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La luce: velocità distanze e colori

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Re: La luce: velocità distanze e colori

Messaggio  Annali il Gio Mar 01, 2018 12:16 am

Luce zodiacale e Via Lattea insieme


A sinistra della Via Lattea si staglia la fascia della luce zodiacale, luce solare riflessa da polveri interstellari provenienti da comete e asteroidi.
Le due fasce si possono osservare affiancate  solo in determinati periodi dell’anno.
L’immagine è stata ripresa nello Jutland del Nord (Danimarca), dove insieme illuminano il percorso del fiume.  
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16 Maggio Il Giorno della Luce

Messaggio  Annali il Lun Feb 19, 2018 1:35 am

Dopo l’Anno della luce e la Settimana della luce, anche la radiazione elettromagnetica ha ora una sua giornata internazionale.
Il 14 novembre scorso è avvenuta la proclamazione, da parte dell’Unesco, del Giorno Internazionale della Luce e delle tecnologie a essa collegate, a partire dal prossimo 16 maggio e per ogni anno a venire. Con tale data si vuole ricordare l’anniversario della prima realizzazione artigianale di un laser al cristallo di rubino, avvenuta per l’appunto il 16 maggio  1960 grazie a Theodore Maiman, fisico e ingegnere statunitense. Una scoperta scientifica che ha portato grandi benefici a tutta la società, in termini di telecomunicazioni, fibre ottiche, salute pubblica, misure industriali, civili e ambientali e lavorazioni di materiali.
La proclamazione di questa giornata internazionale farà apprezzare a livello globale il ruolo centrale che la luce e le tecnologie fotoniche svolgono nella vita dei cittadini, sia in campo scientifico e tecnologico, sia in quello culturale, dell’istruzione e dello sviluppo sostenibile.
   
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Si accendono le stelle

Messaggio  Annali il Lun Gen 08, 2018 5:23 pm

Prima del Big Bang non esisteva tempo. Poi, improvvisamente, circa 13 miliardi e 700 mila anni fa, lo spazio e il tempo sono apparsi come dal nulla e in men che non si dica, in soli tre secondi, con rapidità sorprendente prende vita un giovane universo.
L’espansione di spazio e tempo continua velocemente, gli elettroni schizzano come impazziti eppure in modo sufficientemente lento da soccombere al potere di forze di attrazione di segno positivo, ciascuno  orbitando attorno a un unico protone: ed ecco la nascita  dell’atomo d’idrogeno!  

Ora, l’universo prima compatto e omogeneo diventa trasparente, permettendo la diffusione della luce. Le particelle di luce e i fotoni s’insinuano tra le particelle solide, senza più urtarle e separarle continuamente. La materia si arrotola su strutture durevoli, l’idrogeno genera nuvole sempre più grandi e massicce che crollano sotto il loro stesso peso.

Compaiono le stelle, luoghi torridi dentro i quali prevale un’enorme pressione che fonde l’idrogeno al loro interno trasformandolo in elio.

Tre di questi nuclei di elio si uniscono e formano il carbonio, il cui nucleo assorbe altro elio e diventa ossigeno.

A questo punto gli elementi essenziali dell’universo attuale sono riuniti e finalmente lo spazio può illuminarsi!

A causa del progressivo raffreddamento nello spazio interstellare c’è ancora tanto vuoto e pochi atomi liberi, mentre nelle nuvole di gas le particelle di materia sono talmente stipate che la luce, ultravioletta o di altro tipo, difficilmente riesce a penetrare, ma, in ogni caso, si tratta di un ambiente adatto per generare le stelle.

I giovani astri, per la forza di attrazione si scagliano di continuo gli uni contro gli altri, finché la loro massa non ce la fa più a condensarsi e allora non resta che esplodere, proiettando grandi quantità di gas caldissimo verso il cosmo e il suo centro, verso le nuvole d’idrogeno che risalgono ancora all’epoca del Big Bang. È così che in miliardi di galassie embrionali l’idrogeno incontra l’ossigeno per la prima volta, permettendo che sulla superficie dei granelli di polvere congelati si formino molecole di tipo completamente nuovo: L’acqua!

Sono trascorsi nove miliardi di anni, sono nate le stelle e comparse le galassie che iniziano a roteare come ruote cosmiche.

La nostra Via Lattea entrando in collisione con altre galassie produce una nebulosa scura ricca di materia, con il contributo forse dell’esplosione di una stella vicina. La nube collassa e si accende una nuova fornace: al centro c’è il nostro astro, il Sole!

Tutto quanto sfuggito alla fusione, gas mescolato a polvere, comincia a vorticare attorno al nuovo nucleo ed è la forza centrifuga della sua rotazione che le impedisce di essere ingoiata dal giovane astro.

Il miscuglio si allontana e forma una gigantesca lastra di granelli di roccia e ghiaccio: una lastra con l’asse solare.

L’anello che circonda il Sole è sassoso e le pietre a poco a poco si uniscono in ammassi sempre più grandi, miliardi di rocce, ognuna tendente a unirsi alle altre.

Ed ecco, un milione di anni dopo la nascita del nostro Sole tanti piccoli pianeti nascono, gli girano intorno in orbite concentriche, si muovono gli uni verso gli altri seguendo percorsi ellittici, scontrandosi a decine di migliaia di chilometri orari. 

I più grandi resistono alle collisioni incorporando i più piccoli.

Altri cento milioni d’anni volano via e alla fine, accanto al Sole vi sono ora quattro pianeti, ma il posto più ambito se l’è accaparrato il terzo, alla distanza ideale per organizzarsi un futuro pieno di vita: la nostra Terra!
 
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Misurare la velocità della luce

Messaggio  Annali il Mer Dic 07, 2016 4:36 pm

Olaf Roemer 340 anni fa scopriva la velocità della luce.
Olaf Roemer, mentre tentava, riprendendo il lavoro iniziato da Gian Domenico Cassini, di trovare un metodo per definire la longitudine in mare, scoprì invece che la luce non ha velocità infinita, determinandone pure il valore.
La luce non si propaga istantaneamente come si era sempre creduto, ma con velocità finita e misurabile.
A Roemer, analizzando i tempi di occultazione di Giove da parte dei satelliti, calcolandone i ritardi, misurando i quali e conoscendo l’entità della maggiore distanza coperta dalla luce, fu possibile calcolare la velocità  dividendo tale distanza  per il ritardo accumulato.
Il calcolo della velocità della luce da lui eseguito, forniva un valore di 220.000 km/s, decisamente lontani dai 300.000 Km/s misurati attualmente, ma, tuttavia, risultava molto elevato rispetto alle velocità note all’epoca.
Si giunse alla prima prova concreta della finitezza della velocità di propagazione della luce e del suo valore numerico.
 Era l’anno 1676. Da quel momento, cessava l’illusione di poter conoscere quanto avviene nel cosmo nel momento in cui si produce.
La fondamentale scoperta è ricordata con una targa posta all’ingresso dell’Osservatorio Astronomico di Parigi. 
 
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Dalla luce misurare la distanza delle stelle

Messaggio  Annali il Dom Lug 10, 2016 10:26 am

Definire le dimensioni di una stanza quando si è completamente al buio? Con un grido potremmo misurare quanto sia grande ascoltando l’eco del grido che rimbalza dal muro.
È con questo principio che gli astronomi usano per studiare gli oggetti troppo lontani per  poter calcolare le distanze delle stelle giovani dal bordo interno dei dischi protoplanetari.
I ricercatori usano un metodo chiamato “foto-riverbero” o anche “echi di luce”.
Quando la luce di una stella centrale colpisce il disco circostante causando un ritardo nell’eco si misura il tempo impiegato dalla luce di quella stella per raggiungere la Terra.
Grazie alla teoria della relatività di Einstein, si conosce che la luce viaggia a costante velocità, quindi, per determinare una certa distanza è possibile calcolare il tempo impiegato dalla luce  per andare da un punto all’altro.
Per usufruire di questa formula, gli scienziati avevano bisogno di trovare una stella con emissioni variabile, vale a dire una stella che emette radiazioni in maniera irregolare imprevedibile. La stella utilizzato per questo studio si chiama YLW 16B e si trova a circa 400 anni luce dalla Terra, ha circa la stessa massa del nostro Sole, con un’età di solo  un milione di anni.
La misurazione è stata possibile combinando i dati di Spitzer con osservazioni da telescopi terrestri. Nel corso di due notti di osservazione, i ricercatori hanno colto i ritardi tra le emissioni stellari e le eco nel disco circostante.
Gli osservatori terrestri hanno rilevato la luce infrarossa corta a lunghezza d'onda emessa direttamente dalla stella, mentre Spitzer  osservava la luce infrarossa alla lunghezza d'onda da eco del disco.
È stato quindi calcolato quanto questa luce deve aver viaggiato durante quel tempo di ritardo: circa 0,08 unità astronomiche, che è di circa l'8 per cento della distanza tra la Terra e il Sole.
 
 
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Fotoni e luce

Messaggio  Annali il Mar Mag 24, 2016 9:49 pm

Il cortometraggio “Facciamo luce sul fotone”.  In occasione dell’anno internazionale della Luce 2015.


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La luce zodiacale (Video)

Messaggio  Annali il Gio Apr 28, 2016 2:01 am

Nel Deserto di Atacama nel nord del Cile, è possibile ammirare il cielo buio grazie all’assenza dell’inquinamento luminoso.  Ed è lì, che gli osservatori dell’ESO spesso s’imbattono nel fenomeno luminoso conosciuto come luce Zodiacale.
Si tratta del bagliore della luce del Sole riflessa verso di noi dalla polvere presente nel piano del Sistema Solare, polvere creata dalle collisioni tra asteroidi e dall’evaporazione delle comete.
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Immagini a falsi colori

Messaggio  Annali il Sab Mar 05, 2016 2:49 pm

Una finestra dal vetro colorato permette solo alla luce dello stesso colore di attraversarla, filtrando tutti gli altri colori della luce. I filtri di Hubble funzionano allo stesso modo: permettono solo a un tipo specifico di radiazione di passare. Il risultato è un’immagine in bianco e nero che rappresenta come appare il corpo celeste in quella radiazione. Una tipica immagine di Hubble è composta dalla sovrapposizione di più immagini in bianco e nero, ciascuna delle quali rappresenta una diversa radiazione. Ciascuna di esse è poi colorata artificialmente in modo diverso per sottolineare dei dettagli o isolare visivamente alcune caratteristiche del corpo celeste. Le immagini  sovrapposte ne offrono un risultato di un’immagine a colori. I colori, però, non sono quelli reali, dunque si chiama immagine in falsi colori. Il colore non si aggiunge alle immagini astronomiche per renderle gradevoli, anche se questo certamente è uno dei risultati che si ottengono. Nelle immagini di Hubble i colori non sono sempre quelli che vedremmo con gli occhi: spesso vengono usati come uno strumento, per sottolineare un dettaglio dell’immagine che altrimenti sfuggirebbe all’occhio umano, per raffigurare come apparirebbe un oggetto ai nostri occhi se fossero potenti come il telescopio Hubble, o per separare le varie parti di un corpo celeste.
 
   
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Che cosa sono i LED

Messaggio  Annali il Ven Feb 19, 2016 1:26 am

Che cosa è e come funziona un LED? La parola deriva da Light Emitting Diode “ diode che emette luce”. Si tratta di un componente elettronico con funzione di permettere il passaggio della corrente in una direzione e di bloccare il flusso nella direzione inversa.
I LED sono un particolare tipo di diodi che sfruttano le proprietà di alcuni semiconduttori per generare fotoni (luce) grazie alla combinazione di coppie elettroni-lacune. Sono composti di due sovrapposti: uno strato”n” caratterizzato da un eccesso di elettroni e da uno strato”p” con eccedenza di lacune elettroniche. Esiste una regione di confine tra i due blocchi, in cui, dopo aver applicato un’opportuna tensione, gli elettroni e le lacune si ricombinano annullandosi a vicenda, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Non avvengono, quindi, sprechi termici come nei vecchi bulbi che consumano molta corrente per riscaldare i filamenti.
I LED verdi e rossi sono da qualche tempo sul mercato, ora sono arrivati quelli a luce blu, i più difficili da realizzare, a causa dell’elevata energia dei fotoni corrispondenti alla luce blu.
Il Premio Nobel per la Fisica del 2014 l’hanno ricevuto: Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Suji  Nakamura, gl’inventori dei LED a luce blu, che combinati con quelli rossi e verdi, già esistenti, hanno consentito la realizzazione di sistemi d’illuminazione a luce bianca a basso consumo energetico.    
                             


Ultima modifica di Annali il Sab Mar 05, 2016 2:50 pm, modificato 1 volta
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I colori delle stelle

Messaggio  Annali il Mer Nov 11, 2015 10:03 pm

Ogni stella ha un suo colore: dal rosso scuro all’arancione, dal giallo al bianco, dall’azzurro chiaro al blu zaffiro. I colori hanno un significato preciso, fisico, ci dicono a quale temperatura si trova la superficie della stella e quindi quali sono le sue caratteristiche chimiche. Il colore infatti, varia in funzione della temperatura del gas che emette la luce: proprio come un chiodo messo ad arroventare sul fuoco, diventa prima rosso scuro poi via via che si scalda arancione, giallo e infine bianco. Perciò, più un oggetto è caldo più emette frequenze elettromagnetiche elevate( ossia lunghezze d’onda più brevi).
Una stella in formazione irradierà quindi nell’infrarosso, perché la sua temperatura è molto bassa. Una stella normale esprimerà la sua energia soprattutto sotto forma di luce, dall’azzurro per le stelle più calde( circa 30.000 gradi) al rosso per le stelle fredde (3.000 gradi). Stelle molto calde emetteranno nell’ultravioletto e oggetti a temperature altissime brilleranno nei raggi gamma.

  
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La luce zodiacale

Messaggio  Annali il Mar Ott 06, 2015 10:54 pm

Ogni anno, la Terra, raccoglie milioni di chilogrammi di polveri meteoritiche. 
I meteoriti raggiungono la terra a una velocità compresa fra 40.000 e 25.000 km/h. I più piccoli (polveri), raggiunta l'atmosfera cadono lentamente, i più grandi, per attrito, bruciano o si schiantano a terra. 
Alcuni sono le "stelle cadenti", ciò che resta di antiche comete. 
Una gran quantità di gas, polveri e particelle prodotta da tutti gli oggetti del sistema solare, riempie lo spazio. 
Questo "mezzo interplanetario", non si distribuisce in modo uniforme ma , soggetto alla gravità e ai moti celesti, si accumula soprattutto sul piano del sistema solare che coincide quasi con l'eclittica. Come il pulviscolo terrestre, anche quello spaziale riflette e diffonde la luce del Sole, al crepuscolo dove l'aria è particolarmente pulita si può scorgere un debole cono luminoso di luce lungo l'eclittica: è la cosiddetta luce zodiacale. 
  

 
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Tramonto blu su Marte

Messaggio  Annali il Mer Ago 19, 2015 2:27 pm

Il tramonto su Marte regala un'atmosfera misteriosa, quasi inquietante. Le immagini mostrano un cielo scuro, dove il Sole, contrariamente a quanto accade sulla terra, che colora il cielo di rosso e arancio, lo tinge di una profonda sfumatura  blu. Anche se gran parte della superficie marziana è di un rosso intenso, infatti, è proprio questa polvere spessa che trasforma i colori.
Quando il Sole scompare basso nel cielo, la sua luce deve viaggiare attraverso gli strati inferiori dell'atmosfera dove la polvere è più spessa.
Sulla Terra è la nostra atmosfera che disperde la luce blu creando le tonalità di rosso e arancione che illuminano il cielo al tramonto.
Su Marte, al contrario, la polvere rossa nell'atmosfera filtra gran parte della luce rossa del Sole.
 
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L'anno luce

Messaggio  Annali il Sab Giu 20, 2015 1:20 am

Quando si parla di corpi celesti e si parla di distanze, cioè di misure, dobbiamo introdurre l’unità di misura astronomica della lunghezza: l’anno luce.
L’anno luce è la distanza che la luce percorre nel vuoto nel corso di un anno viaggiando alla velocità di 300 mila km/s
Dunque, un anno d 365, 25 giorni di 86.400 secondi ciascuno corrisponde a quasi 10.000 miliardi di km.
Il metodo trigonometrico utilizzato in astronomia si chiama parallasse. Con questo termine si indica l’angolo di spostamento di un oggetto celeste visto dalla terra rispetto allo sfondo di stelle così lontane da sembrare fisse.
Lo spostamento è dovuto in realtà al moto di rivoluzione del nostro pianeta intorno al sole.
L’astronomo misura l’angolo di parallasse compiendo due osservazioni a distanza di sei mesi una dall’altra. In questo tempo la Terra ha fatto mezzo giro intorno al Sole, quindi la stella è osservata da due punti distanti circa 300 milioni di km, cioè due volte il raggio Sole Terra dell’orbita terrestre
La stella più vicina a noi, Proxima Centauri ha un angolo di parallasse di 0,75’’, dunque la sua distanza è di 4,3 anni luce

  
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La luce: velocità distanze e colori

Messaggio  Annali il Sab Lug 26, 2014 12:56 am

300 anni or sono, il fisico inglese Isaac Newton separava la luce visibile in uno spettro di colori facendola passare attraverso un prisma.
Con questo esperimento Newton dimostrava che la luce bianca è in realtà costituita da più colori differenti che vanno dal violetto di un estremo dello spettro al rosso dell’altro estremo.
La separazione è possibile perché la luce dei differenti colori viene piegata, attraverso il prisma, a differenti angolazioni.
Newton riteneva che la luce fosse una corrente di particelle, in parte a causa della sua tendenza a viaggiare in linea retta.
Oggi, grazie al genio di James Clerk Maxwell, sappiamo che ciò che noi avvertiamo come luce è in realtà una piccolissima parte di un vasto spettro continuo di radiazioni: lo spettro elettromagnetico.
Come dimostrò Maxwell, tutte le radiazioni viaggiano sotto forma di onde. Quanto più è breve la lunghezza d’onda, tanto più grande è l’energia.
Nell’ambito dello spettro della luce visibile, la luce rossa ha la lunghezza  d’onda più elevata, il violetto la più breve.
Un’altra caratteristica comune a queste radiazioni è, che nel vuoto, viaggiano tutte alla stessa velocità: 300.000 mila chilometri il secondo.
Dal 1900 divenne chiaro che la teoria ondulatoria della luce non era adeguata, per questo intervenne Albert Einstein proponendo nel 1905 la teoria corpuscolare della luce. Secondo questa teoria la luce è composta di particelle d’energia dette fotoni.
L’energia di un fotone non è uguale per tutti i tipi d’energia ma è invece, proporzionale alla lunghezza d’onda: quanto più lunga sarà la lunghezza d’onda, tanto più bassa sarà l’energia.
La teoria ondulatoria della luce consente ai fisici di descrivere matematicamente alcuni aspetti del comportamento della luce, mentre la teoria fotonica consente un altro insieme di calcoli e previsioni.
Questi due modelli non sono più considerati contrastanti, sono piuttosto complementari, nel senso che ambedue sono necessari per una completa descrizione del fenomeno che noi conosciamo come luce.
La coesistenza di queste due teorie illustra ulteriormente il modello scientifico: se uno scienziato definisce la luce come un’onda, e la misura come tale, questa si comporta come un’onda. Analogamente se la definisce come particella otterrà informazioni sulla luce come particella.
Come disse Einstein: "è la teoria a determinare ciò che si può osservare"


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