La luce è una forma di energia fatta di fotoni. I fotoni sono la più piccola unità di luce visibile. Sai che la luce è la cosa più veloce dell'universo? Poiché la luce è costituita da particelle prive di massa chiamate fotoni, ciò le consente di essere la cosa più veloce dell'universo. La luce viaggia nel vuoto a 300.000 km al secondo. La luce è unica in quanto esiste contemporaneamente in due forme molto diverse. Una forma sono minuscole particelle chiamate fotoni. L'altra forma sono le onde. Il modo più semplice per pensare alla luce è come onde.
La luce viaggerà in una linea completamente retta finché non colpisce un oggetto che la piegherà o la rifletterà. Questa proprietà della luce che viaggia in linea retta è chiamata propagazione rettilinea della luce.
Hai mai notato il raggio di luce che entra nella tua camera oscura attraverso un piccolo foro? Sì, vedrai il raggio di luce viaggiare in linea retta.
Conduciamo alcuni esperimenti di base per dimostrare che la luce viaggia in linea retta.
Esperimento 1:
Oggetti necessari: Candela, fiammifero, un piccolo tubo cavo dritto e un piccolo tubo cavo curvo.
Accendi la candela e guarda la fiamma della candela attraverso il tubo dritto. Qui è visibile la luce delle candele.
Proviamo ora a guardare la fiamma attraverso il tubo ricurvo. La fiamma ora non sarà visibile per noi.
Osservazione: la fiamma non è visibile attraverso il tubo curvo. Questo esperimento dimostra che la luce viaggia in linea retta e si blocca se incontra un ostacolo sulla sua strada.
Esperimento 2:
Oggetti necessari: tre schermi identici e una candela.
Fai dei buchi al centro di questi tre schermi e montali su un tavolo uno dietro l'altro come mostrato nello schema qui sotto. Tieni la candela su un lato di questi schermi e guarda attraverso l'altro lato dei tre schermi.
1. Prova a guardare la fiamma della candela. Regola i fori dello schermo e la candela in modo da poter vedere la fiamma passare attraverso questi schermi.
2. Ora fai scorrere uno degli schermi lateralmente e prova a vedere la fiamma della candela. Non sarà visibile.
Osservazione: quando tutti e tre i fori e la fiamma sono nello stesso allineamento, allora la fiamma è visibile per noi. Non appena uno degli schermi rompe l'allineamento, la fiamma non è visibile. Questo è possibile solo quando la luce viaggia in modo rettilineo e non a zig-zag.
1. Formazione dell'ombra: ogni volta che la luce è ostacolata da una sostanza opaca si forma un'ombra. Ha la stessa forma dell'oggetto anche se potrebbe essere di dimensioni diverse.
2. Formazione dell'eclissi: Un'altra conseguenza della luce che viaggia in un percorso rettilineo è l'esistenza dell'eclissi solare e lunare. Capisci perché la Terra, la Luna e il Sole devono essere in linea retta per provocare un'eclissi solare? La luce del Sole non può piegarsi intorno alla Luna. Se la luce del sole non può raggiungere i tuoi occhi, allora non puoi vedere il sole.
3. Formazione del giorno e della notte: Se i raggi del sole non seguono un percorso rettilineo allora la luce avrebbe curvato intorno alla terra e ci sarebbe stata la luce del sole durante la notte.
4. Fotocamera stenopeica: la fotocamera stenopeica si basa sulla propagazione rettilinea della luce. Vediamo come funziona. Una fotocamera stenopeica è un semplice dispositivo costituito da una piccola scatola dipinta di nero all'interno e con un piccolo foro delle dimensioni di uno spillo a un'estremità. All'altra estremità, c'è uno schermo di carta da lucido o vetro smerigliato per la visualizzazione. Se giri il lato con il foro verso un albero lontano o forse una candela e poi guardi lo schermo all'estremità opposta, noterai un'immagine. L'immagine potrebbe essere sfocata a seconda della distanza o della vicinanza dell'oggetto. Ma la cosa interessante dell'immagine è che è capovolta, o come si dice in fisica, l'immagine è capovolta. Questa inversione è la prova che la luce viaggia in linea retta.
La luce viaggia dalla cima dell'albero (punto A) e cade sul punto X sullo schermo. I raggi dalla parte inferiore dell'albero (punto B) cadono su Y. Quindi XY è l'immagine invertita ridotta dell'albero sullo schermo. Se lo schermo viene sostituito da una pellicola fotografica, è possibile scattare una fotografia dell'albero.
Come si può cambiare il percorso della luce?
Di seguito sono riportati i motivi per cui la luce devia dal suo percorso rettilineo:
(i) Colpisce la superficie e rimbalza indietro. Questa si chiama riflessione.
(ii) Passa da un mezzo trasparente a un altro e cambia direzione, ad esempio quando la luce passa dall'aria all'acqua cambia velocità, il che fa piegare la luce. Questo si chiama rifrazione.
(iii) La luce entra in un oggetto ma non lo attraversa. Le superfici nere assorbono quasi tutta la luce. Questo si chiama assorbimento.
