La luce visibile, che viaggia a una velocità vertiginosa di 186,282 miglia al secondo attraverso lo spazio, è solo una parte dell'ampio spettro della luce, che comprende tutte le radiazioni elettromagnetiche. Siamo in grado di rilevare la luce visibile a causa delle cellule a forma di cono nei nostri occhi che sono sensibili alle lunghezze d'onda di alcune forme di luce. Altre forme di luce sono invisibili agli umani perché le loro lunghezze d'onda sono troppo piccole o troppo grandi per essere rilevate dai nostri occhi.

La natura nascosta della luce bianca

Ciò che chiamiamo luce bianca non è un solo colore, ma tutto lo spettro della luce visibile tutto combinato. Per la maggior parte della storia umana, la natura della luce bianca era completamente sconosciuta. Fu solo nel 1660 che Sir Isaac Newton scoprì la verità dietro la luce bianca usando i prismi - barre triangolari di vetro - per rompere la luce in tutti i suoi diversi colori e poi rimontarli di nuovo.

Quando la luce bianca passa attraverso un prisma, i suoi colori componenti sono separati, rivelando rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola. Questo è lo stesso effetto che si vede quando la luce passa attraverso le goccioline d'acqua, creando un arcobaleno nel cielo. Quando quei colori separati risplendono attraverso un secondo prisma, vengono riuniti per formare un unico raggio di luce bianca.

Lo spettro della luce

La luce bianca e tutti i colori dell'arcobaleno rappresentano un piccola parte dello spettro elettromagnetico, ma sono le uniche forme di luce che possiamo vedere a causa delle loro lunghezze d'onda. Gli esseri umani possono rilevare solo lunghezze d'onda comprese tra 380 e 700 nanometri. Il viola ha la lunghezza d'onda più corta che possiamo vedere, mentre il rosso ha il più grande.

Mentre normalmente non chiamiamo altre forme di luce di radiazione elettromagnetica, c'è poca differenza tra loro. La luce infrarossa è appena al di fuori della nostra visione con una lunghezza d'onda maggiore della luce rossa. Solo con strumenti come gli occhiali per la visione notturna possiamo rilevare la luce infrarossa generata dalla nostra pelle e da altri oggetti che emettono calore. Dall'altro lato dello spettro visibile, le onde luminose più piccole delle onde viola sono la luce ultravioletta, i raggi X ei raggi gamma.

Colore ed energia della luce

Il colore della luce è in genere determinato dall'energia prodotto dalla fonte che lo emette. Più l'oggetto è caldo, maggiore è l'energia che irradia, risultando in luce con lunghezze d'onda più corte. Gli oggetti più freddi creano luce con lunghezze d'onda più lunghe. Per esempio, se accendi una fiamma ossidrica, all'inizio la sua fiamma è rossa, ma quando lo alzi, il colore diventa blu.

Allo stesso modo, le stelle emettono diversi colori di luce a causa delle loro temperature . La superficie del sole ha una temperatura di circa 5.500 gradi Celsius, provocando l'emissione di una luce giallastra. Una stella con una temperatura più fredda di 3.000 C, come Betelgeuse, emette luce rossa. Stelle più calde come Rigel, con una temperatura superficiale di 12.000 C, emettono luce blu.

La doppia natura della luce

Gli esperimenti con la luce all'inizio del XX secolo hanno rivelato che la luce aveva due nature. La maggior parte degli esperimenti ha mostrato che la luce si comportava come un'onda. Ad esempio, quando fai brillare la luce attraverso una fenditura molto stretta, si espande come fa un'onda. In un altro esperimento, tuttavia, chiamato l'effetto fotoelettrico, quando brilla la luce violetta sul metallo di sodio, il metallo espelle gli elettroni, suggerendo che la luce è costituita da particelle chiamate fotoni.

In realtà, la luce si comporta sia come una particella e un'onda e sembra cambiare la sua natura in base all'esperimento che conduci. Nell'ormai famoso esperimento a due fenditure, quando la luce incontra due fenditure in una singola barriera, si comporta come una particella quando si cercano particelle ma si comporta anche come un'onda se si cercano onde.