Febbraio 3, 2023

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Luce, onda o particella?

Isaac Newton afferma che la luce è fatta di grani, mentre l’olandese Christian Huygens afferma che è fatta di onde. Le particelle sono entità minute, nel senso che sono minuscoli punti fisici, situati in una regione di spazio molto limitata, come granelli di sabbia la cui dimensione tende allo zero. Descrivono chiari percorsi nello spazio lungo i quali, in un dato momento, la loro posizione e velocità sono chiaramente definite. Le onde, al contrario, non sono precisamente localizzate; Occupano, se non tutto lo spazio, almeno una certa estensione spaziale.

Cosa distingue le onde dalle particelle?

La seconda cosa è ciò che distingue le onde dalle particelle. Le onde non trasmettono nulla, mentre le particelle stesse trasmettono. Per capire meglio, questa frase ambigua merita una spiegazione illuminante: se tendiamo una corda e poi ne agitiamo un’estremità, generiamo un’onda che si propaga lungo la corda senza che la corda lasci la nostra mano per correre dietro la corda. Mentre se lanciamo con la mano un oggetto fisico, per esempio un sasso, arriverà sempre un momento in cui smetterà di toccare la mano per muoversi da solo nello spazio.

Pensa alle onde su uno stagno

L’ultima differenza, che sarà determinante per il resto della storia: le onde sono in grado di “sovrapporsi”, cioè di sommarsi l’una all’altra. Considera le onde che possiamo creare sullo stagno. Se agitiamo un bastoncino nell’acqua in un certo punto, ne creiamo un sistema di onde concentriche. Se agitiamo il bastoncino in un altro punto, creiamo un altro sistema di onde centrato in quell’altro punto. Se agitiamo simultaneamente una bacchetta in ciascuno di questi due punti, eccitiamo un sistema d’onda più complesso, che non è altro che una sovrapposizione dei due sistemi d’onda precedenti. Si ottiene sommando, in ogni punto della vasca, l’ampiezza del primo sistema d’onda al secondo. Questa proprietà di potersi combinare in questo modo, è detenuta esclusivamente dal cartello dell’onda: due gruppi sarebbero del tutto impossibilitati a fare la stessa cosa.

La luce secondo Newton: una sorta di acino formato da particelle che si muovono nel vuoto

Tutte queste differenze fanno sì che non sembri esserci la minima relazione tra onde e particelle, o, se si preferisce, tra il movimento indeterminato di un’onda sulla superficie dell’oceano e il colpo di pietra nell’aria in un ambiente molto limpido. traiettoria. Pertanto, sorge la domanda per ogni fenomeno fisico: appartiene alla categoria delle onde o alla categoria delle particelle?

Questa domanda ha raggiunto un estremo drammatico riguardo alla luce, perché la risposta ad essa ha oscillato nel corso della storia della fisica. Alla fine del XVII secolo Isaac Newton considerava la luce una sorta di frammento di vite, costituito da particelle che si muovono nel vuoto. Ma all’inizio dell’Ottocento, dopo gli esperimenti condotti e spiegati da Thomas Young e Augustin Fresnel, prese gradualmente piede l’idea, già difesa da Huygens, che la luce non è una particella, ma un fenomeno ondulatorio. È infatti capace di creare una sovrapposizione, come cerchi nell’acqua quando si incrociano. Insomma, la luce aggiunta alla luce può produrre più luce quando si aggiunge a se stessa in modo costruttivo, o al contrario genera oscurità quando si aggiunge in modo distruttivo.

Nella seconda metà dell’Ottocento si concluse che la luce è proprio una vibrazione che gira nello spazio, una propagazione di onde elettromagnetiche, e ciascuna di queste onde è caratterizzata dalla sua frequenza, cioè dal numero delle sue oscillazioni per un secondo . Questa conclusione non sembra essere discutibile perché i fatti lo richiedono. Tuttavia…

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