Esperimento con due lampadine e due variatori.

È stato pensato come un esempio di semplificazione attraverso l’osservazione di una realtà preparata, che fa emergere alcune delle grandezze importanti (ad esempio l’intensità della luce) e contemporaneamente pone l’attenzione sugli elementi del nostro schema: le sorgenti e gli oggetti.

Una prima classificazione e modellizzazione: oggetti che "illuminano", che "fanno" luce (sorgenti primarie) e oggetti "illuminati" (sorgenti secondarie).

Se la lampadina è spenta è un oggetto come gli altri che io vedo se "c’è luce" , se è illuminato.

Giocando col variatore si può illuminare con intensità di luce via via più bassa. Una delle due lampadine, quella a globo passa da sorgente (lampadina accesa al massimo del variatore) a oggetto (lampadina spenta).L’altra lampadina può essere inizialmente sistemata in modo che emetta una luce molto debole; in un ambiente fortemente illuminato (dalla lampadina a globo con variatore al massimo) viene considerata un oggetto. Abbassando via via l’intensità della lampadina a globo, nell’ambiente buio è percepita come sorgente.

Qual è allora la differenza (e la somiglianza) tra gli oggetti e le sorgenti? Cos’è e com’è che vediamo nei due casi?

Rimando di un attimo l’interpretazione "dei fisici" e propongo un altro esperimento anche se non lo abbiamo fatto. Si prendano una torcia che emette un fascio di luce bianca, un cartoncino colorato e due cartoncini bianchi In un ambiente buio si illumini con la torcia il primo schermo (colorato), si vede allora che il secondo schermo, normalmente bianco, si colora della stessa tinta del primo (e della luce diffusa).

Si può ripetere l’esperienza con cartoncini entrambe bianchi o con altri colori.

Mentre nel primo esperimento i problemi della luce e del vedere sono più "attaccati", il secondo attira di più l’idea su "cosa fa la luce".

Tutti ad esempio quando vedono uno schermo ("luminoso", "brillante" o "illuminato") , sono convinti che sullo schermo arriva della luce. Così anche al secondo cartoncino arriverà dal primo della luce. Più difficile è far emergere (e accettare) l’idea che "se vedo un oggetto (la lampadina, lo schermo illuminato) della luce mi arriva negli occhi" idea fondamentale, necessaria in entrambe i casi, ma dura . Nel secondo esperimento è più semplice perché il secondo schermo diventa strumento per rivelare e osservare la luce diffusa, si sostituisce in un certo senso all’occhio.

L’interpretazione della fisica. Introduciamo un’idea astratta, unificante e molto generale: la classificazione del mondo in: sorgenti - oggetti - occhio o detto in altro modo in: sorgenti primarie - sorgenti secondarie - rivelatori di luce.

Dal punto di vista adottato qualsiasi oggetto che vediamo può essere considerato sorgente di luce.

Possiamo dire che quando è accesa la lampadina è sorgente primaria di luce, quando è spenta, ma ugualmente visibile, la lampadina è ancora sorgente, ma secondaria di luce.

Le sorgenti primarie (di luce, di calore, di movimento...) "sanno" trasformare l’energia da una forma all’altra: le candele e le fiamme da energia chimica a energia luminosa, il Sole da energia nucleare a energia luminosa, ecc.

Nelle lampadine che abbiamo a disposizione, accendendole, attaccandole alla rete elettrica o a una batteria, facciamo passare corrente nel filamento interno al bulbo della lampadina, il filamento (si scalda e) diventa incandescente e quindi emette (calore e) luce.

Nei tubi a neon il meccanismo è diverso e c’è emissione solo di energia luminosa senza energia termica.

Le sorgenti secondarie non sanno trasformare l’energia da una forma all’altra, ricevono energia luminosa e la riemettono, in parte trasformata (vedi sotto), ma sempre sotto forma di energia luminosa.

Per interpretare pienamente tutti i fenomeni visti prima, si dovrebbero guardare anche altri aspetti oltre a quelli sottolineati: la luce emessa da una sorgente primaria si diffonde in tutto lo spazio circostante e va dritta finché non incontra un ostacolo, un oggetto.

Interagendo con esso la luce viene deviata dal suo cammino rettilineo (riflessa/diffusa e rifratta), cambia la sua intensità (assorbita) e la sua composizione spettrale (il suo colore).

Studieremo separatamente questi fenomeni in seguito.

Qui si comincia ad introdurre un’idea astratta, (se vedo, della luce mi arriva negli occhi e questa può partire direttamente da quelle che sono chiamate sorgenti primarie di luce o provenire da altri oggetti che l’hanno a loro volta "ricevuta") non facile da comprendere appieno e tanto meno a partire da una sola esperienza.