Ottica: un'esposizione informale

Inizia qui un racconto che cercherà di spiegare molti dei fenomeni legati alla luce, cercando di usare i linguaggio più semplice, riducendo al minimo l'uso della matematica, e descrivendo molti fatti e curiosità storiche che riguardano personaggi straordinari. Buon divertimento!

Sommario:

– Introduzione
      Gli antichi Greci
      L'occhio... e la macchina fotografica
      Proprietà della luce
+ Riflessione
+ Rifrazione
+ Diffrazione
+ Aberrazione sferica e Cannocchiale
+ Dispersione e telescopio di Newton
+ Etere Luminifero
+ Birifrangenza e Polarizzazione
+ Interferenza
+ L'arcobaleno

Introduzione

La Luce e la Vista... sembrerebbero due fenomeni strettamente legati, in quanto è ben vero che la luce può esistere anche se non viene vista da nessuno; ma nessuna visione ci può essere in assenza di luce.

Gli antichi Greci

In realtà il collegamento fra luce e visione non è sempre stato un fatto scontato. Per Pitagora e la sua scuola, la vista era un processo di percezione "tattile": dall'occhio sarebbero emanati dei raggi visuali rettilinei che, toccando i corpi, eccitavano la percezione visiva.

Obiezione ovvia: se fosse vero ciò che diceva Pitagora, dovremmo poter vedere anche al buio! Ecco allora che Platone apporta una correzione; infatti nel suo "Timeo", si trova che gli occhi sono:
apportatori di luce (...) Il fuoco che è dentro di noi, fratello dell’altro, sgorga puro attraverso gli occhi (...) Quando intorno al flusso dell’occhio c’è la luce meridiana, allora, coincidendo il simile con il simile e diventando solido, si forma un solo corpo omogeneo secondo la direzione degli occhi (...) E a causa della somiglianza il tutto diviene ugualmente sensibile, e se tocca qualcosa o da qualcosa viene toccato, diffondendosi i moti in tutto il corpo fino all’anima, procura quella sensazione che noi chiamiamo vista.
Insomma per Platone la visione era una interazione fra il Fuoco che esce dal nostro interno, attraverso gli occhi, e il Fuoco celeste, proveniente in massima parte dal Sole. Ecco quindi che (sintetizzo):
Di notte il fuoco degli occhi rimane isolato, quindi cessano di vedere: questo fatto arreca il sonno. Quando le palpebre si chiudono, trattengono la potenza del fuoco all’interno, e ne derivano i sogni.
Come vedremo nei prossimi capitoli, l'antica Grecia ha prodotto anche idee giuste... e personaggi davvero notevoli.     

L'occhio... e la macchina fotografica

Oggi noi sappiamo che l'occhio funziona come una Camera Oscura, in cui la luce proveniente dall'esterno viene focalizzata dalla lente del cristallino e proiettata sulla rètina, disseminata di coni e bastoncelli:

— i coni sono sensibili ai colori, soprattutto in condizione di luce intensa;

— i bastoncelli non riconoscono i colori, ma sono molto sensibili in condizioni di luminosità scarsa.

Questa suddivisione di compiti viene replicata in molti sensori delle macchine fotografiche, laddove alcuni elementi sensibili sono specializzati nella misura dell'intensità della luce incidente, mentre altri elementi si occupano di rivelarne il colore. Ora, sappiamo che i sensori delle macchine fotografiche sono sensibili ai tre colori fondamentali rosso, verde e blu: ebbene, i coni della rètina sono specializzati nella visione della stessa terna di colori; è poi il cervello che sa interpretare i segnali inviati dai vari tipi di cono per risalire al colore che sta osservando.

L'occhio quindi non emette nessun fuoco, contrariamente a quanto sostenevano gli antichi greci. Però una cosa Platone la diceva più o meno giusta: quel concetto del "rimescolamento del simile con il simile"... In effetti, come vedremo nelle prossime puntate, il Sole emette una quantità di radiazioni che vanno dalle onde radio, alla luce visibile, ai raggi X e gamma... ma l'evoluzione naturale ha fatto sì che l'occhio umano sia sensibile proprio alle radiazioni che il sole emette in modo più intenso. Insomma, l'occhio si è adattato in modo da sfruttare al meglio le radiazioni emesse dal Sole.     

Proprietà della luce

Lasciando da parte i problemi legati alla visione, possiamo iniziare ad occuparci della Luce. La quale ha due qualità principali, visibili a occhio nudo:

— intensità;
— colore;

più una altrettanto importante, anche se molto spesso non sappiamo di averci a che fare:

— polarizzazione.

Inoltre la Luce esibisce comportamenti non sempre facili da interpretare, come:

— riflessione;
— rifrazione;
— diffrazione;
— dispersione;
— interferenza;
— birifrangenza...

Infine c'è la domanda fondamentale: la Luce da cosa è fatta?

— particelle?
— onde?
— e se è fatta di onde, in quale mezzo si propagano?

Tutto questo sarà oggetto di una esposizione sistematica, a partire dal
prossimo capitolo: La Riflessione

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