OTTICA

OTTICA GEOMETRICA

Propagazione della Luce. – Fotometria. – Riflessione

35. Corpi luminosi e illuminati. — Raggi luminosi. — I fenomeni di cui ci occuperemo nell’ottica geometrica possono essere considerati indipendentemente da ogni ipotesi sulla natura della luce, e dedotti da alcune proprietà dei raggi luminosi, che noi apprenderemo direttamente dall’esperienza.

Ricorderemo, anzitutto, come i fenomeni più comuni della vita ci suggeriscano subito la distinzione tra corpi luminosi e corpi illuminati, tali cioè da riuscir visibili solo in presenza dei primi, detti anche sorgenti di luce. Si tratti della luce prodotta nelle combustioni, o della luce elettrica, o delle altre sorgenti terrestri più comuni, è facile riconoscere in tutte la presenza di un corpo solido a temperatura molto elevata. Le fiamme, come quella dell’idrogeno, in cui i corpi in presenza prima e dopo la reazione sono gassosi, non emettono luce visibile, come è provato dalla fiamma del becco Bunsen. Invece un corpo solido, come un filo di platino o un bastoncino di sostanza refrattaria, riscaldato ad alta temperatura dalla fiamma stessa, o da quella più calda del cannello ossidrico, splendono di viva luce; non diversa è la origine della luce emessa da un becco Auer, per la presenza nella fiamma Bunsen della sottile reticella di ossido di torio e di cerio. E così un filo di metallo difficilmente fusibile o di carbone, portato ad alta temperatura per il passaggio di una corrente elettrica, emette pure una viva luce, di cui si trae profitto nelle lampade a incandescenza.

Al di sotto della temperatura di 400° nessun corpo è luminoso, fatta esclusione di quelli detti fosforescenti. Al di là di quella temperatura comincia a esser visibile una luce di color rosso, che si va facendo più viva e più tendente al bianco a misura che la temperatura aumenta.

Così una lampada elettrica nuova a filamento di carbone dà una luce meno rossastra di una lampada usata per molto tempo, perchè il suo filamento si porta a temperatura più elevata, che può oltrepassare 1800°.

La luce emessa dai corpi luminosi è ricevuta da tutti i corpi circostanti, che riescon visibili perchè in parte la ricacciano indietro. Per renderci esatto conto di questo fenomeno, chiudiamo le aperture della stanza, e pratichiamo un foro in una parete di essa, investita dalla luce solare. Un fascetto cilindrico di luce penetrerà nella stanza e illuminerà lievemente nel suo percorso, disegnandoli, i minuti granellini di polvere vaganti nell’aria, cioè il pulviscolo atmosferico. Se questo fascio si fa cadere sopra una superficie piana metallica ben levigata, vedremo che esso cambia bruscamente di direzione, conservando la forma cilindrica che aveva. Si dice che il fascio ha subito la riflessione da parte della superficie metallica. Interponiamo invece una lastra piana di vetro; troveremo che il fascio in parte si riflette, ma in parte traversa la lamina e continua il suo cammino al di là; a questo fenomeno per cui la luce penetra nel vetro, e in altri corpi trasparenti, si dà il nome di rifrazione. Riceviamo adesso il fascio su una lamina annerita con uno spesso strato di nero fumo; troveremo che il fascio di luce si estingue senza che se ne veda traccia; esso è stato assorbito. Infine interponiamo un foglio di carta bianca; la parte di esso colpita dai raggi riuscirà visibile da tutte le parti della sala, e guardandola da vicino vi si potran riconoscere, in qualunque direzione, le differenze più o meno lievi dei vari punti della superficie, o i segni in essi tracciati con una sostanza assorbente come l’inchiostro. Si dice che la carta diffonde la luce ricevuta.

Le quattro sostanze impiegate [metallo speculare, vetro, nero fumo, carta bianca] presentano ciascuna in prevalenza i fenomeni della riflessione, della rifrazione, dell’assorbimento e della diffusione. Ma in realtà alla superficie di qualunque corpo i quattro fenomeni avvengono insieme, in misura diversa da corpo a corpo.

La visibilità dei corpi illuminati è dovuta alla diffusione della luce da parte della loro superficie; ogni punto di questa diviene un nuovo centro di luce, come ogni punto del foglio di carta nell’esperienza di sopra. E ciò che noi vediamo nei corpi, e ce ne permette il riconoscimento, è appunto la differenza di diffusione dei punti superficiali.

Il fascio penetrante nella sala attraverso al foro può esser reso molto sottile restringendo il foro sempre più; se noi immaginiamo il foro ridotto a un punto, il fascio si ridurrà a una linea retta, che diremo raggio luminoso. Un raggio luminoso conserva adunque la sua forma rettilinea, e la riprende in diversa direzione dopo la riflessione e la rifrazione. Ricevuto da una superficie diffondente, come un foglio di carta, si converte in un fascio di raggi rettilinei che partono, dal punto colpito, in tutte le direzioni. Or quando un fascio di raggi rettilinei, partenti da un punto, colpisce il nostro occhio, per ragioni che giustificheremo in seguito ma che assumeremo adesso come un risultato dell’esperienza, noi giudichiamo che in quel punto esista un punto luminoso o illuminato.