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Che cos’è la luce?

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La luce, per noi, è così naturale che non le diamo l'attenzione che merita. Ma cos'è e com'è fatta l'energia che ci fa vivere?

La luce del Sole è la base della vita: sul nostro pianeta la fotosintesi clorofilliana fa prosperare il mondo vegetale, di cui gli animali si cibano prima di diventare cibo per i carnivori. E così via lungo la catena alimentare fino ad arrivare all'uomo.

I primi a studiare la luce furono gli Antichi Greci. Alcuni, come Archita di Taranto, avevano teorie alquanto buffe: egli sosteneva, infatti, che i nostri occhi emettono una specie di fluido che colpisce gli oggetti circostanti e ritorna agli occhi!

Per avere teorie meno strampalate sulla luce bisogna aspettare il XVII secolo, quando iniziò un dibattito destinato a durare duecento anni: per l’inglese Isaac Newton la luce era un insieme di particelle, mentre per l’olandese Christiaan Huygens era un’onda. Il duello sembrò risolversi a favore di quest’ultimo nel XIX secolo, quando lo scozzese James Maxwell scoprì che la luce è un’onda elettromagnetica.

E invece no: nel 1905 Albert Einstein rimise tutto in discussione riuscendo a spiegare un fenomeno strano (l’effetto fotoelettrico) solo immaginando che la luce fosse fatta di particelle, i “fotoni”. L’effetto fotoelettrico è l’emissione di elettroni da parte di una superficie metallica che viene colpita da fotoni (ossia da luce). Questa scoperta ha dato il via a una miriade di applicazioni: dai telecomandi fino ai pannelli solari che producono elettricità.

LA "DOPPIA NATURA" 

Ma allora, la luce è un’onda o una particella? «Questa doppia natura della luce esiste solo per noi scienzia- ti» racconta Davide Parlangeli, ricercatore all’Università La Sapienza di Roma, dove studia una cosa molto difficile chiamata “ottica in sistemi non lineari e sistemi disordinati”. «In alcuni esperimenti è utile descriverla
come un’onda, in altri come una particella». E la fotonica (lo studio della luce e delle interazioni che può avere con la materia) è un campo amplissimo, che va dal mondo microscopico fino allo spazio profondo e, perfino, ai buchi neri.

IL LASER

Torniamo con i piedi per terra e pensiamo alla luce dei laser (abbreviazione di light amplication by stimulated emission of radiation). Inventato quasi 60 anni fa, il laser è un dispositivo che emette luce coerente, cioè non diffusa come quella delle lampadine, ma che si propaga lungo raggi paralleli: se pensiamo ai laser ci vengono in mente i gatti che, su YouTube, diventano matti cercando di acchiapparne la luce proiettata sul muro, o le spade delle saghe spaziali.

«Per gli scienziati, invece» continua Parlangeli «il laser è tutto un altro mondo tanto che, lo scorso ottobre, il premio Nobel per la Fisica è stato dato a studi sulla manipolazione della luce che permettono di fare cose incredibili: maneggiare cellule e batteri, innescare movimenti microscopici e per no intrappolare oggetti!».

Ok, lo abbiamo capito, gli scienziati usano laser speciali: ne esiste pure uno fatto partendo da un pezzetto di carta immerso in un colorante chiamato rodamina. Ma non basta, con la luce si può fare davvero di tutto. Perfino un pazzesco “motore a batteri” che la sfrutta come carburante o incredibili “orologi” utili per studiare le molecole (la più piccola quantità di una sostanza)!

La luce, insomma, non è solo alla base della vita ma anche fondamentale per la scienza del futuro.