La luce: onde o particelle?

LA LUCE: ONDE O PARTICELLE?

T le prime teorie consideravano la luce come qualcosa emanato dall'occhio, ma poi ci si rese conto che essa proviene dagli oggetti visti

T il più autorevole sostenitore della TEORIA CORPUSCOLARE fu NEWTON; la legge della riflessione della luce su una superficie di separazione piana si spiega facilmente con la teoria corpuscolare: le particelle sono riflesse perché "rimbalzano" sulla superficie.

MA: i raggi luminosi si dividono in coni di luce (non va bene per la diffrazione)

MA: i raggi luminosi attraversano i corpi (non va quindi bene per la rifrazione); Newton cercò di spiegare la rifrazione alla superficie di separazione tra aria e acqua, supponendo che le particelle luminose fossero fortemente attratte da quest'ultima; perciò, quando si avvicinavano alla superficie, esse ricevevano un impulso momentaneo, e in tal modo la direzione della quantità di moto cambiava, e il fascio di luce veniva deviato verso la normale alla superficie. Una condizione importante per questa teoria è che la velocità della luce sia maggiore in acqua che in aria, ma ciò verrà confutato in seguito.

T I principali sostenitori della TEORIA ONDULATORIA furono HUYGENS e HOOKE; Huygens, usando la sua costruzione delle onde elementari, riuscì a spiegare la riflessione e la rifrazione, supponendo che la luce viaggi più lentamente nel vetro o nell'acqua che in aria.

T A causa della grande autorità di Newton la teoria ondulatoria fu però rifiutata, anche dopo la scoperta dell'esistenza del fenomeno della diffrazione, che i sostenitori newtoniani cercarono di spiegare come diffusione delle particelle luminose dai bordi delle fenditure.

T Nel 1801 Thomas YOUNG reintrodusse la teoria ondulatoria, applicata al concetto di interferenza, ma il suo lavoro fu ignorato per diversi anni.

T Augustin FRESNEL, conducendo vari esperimenti sull'interferenza e sulla diffrazione, diede alla teoria ondulatoria una base matematica.

T Nel 1850 Jean FOUCALT misurò la velocità della luce in acqua, dimostrando che è minore che in aria: una definitiva confutazione della teoria di Newton.

T Nel 1860 James Clerk MAXWELL pubblicò la sua teoria matematica dell'elettromagnetismo, che prevedeva l'esistenza di onde elettromagnetiche che si propagano con una velocità pari a 3 , uguale alla velocità della luce.

T La teoria di Maxwell fu confermata nel 1887 da HERTZ, che usò un circuito elettrico accordato per generare onde elettromagnetiche e un circuito simile per rivelarle.

T Nella seconda metà del secolo scorso, KIRCHOFF applicò la teoria di Maxwell per spiegare l'interferenza e la diffrazione della luce, ponendo su base matematica le costruzioni di Huygens.

T Nel '900 si è però scoperto che la teoria ondulatoria, sebbene descriva bene la propagazione della luce, non riesce a spiegare tutte le proprietà della luce, e in particolare quelle relative alla sua interazione con la materia.

T Nel 1905, per spiegare l'effetto fotoelettrico EINSTEIN introdusse nuovamente la teoria corpuscolare.

T Negli anni Venti DAVISSON, GERMER e THOMPSON dimostrarono che anche gli elettroni hanno una duplice natura di onda e particella. Il comportamento di queste entità fondamentali è descritto correttamente dalla meccanica quantistica elaborata da SCHROEDINGER, HEISENBERG e DIRAC.

T La natura ondulatoria degli elettroni non si osserva facilmente a causa delle loro piccolissime lunghezze d'onda; anche la natura ondulatoria della luce spesso non viene notata perché il numero di particelle di luce, i fotoni, in un fascio luminoso è grandissimo e l'energia di ogni singolo fotone è molto piccola.

T Si può concludere che LA LUCE HA NATURA ONDULATORIA E CORPUSCOLARE, a seconda dei fenomeni.