1. Elettricità e magnetismo:
* Flusso di corrente: Le lampadine richiedono una corrente elettrica per funzionare. Il flusso di elettroni attraverso il filamento (o LED nelle lampadine moderne) genera calore e luce.
* Resistenza: Il filamento in una lampadina a incandescenza ha un'alta resistenza, il che significa che si oppone al flusso di corrente. Questa resistenza fa riscaldare il filamento ed emettere luce.
* Tensione: La quantità di potenziale elettrico (tensione) applicata al bulbo determina la luminosità. La tensione più alta porta a più corrente e quindi più calore e luce.
2. Calore e luce:
* Radiazione del corpo nero: Il filamento in una lampadina a incandescenza funge da radiatore nero. Se riscaldato, emette uno spettro continuo di luce, con la lunghezza d'onda di picco dipendente dalla temperatura.
* Radiazione a infrarossi: Una parte significativa dell'energia da una lampadina a incandescenza viene rilasciata come calore (radiazione a infrarossi). Ecco perché i bulbi a incandescenza non sono molto efficienti dal punto di vista energetico.
* Efficienza luminosa: Diversi tipi di lampadine hanno efficienze variabili nella conversione di energia elettrica in luce visibile. I LED sono molto più efficienti delle lampadine a incandescenza.
3. Ottica:
* rifrazione: Alcune lampadine (come le lampadine alogene) usano una busta di vetro che rifrange la luce per dirigerlo in una direzione specifica.
* Riflessione: La forma del bulbo può influenzare il modo in cui la luce riflette e distribuisce.
4. Meccanica quantistica:
* fotoni: La luce emessa da un bulbo è in realtà costituita da piccoli pacchetti di energia chiamati fotoni. L'energia di ogni fotone determina il colore della luce.
5. Termodinamica:
* Trasferimento di calore: Il filamento si riscalda a causa del flusso di corrente elettrica. Questo calore viene quindi trasferito nell'ambiente circostante attraverso la conduzione, la convezione e le radiazioni.
In sintesi, le lampadine forniscono un esempio tangibile di vari principi di fisica in azione, tra cui elettricità, magnetismo, calore, luce, ottica, meccanica quantistica e termodinamica. Sono un ottimo strumento per l'apprendimento e la dimostrazione di questi concetti fondamentali.
