LE CURIOSITÀ DI ELISABETTA E RICCARDO

Perchè il cielo è azzurro?

Foto da pexels @elia-clerici

Vi siete mai chiesti perchè il cielo è azzurro?

Il colore del cielo è dato dalla diffusione, un fenomeno fisico che interessa la luce quando incontra un ostacolo.
Nel caso del cielo, l'ostacolo è rappresentato dalle molecole di gas o dalle piccolissime particelle di umidità sospese nell'aria. Proprio la dimensione ridotta di queste particelle, fa sì che avvenga la diffusione di Rayleigh: in questa configurazione la frequenza più diffusa è quella del blu. Questo significa che, di tutti i colori, verrà diffuso maggiormente il blu, rendendo il cielo azzurro.

Come funziona la diffusione?

Come abbiamo detto, la diffusione è un fenomeno fisico.

Trattando il fenomeno secondo la fisica quantistica, possiamo dire che i fotoni, le particelle di luce, nel loro movimento possono urtare dei corpi. Urtare è proprio il termine giusto, perchè quello che avviene è solitamente un urto elastico. Se immaginiamo un fotone che urta una molecola di gas, ad esempio, ciò che accade potrebbe essere paragonabile allo scontro tra due palle da biliardo.

Poichè la spiegazione di questo fenomeno non è semplice, solitamente si considera la diffusione secondo l'ottica ondulatoria: la luce, che si comporta come un'onda elettromagnetica, colpisce un corpo (nel caso del cielo la solita molecola di gas). Il corpo colpito agisce come una nuova sorgente di luce, emettendo in tutte le direzioni la radiazione ricevuta.

I tipi di diffusione

Possono avvenire diversi tipi di diffusione: possiamo distinguerne le tipologie in base alla dimensione delle particelle colpite dalla luce. Parlando di particelle "piccole" o "grandi", questi termini vanno intesi in riferimento alla lunghezza d'onda della luce: siamo nell'ordine dei nanometri, 10^-9 metri, ossia un milionesimo di millimetro...

• Per particelle piccole avremo diffusione di Rayleigh: in questa configurazione la frequenza maggiormente diffusa è quella del blu.
• Per particelle grandi avremo diffusione di Mie: in questa configurazione tutte le frequenze della luce incidente sono equamente diffuse. Se la luce è bianca avremo quindi una diffusione nel bianco. Un esempio potrebbe essere la luce del sole che colpisce le nuvole: le particelle d'acqua delle nuvole sono grandi rispetto alla lunghezza d'onda della luce, provocando una diffusione di tutte le frequenze, consentendoci di vedere le nuvole come bianche o grigie.
• Mentre i due casi appena riportati rappresentano diffusione da urti elastici, per una piccola percentuale di fotoni che subiscono un urto anaelastico, avremo una diffusione particolare, chiamata diffusione Raman.

Per concludere

In conclusione, i colori degli oggetti sono spesso dati dalla diffusione, ma questo non è l'unico fenomeno ottico che interessa la luce e che ci consente di vedere i colori! Esistono altri fenomeni come la riflessione, la rifrazione o l'assorbimento. Tutti questi fenomeni insieme contribuiscono a plasmare gli oggetti, dando forma alla luce che li colpisce, consentendoci di osservare il mondo attorno a noi.

Guarda il video sulla diffusione

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