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L’indice di rifrazione "n"

Fu Newton a scoprire che quando la luce solare attraversa un prisma trasparente essa viene suddivisa nei colori componenti: dal rosso al violetto, passando per l’arancione, il giallo, il verde e il blu. Newton dette a questa distribuzione regolare il nome di "spettro" (dal latino spectrum = immagine), e dimostrò che i colori erano una proprietà intrinseca della luce solare e non erano dovuti al prisma impiegato per scomporla.

Come abbiamo prima accennato, la luce che incide su una superficie viene in parte riflessa, in parte trasmessa e in parte assorbita. Ciò dipende dalla composizione della sostanza, cioè dalla capacità di assorbire o diffondere la luce degli atomi o delle molecole (= insiemi di atomi) che la compongono. Ogni specie atomica e molecolare assorbe ed emette radiazione solo a specifiche frequenze, mentre è trasparente a tutte le altre. Così, le particelle che compongono la sostanza sono le responsabili del colore della sostanza stessa.

Non è soltanto il Sole a produrre luce. Ad esempio quando una sostanza brucia, emette luce, oppure quando un certo tipo di materiale viene colpito da raggi ultravioletti, emette radiazione (fenomeno della fluorescenza).

La fluorescenza si distingue dalla fosforescenza in quanto i materiali fluorescenti hanno la capacità di emettere luce quando sono stimolati, ma al cessare dello stimolo tornano opachi. Nei materiali fosforescenti, invece, la luce continua ad essere emessa anche dopo la fine dello stimolo.

Questo tipo di emissione luminosa si sviluppa in due fasi: dapprima gli elettroni degli atomi che costituiscono il materiale assorbono energia dalla radiazione incidente (effetto fotoelettrico) e passano ad un livello energetico superiore (abbiamo detto prima che la luce assorbita è quella che penetra ma non fuoriesce, quindi incrementa l’energia del corpo ricevente); poi ciascuno degli elettroni eccitati torna al livello originario facendo vari "salti", emettendo cioè fotoni meno energetici di quelli assorbiti. Ecco perché il materiale assorbe raggi ultravioletti e poi emette luce visibile (i raggi ultravioletti sono più energetici della luce visibile, i raggi X lo sono ancora di più e i raggi gamma, posti all’estremo della gamma delle radiazioni elettromagnetiche, sono i più energetici di tutti. In particolare, dalla luce visibile ai raggi gamma, si assiste alla diminuzione della lunghezza d’onda e all’aumento della frequenza).

Ricordiamo, per inciso, che la scoperta della legge relativa all’effetto fotoelettrico ha fruttato ad Albert Einstein il premio Nobel per la Fisica. Che, curiosamente, gli venne consegnato a prescindere dalla teoria della relatività e della gravitazione, per la quale l’Accademia reale svedese restava in attesa di eventuali conferme sperimentali (pur riconoscendone l’intrinseco valore). Ciò venne deciso nell’assemblea del 9 novembre 1922, ma Einstein ritirò di fatto il premio solo nell’aprile del 1923, quando la medaglia e il diploma gli furono consegnati dall’ambasciatore svedese a Berlino.

Altri modi di produrre luce sono: la chemioluminescenza (tramite reazioni chimiche), la bioluminescenza (tramite animali, es. lucciole), la triboluminescenza (tramite azione meccanica), l’elettroluminescenza (tramite scariche elettriche all’interno di gas).