L'arcobaleno

Adesso nascondi le due sorgenti dietro un vetro smerigliato in modo che appaiano come un'unica sorgente. Il tuo occhio percepisce la luce ad alta frequenza assieme alla luce a bassa frequenza. Il risultato è che la sorgente appare di un colore misto.

Supponi ora di fornire più energia alla sorgente a bassa frequenza, mantenendo la frequenza invariata. C'è ora più energia da trasportare, e come sai questo significa che l'onda aumenta la sua ampiezza. L'occhio percepisce questo aumento di ampiezza come un aumento di luminosità della luce a bassa frequenza. Viene quindi più stimolato dalla luce che a lui appare rossa, e la sorgente appare di colore tendente al rosso.

Fai ora questo esperimento. Prendi una penna di plastica trasparente. Meglio se è del tipo con gli spigoli lungo lo stilo. Mettila alla luce del Sole e osserva l'aspetto della luce dopo che ha attraversato il corpo della penna. In questa figura è rappresentato sinteticamente l'esperimento. Cosa vedi?

Il Sole emette luce di diverse frequenze, quindi di diversi colori. Le onde di frequenza diversa stimolano il nostro occhio allo stesso tempo, e noi percepiamo il risultato della loro sovrapposizione. La plastica della penna è in grado di disperdere i diversi colori e di mostrarceli.

La luce del Sole ci appare giallastra. Ripensando alle esperienze precedenti puoi dunque concludere che l'ampiezza della luce di colore giallo è maggiore di quella della luce con frequenza diversa. Il Sole emette quindi luce di diverse frequenze, e la massima energia viene trasportata da onde di frequenza corrispondente al colore giallo.

L'esperimento della penna ti mostra che l'emissione di luce del Sole è continua nelle frequenze. Questo significa che tutte le frequenze comprese in un certo intervallo sono presenti nella luce solare. Però la quantità di energia affidata alle onde di frequenza diversa non è costante. La maggior parte dell'energia è trasportata dalla luce gialla, mentre le onde di frequenza diversa dal giallo trasportano poca energia. Il modo in cui l'energia viene distribuita alle varie frequenze viene detto spettro della radiazione.

Il Sole ha dunque uno spettro continuo sulle frequenze. Questo spettro ha un massimo attorno alle frequenza corrispondente al giallo. È come se dietro al vetro dei nostri esprimenti ci fosse un numero infinito di sorgenti di luce, ciascuna che emette luce di una data frequenza. Ma le sorgenti di colore vicino al giallo vengono alimentate con molta più energia rispetto alle altre.

Ripensa ora al metallo incandescente. Con una esperienza simile a quella della luce solare potresti vedere che anche la luce emessa dal metallo ha uno spettro continuo. Sai anche che la luce passa dal colore rosso scuro al bianco via via che la temperatura aumenta.

Il metallo emette dunque energia a tutte le frequenze qualunque sia la sua temperatura. Il fatto che il colore del metallo dipenda dalla temperatura significa quindi che anche in questo caso la maggior parte dell'energia viene emessa vicino ad una certa frequenza. In analogia con il Sole, anche in questo caso puoi quindi dire che lo spettro ha un massimo che si sposta a frequenze via via più piccole man mano che la temperatura aumenta.