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| L'origine dei colori * Il reticolo di diffrazione * |
La diffrazione è dovuta alla deviazione di un'onda ai margini di un ostacolo opaco. Quando l'ostacolo e un oggetto macroscopico, l'effetto è in genere trascurabile, ma diventa importante quando le dimensioni dell'ostacolo sono poco diverse dalla lunghezza d'onda della radiazione. È quindi naturale che l'effetto dipenda fortemente dalla lunghezza d'onda. La diffrazione è un fenomeno importante nella produzione di colori nella diffusione della luce da parte di piccole particelle. Lord Rayleigh ha mostrato che l'intensità della luce diffusa è inversamente proporzionale alla quarta potenza della lunghezza d'onda. Ne segue che la luce blu viene diffusa quattro volte di più di quella rossa. Questa differenza nella diffusione dei vari colori e in evidente nel colore del cielo durante il giorno. Molecole di gas, polvere e fluttuazioni di densità dell'atmosfera diffondono particolarmente la luce blu e per questo cielo appare di tale colore. La luce diretta del Sole, d'altro canto, viene privata di blu e appare rossastra, particolarmente all'alba e al tramonto, quando deve attraversare un maggiore spessore di atmosfera. Lo stesso processo si può dimostrare, facendo attraversare da un fascio di luce bianca del latte non omogeneizzato diluito con acqua, nei quali centri di diffusione sono le particelle di grasso e il liquido appare bluastro, mentre il fascio trasmesso direttamente diviene rossastro. La lucentezza azzurrina della pietra di luna è dovuta quasi certamente al fenomeno della diffusione. Interferenza e diffusione diffrattiva si combinano
Un reticolo di diffrazione
può venire costruito incidendo una serie di righe parallele su una lastra di vetro, ma un certo numero di sistemi naturali possiedono pure le dimensioni e l'elevato grado di ordine necessari per ottenere un reticolo efficiente del visibile. Per esempio, nelle sostanze che danno origine ai cosiddetti cristalli liquidi le molecole si trovano impilate con sufficiente regolarità per comportarsi come un reticolo di diffrazione dato che la distanza media fra le molecole dipende dalla temperatura, anche il colore del materiale e funzione di questa e può infatti venire impiegato come termometro ottico. Il più caratteristico reticolo di diffrazione naturale è costituito dall'opale. Questa pietra costituita da sfere di biossido di silicio e acqua strettamente e ordinatamente impaccate in un reticolo tridimensionale con una spaziatura di 250 nm.
Lo spettro visibile
Può sembrare una coincidenza straordinaria che tanti fenomeni così diversi avvengano in una banda di lunghezze d'onda con un ampiezza di meno un ottava. E può sembrare ancora più incredibile che tale banda ristretta coincida con quella cui è sensibile l'occhio umano. In realtà questa può benissimo non essere una coincidenza. L'interesse di questa piccola regione dello spettro è dovuto semplicemente al fatto che queste sono le lunghezze d'onda in corrispondenza delle quali cominiciano a diventare importanti le interazioni fra gli elettroni e la luce. Radiazioni di minore energia possono influenzare il movimento di atomi e di molecole e vengono quindi percepite come calore. Radiazioni di energia maggiore possono ionizzare gli atomi e danneggiare permanentemente le molecole, cosicché i loro effetti sono perlopiù distruttivi. Solo in questa piccola zona di transizione fra i due estremi si osserva una buona sintonia fra le energie della radiazione visibile e quelle della struttura elettronica della materia. quelli della via lattea |
l'origine dei colori