Scomposizione luce bianca

CHE COSA FAR NOTARE

Sullo schermo bianco si ottiene un "arcobaleno". E' lo spettro della luce bianca composto da sette colori: rosso, arancio, giallo, verde, blu, indaco e violetto. Ciascuna di queste sette regioni dello spettro contiene a sua volta molte gradazioni di colore diverse, distinguibili dall'occhio (i colori, infatti, "sfumano l'uno nell'altro con continuità, senza contorni netti). Si può notare anche che le sette bande colorate non hanno tutte lo stesso spessore.

Il secondo prisma ricompone il ventaglio di colori a formare la luce bianca (ciò a riprova che la luce bianca non è monocromatica). E' abbastanza difficoltoso posizionare il secondo prisma per riottenere la luce bianca; spesso basta un piccolo movimento e lo spettro viene riflesso sulle pareti.

Spettro luce bianca (prisma)

CHE COSA SUCCEDE

La luce bianca, emessa dal sole e da molte sorgenti artificiali, si può considerare una miscela di radiazioni elettromagnetiche di lunghezza d'onda compresa tra i 400 nm (violetto) e 700 nm (rosso). I diversi colori che compongono lo spettro corrispondono alla diversa lunghezza d'onda delle radiazioni semplici nelle quali viene dispersa dal prisma il fascio di luce bianca. Quando il fascio luminoso bianco colpisce il prisma subisce due volte (perché due sono le facce del prisma che incontra) il fenomeno della rifrazione. I sette fasci colorati (di cui è composta la luce bianca) sono rifratti secondo un angolo diverso a seconda della loro lunghezza d'onda, perché l'indice di rifrazione del vetro di cui è costituito il prisma è diverso per le varie lunghezze d'onda. Ciò dà origine a un ventaglio di colori nel quale i raggi della luce rossa risultano i meno deviati e quelli violetti i più deviati.

Nell'esperienza precedente si è detto che un oggetto colpito da un raggio di luce bianca può assorbirlo completamente (nero), diffonderlo completamente (bianco) oppure parzialmente. In questo caso un oggetto ci può apparire rosso perché assorbe tutti i colori della luce tranne il rosso.

Il colore dei corpi trasparenti dipende dal colore del raggio luminoso che essi lasciano passare. Se ad esempio vediamo un vetro di colore blu vuol dire che solamente il raggio luminoso di colore blu è riuscito a passare. Se il vetro ci appare incolore vuol dire che esso è trasparente a tutti i tipi di raggi luminosi.

Quando si percepisce il colore rosso di un oggetto non significa però che stia arrivando all'occhio solo la radiazione elettromagnetica di lunghezza d'onda pari a 700nm (corrispondente al rosso). Per verificarlo si faccia passare attraverso un prisma due luci dello stesso colore, prima quella di un laser (rosso) e dopo quella ottenuta colorando la luce bianca con un filtro (acetato) rosso. Nel primo caso si otterrà uno spettro formato da una sola stretta banda di colore rosso, nel secondo caso apparirà uno spettro più ampio con pennelli giallo, arancione e rosso. Quindi due luci che appaiono rosse al nostro occhio compongono spettri con radiazioni di diverse lunghezze d'onda.

PER APPROFONDIRE

Il fenomeno della separazione della luce è detto dispersione ed è un fenomeno comune in natura. L'arcobaleno, ad esempio, è la dimostrazione naturale che anche la luce del sole è composta da sette colori. Dopo un temporale le goccioline d'acqua, ancora presenti nell'atmosfera, si comportano come prismi, e, attraversate dalla luce la scompongono nei sette colori dando origine, appunto, all'arcobaleno. E' possibile notare la dispersione della luce anche quando un raggio di sole colpisce uno specchio, oppure l'acqua di una pozzanghera. La dispersione è anche la causa dei lampi di colore caratteristici del diamante e, in minor grado, di altre gemme trasparenti sfaccettate. Nei telescopi, negli obiettivi fotografici e negli altri sistemi ottici la dispersione dà fastidio, perché produce l’aberrazione cromatica, ovvero la proiezione fuori registro di immagini di diversi colori.

Un'ulteriore conferma della composizione policromatica della luce bianca è data da quest'altra esperienza. Si ritaglia un disco di cartone bianco, lo si divide in sette settori e si colora ogni settore con uno dei colori dell'arcobaleno. Si fa poi girare velocemente il disco attorno a un perno; sul disco di Newton (dal nome dello scienziato che dimostrò, tra il '600 e '700 che la luce bianca è composta da più colori) non si vedranno i sette colori, ma solo il colore bianco.

Si può provare anche a interporre, tra il prisma e lo spettro, un filtro colorato (foglio di acetato, gelatina per fotografia). Proiettata, sullo schermo si osserva solo la banda del colore del filtro, più in particolare con il filtro rosso si ottiene solo una striscia rossa, con un filtro verde, una striscia verde. Se si mette un secondo prisma sul fascio colorato ottenuto, ad es. verde, si osserva che il fascio si allarga ma rimane verde. Ciò significa che i colori dello spettro sono puri, che non possono essere scomposti.

I colori dello spettro non esauriscono tutta la gamma dei colori saturi . Newton aveva già osservato che se si isolano due radiazioni estreme dello spettro ( rosso e violetto) e poi si combinano in modo da sovrapporle si ottiene un colore “ nuovo” detto porpora o magenta, che non appartiene ad alcuna delle radiazioni dello spettro. Variando l’intensità relativa della componente rossa e di quella viola, si ottiene tutta una gamma di porpora che va dal rosso al violetto, attraverso una serie di tonalità di rossi più o meno violacei.