo osservare ad occhio nudo o attraverso un telescopio della galassia di Andromeda, il più vicino alla nostra, avranno lasciato lì 2,5 milioni di anni fa.

Anche quando vediamo la luna, stiamo vedendo una luna vecchia, perché quello che stiamo guardando è un'immagine di 1,26 secondi fa. E l'immagine dei giocatori di una partita di calcio che vediamo sugli spalti a 300 metri dai giocatori, è una vecchia immagine un milionesimo di secondo in passato.

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Dualità di luce

Secondo le teorie più accettate, la luce è un'onda elettromagnetica, come onde radio, microonde con cui vengono cotti alimenti, microonde di telefonia cellulare, raggi X e radiazioni ultraviolette.

Tuttavia, la luce è un'onda ma è anche composta da particelle chiamate fotoni, come affermiamo in precedenza. La luce ha questo doppio comportamento, ciò che è noto in fisica come dualità da parte delle particelle.

Tutta la varietà di onde elettromagnetiche differisce nella sua lunghezza d'onda. La parte dello spettro elettromagnetico secondo cui l'occhio umano è in grado di percepire è chiamata spettro visibile.

Lo spettro visibile corrisponde a un margine stretto dello spettro elettromagnetico tra 0,390 micrometri e 0,750 micrometri. Questa è la dimensione caratteristica di un protozoo (Amoeba o Paramecio).

Sotto lo spettro visibile, nella lunghezza d'onda, abbiamo radiazioni ultraviolette la cui lunghezza d'onda è paragonabile alla dimensione delle molecole organiche.

E sopra lo spettro visibile c'è la radiazione a infrarossi, la cui dimensione è paragonabile alla punta di un ago. Alla punta di quell'ago si adattano a 10 a 100 protozoi, cioè da 10 a 100 lunghezze d'onda dello spettro visibile.

D'altra parte, le microonde hanno lunghezze d'onda tra centimetri e metri. Le onde radio hanno lunghezze tra centinaia di metri a migliaia di metri. I raggi X hanno lunghezze d'onda paragonabili alla dimensione di un atomo, mentre i raggi gamma hanno una lunghezza d'onda paragonabile al nucleo atomico.

Colori e spettro visibile

Lo spettro visibile include la varietà di colori che possono essere distinti in un arcobaleno dell'iride o nella luce del sole dispersa in un prisma di vetro. Ogni colore ha una lunghezza d'onda che può essere espressa in nanometri, che è il milionesimo di un millimetro.

Lo spettro luminoso e le sue lunghezze d'onda in nanometri (nm), dal più alto al più basso, sono i seguenti:

- Rosso. Tra 618 e 780 nm.

- Arancia. Tra 581 e 618 nm.

- Giallo. Tra 570 e 581 nm.

- Verde. Tra 497 e 570 nm.

- Ciano. Tra 476 e 497 nm.

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- Blu. Tra 427 e 476 nm.

- Viola. Tra 380 e 427 nm.

Il corpo nero luminoso, energia e slancio

La luce ha energia e slancio. Ogni colore dello spettro visibile corrisponde a fotoni di energia diversa e impulso o quantità di movimento. Ciò è stato appreso dai pionieri della fisica quantistica come Max Planck, Albert Einstein e Louis de Broglie.

Max Planck ha scoperto che l'energia luminosa è disponibile in pacchetti o quanti, la cui energia è misurata in joule ed è uguale al prodotto di una costante fondamentale della natura conosciuta come costante di Planck, che è indicata con la lettera H e la frequenza F in Hertz.

E = H ∙ F

Questa scoperta è stata fatta da Planck per spiegare lo spettro delle radiazioni di un corpo leggero, che emette solo radiazioni ma non riflette nessuno, noto come "corpo nero" e il cui spettro di emissione cambia in base alla temperatura.

La costante di Planck è H = 6,62 × 10^-34 J*S.

Ma fu Albert Einstein a affermare, senza dubbio, che la luce erano fotoni con energia data secondo la formula di Planck, come unico modo per spiegare un fenomeno noto come effetto fotoelettrico, in cui un materiale illuminato con la luce emette elettroni. È stato per questo lavoro che Einstein riceve il premio Nobel.

Ma il fotone, come ogni particella e nonostante non abbia una massa, ha un momento o una quantità di movimento data da una relazione scoperta da Louis de Broglie nel quadro della dualità a onda-particella del fotone e degli oggetti quantistici.

La relazione di de Broglie afferma che lo slancio p del foton è uguale al rapporto costante della tavola H e alla lunghezza d'onda λ del fotone.

P = h / λ

Il colore rosso ha una lunghezza d'onda di 618 × 10^-9 m e una frequenza di 4,9 x 10^14 Hz × 10^-27 kg*m/s.

All'altra estremità dello spettro visibile è il viola con una lunghezza d'onda di 400 × 10^-9 m e una frequenza di 7,5 x 10^14 Hz e il suo impeto è 1,7 × 10^-27 kg*m/s. Da questi calcoli concludiamo che il viola ha più energia e più impulso del rosso.

Riferimenti

1. Tippens, p. 2011. Fisica: concetti e applicazioni. 7a edizione. Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedia. Spettro visibile. Recuperato da Wikipedia.com
3. Wikipedia. Spettro elettromagnetico. Recuperato da Wikipedia.com
4. Wikipedia. Fonte di luce. Recuperato da Wikipedia.com
5. WikiBooks. Fisica, ottica, natura della luce. Recuperato da: è.WikiBooks.org