1. Assorbimento: Quando la luce colpisce un materiale, la sua energia può essere assorbita dagli atomi o dalle molecole che compongono quel materiale. Questo assorbimento non è un processo passivo. Implica l'eccitazione degli elettroni all'interno degli atomi o delle molecole.
* Elettroni: Gli elettroni normalmente occupano livelli di energia specifici all'interno di un atomo. Quando un fotone di luce colpisce un atomo, può trasferire la sua energia in un elettrone, aumentandolo a un livello di energia più elevato. L'energia del fotone impone quali elettroni possono essere eccitati.
* Resonance: Il processo di assorbimento è più efficiente quando la frequenza della luce corrisponde alla frequenza naturale dell'atomo o della molecola. Ecco perché alcuni materiali assorbono colori specifici della luce (pensa a come le piante verdi assorbono la luce solare).
2. Vibrazioni e collisioni: Una volta che un elettrone assorbe l'energia e salta a un livello di energia più elevato, è in uno stato instabile. Ritornerà rapidamente al suo stato originale, rilasciando l'energia assorbita sotto forma di:
* Vibrazioni: L'energia in eccesso può far vibrare più vigorosamente l'atomo o la molecola. Questa maggiore vibrazione è essenzialmente energia termica.
* Collisioni: Gli atomi o le molecole vibranti si scontreranno con i loro vicini, trasferendo loro la loro energia, aumentando ulteriormente la vibrazione complessiva e la temperatura del materiale.
3. Trasferimento di calore: Questo processo di aumento delle vibrazioni e collisioni all'interno del materiale porta ad un aumento della sua temperatura complessiva. Il materiale può quindi trasferire questa energia termica all'ambiente circostante attraverso vari metodi, tra cui:
* Conduzione: Trasferimento di calore tramite contatto diretto.
* Convezione: Trasferimento di calore attraverso il movimento dei fluidi (come aria o acqua).
* Radiazione: Trasferimento di calore attraverso onde elettromagnetiche (come radiazioni a infrarossi).
Esempi:
* Luce solare che riscalda la terra: Il sole emette un ampio spettro di luce. Quando questa luce raggiunge la terra, la sua energia viene assorbita da varie sostanze come il suolo, l'acqua e le piante. Questo processo di assorbimento porta ad un aumento delle vibrazioni all'interno di questi materiali, che sentiamo come calore.
* Una camicia nera diventa più calda di una camicia bianca al sole: Le superfici nere assorbono più luce attraverso lo spettro rispetto alle superfici bianche. Di conseguenza, assorbono più energia e diventano più caldi.
In sostanza, l'energia luminosa viene convertita in energia termica dal processo di assorbimento, seguito dal rilascio di quell'energia come vibrazioni e collisioni all'interno del materiale, con conseguente aumento della temperatura.
