Produzione
della luce
A causa della relazione che lega radiazione
emessa e transizioni energetiche, perché una sostanza possa essere sorgente di
luce occorre che essa si trovi in uno stato eccitato di energia, sicché da
questo possa tornare al livello normale di energia emettendo fotoni: se ad es.
si riscalda un corpo, l'eccitazione termica lo rende luminoso quando la
temperatura è abbastanza elevata. Nelle varie sorgenti di luce più in uso, sono
utilizzati anche diversi metodi elettrici di eccitazione. Alcune sostanze sono
anche sorgenti di luce per luminescenza:
sottoposte a talune radiazioni (specialmente nella regione dell'ultravioletto)
emettono luce visibile; se l'emissione cessa quasi al cessare dell'eccitazione,
la sostanza è detta fluorescente; se
invece può durare ancora per un certo tempo, è detta fosforescente.
Propagazione
e assorbimento della luce
Nello studio della propagazione, si distinguono in
genere due campi di fenomeni abbastanza nettamente separati, oggetto
rispettivamente dell'ottica geometrica e dell'ottica ondulatoria: la prima si
basa sul concetto della propagazione rettilinea dei raggi in un mezzo omogeneo
e studia in special modo la riflessione e la rifrazione della luce. La seconda
abbraccia tutti i casi in cui la natura ondulatoria della luce non è
trascurabile e quindi particolarmente i fenomeni dovuti alla presenza nel mezzo
di ostacoli o inomogeneità, di dimensioni comparabili con la lunghezza d'onda
della luce stessa: l'interferenza e la diffrazione ne sono tipici esempi.
Infine, quando la luce cade su un corpo, in parte è riflessa alla superficie di
questo e in parte penetra nel corpo stesso: la riflessione, variabile a seconda
della frequenza della radiazione incidente, è in genere massima sulla
superficie dei metalli (riflessione
metallica), che sono caratterizzati da una grande opacità rispetto alle
radiazioni visibili; è minore alla superficie di corpi trasparenti (quali il
vetro: riflessione vetrosa); e
diventa una diffusione quando la
superficie del corpo non è levigata, ma piuttosto scabra. La radiazione che
penetra nel corpo può essere in parte trasmessa e in parte assorbita, a seconda
dei fenomeni di eccitazione che può provocare nella sostanza: l'assorbimento è
quindi diverso al variare della frequenza della luce.
Botanica
L'azione
della luce sulle piante è molteplice.
Molti organismi acquatici si spostano verso la sorgente luminosa (fototattismo positivo) o in direzione
opposta. Con questi movimenti si spiegano, ad es., le variazioni giornaliere
della posizione del plancton nelle acque. Negli organismi pluricellulari
fissati al substrato, la luce influisce limitando l'allungamento delle cellule
(e quindi degli organi e della stessa pianta) attraverso modifiche della
distribuzione nelle cellule di sostanze di crescita. Per tale motivo quando la
luce colpisce di lato un organo, si verifica un allungamento ineguale delle
cellule illuminate e di quelle più in ombra, con la conseguente curvatura
dell'organo verso la sorgente luminosa (fototropismo
positivo) o in direzione opposta. La luce agisce anche sulla morfologia
della pianta e sulla sua struttura anatomica interna, come conseguenza,
soprattutto, della sua azione sulla traspirazione, che viene grandemente
incrementata dalla luce. Per tale motivo le piante di luoghi molto soleggiati (piante eliofile) hanno particolari
adattamenti contro i pericoli di un'eccessiva perdita di acqua. Le piante che
crescono all'ombra (sciafite) hanno
invece strutture opposte, e posseggono anche caratteristiche fisiologiche ben
differenti da quelle delle eliofile (diverso punto di compensazione nella
fotosintesi ecc.). In assenza di luce la maggior parte delle piante non sono
capaci di formare clorofilla e divengono eziolate.
Esse cioè sono di colore gialliccio, hanno rami lunghi e sottili, ricchi di
tessuti parenchimatici e con pochissimi tessuti di sostegno, ecc. Oltre che
sulla sintesi della clorofilla, la luce influisce anche sullo stesso processo
fotosintetico, e precisamente nella prima fase di tale processo.
Particolarmente attiva, sotto questo punto di vista, è la luce di lunghezza
d'onda del rosso, che viene assorbita preferenzialmente dalla clorofilla. Dato
che queste luci di particolari lunghezze d'onda sono arrestate anche da
limitati strati di acqua, le piante che vivono fissate sul fondo dei mari
posseggono pigmenti particolari (ficofeina e ficoeritrina delle alghe brune e
rosse), che consentono di utilizzare per la fotosintesi le radiazioni blu che
più facilmente giungono fino a esse. La luce ha notevole influenza anche sulla
germinazione dei semi, alcuni dei quali si manifestano fotoblastici, cioè si dimostrano capaci di germinare solo se
vengono prima illuminati per un determinato periodo. Altri semi, all'opposto,
perdono la capacità di germinare se sono esposti alla luce (semi afotoblastici). Anche in questi
casi luci di differente lunghezza d'onda hanno effetti molto diversi.
La luce, oltre che per la sua qualità e la sua intensità,
può agire anche in relazione alla sua durata. La fioritura, la cessazione della
quiescenza, la germogliazione delle piante possono infatti essere fortemente
influenzate dalla durata del periodo di illuminazione e di quello oscuro.
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