-
Vennero effettuati i primi tentativi, con l'aiuto di semplici strumenti come gli specchi, per comprendere come si propagava la luce.
-
I filosofi greci si posero domande su cosa fosse la luce. Empedocle pensava che la vista venisse emessa dall'occhio e non si spiegava perché senza sole non vedeva, quindi doveva essere legata sia a qualcosa che emetteva l'occhio sia a qualcosa che proveniva dal sole.
-
Successivamente si capì che la luce si propagava in maniera rettilinea e che quando cambiava il mezzo, cambiava la direzione di propagazione. Venne quindi formulata la legge di rifrazione, probabilmente ad opera di Euclide, e si comprese meglio la riflessione sugli specchi.
-
Continuarono gli studi sul fenomeno della luce.
-
-
Furono compiuti ulteriori studi ed esperimenti per migliorare la tecnologia di lenti e specchi al fine di ingrandire e focalizzare.
-
Nel Medioevo lo studio della luce non portò a grandi risultati in Europa in quanto non ci fu una grande attività in ambito scientifico. Nei paesi arabi, invece, continuarono le ricerche e Alhazen formulò le leggi di riflessione.
-
Gli studi sulla luce ripresero in Europa, grazie a grandi studiosi come Bacone e Leonardo.
-
Hans Lippershey ideò e costruisì il primo telescopio.
-
Galileo Galilei utilizzò il telescopio in ambito astronomico. Egli fece un primo tentativo per misurare la velocità della luce, attraverso un esperimento con due lanterne. Galileo apriva gli scuri di una lanterna e il suo assistente, collocato a distanza, doveva fare altrettanto non appena riusciva a vedere la luce proveniente dalla prima lanterna. Provò, quindi, a misurare il tempo impiegato dalla luce, ma potè solamente concludere si trattava di una velocità molto alta.
-
Jannsen elaborò il primo microscopio. Seguirono progressi grazie agli studi e alle scoperte di Keplero, Snell, Grimaldi...
-
Hooke, osservando la diffrazione, elaborò una teoria secondo cui la luce era una vibrazione, un'onda che si propagava in un mezzo attraverso un moto vibratorio.
-
Basandosi sulla scomposizione di colori in luce bianca e sull'idea della propagazione rettilinea, Isaac Newton elaborò una teoria corpuscolare secondo cui la luce era formata da corpuscoli molto veloci che avevano o una corrispondenza con i diversi colori. Le idee di Newton si affermarono su quelle di Hooke.
-
Römer fu il primo a determinare la velocità della luce e a darle un valore numerico finito. Arrivò a calcolarla per caso poiché il suo interesse era studiare il moto dei satelliti di Giove. Attribuì alla luce un valore di 2,25*10^8 m/s.
-
Christiaan Huygens elaborò una teoria ondulatoria, secondo la quale la luce era un tipo di onda. Da questa teoria, lo scienziato trae le leggi di riflessione e rifrazione.
-
All'inizio del 1800 vennero compiuti una serie di esperimenti da scienziati come Fresnel, Malus e Arago, i cui risultati dimostrarono l'interferenza e la diffrazione della luce. Si diffuse, così, la teoria ondulatoria ma si riscontrarono problemi nel comprendere la luce come onda longitudinale.
-
Thomas Young suppose che la luce era un'onda trasversale, poiché la vibrazione avveniva trasversalmente rispetto al moto. Egli dimostrò la natura ondulatoria della luce osservando, in un esperimento, l'interferenza di due raggi luminosi, interferenza che si può avere solo tra onde.
-
Lo scienziato francese, in una pubblicazione, raccolse tutti i fenomeni osservati con la teoria ondulatoria. Egli spiegò che i colori che vediamo sono frutto delle diverse frequenze e dei tempi di vibrazione dell'onda luminosa.
-
Maxwell descrisse una teoria che unificava elettricità ed elettromagnetismo. La luce venne interpretata come un'onda del campo elettromagnetico: il campo elettrico e quello magnetico vibrano contemporaneamente, generandosi reciprocamente, in piani perpendicolari.
-
Alla fine del 1800 si assistette in tutto il mondo ad un enorme sviluppo di macchine elettriche (con Galileo, Tesla, Ferraris...) e dell'illuminazione elettrica (grazie ad Edison, Siemens, Cruto...). Si ebbero varie invenzioni tra cui la radio di Marconi e il telefono di Meucci.
-
Stimolato dalla richiesta di Herman von Helmholtz, fondatore dell'istituto metrologico tedesco, inventò il corpo nero, una sorgente di riferimento universale. Per il suo esperimento utilizzò un fornetto con un foro che, a seconda della temperatura, emetteva uno spettro, ovvero un insieme di colori. Le teorie che circolavano non riuscivano a spiegare il fenomeno, quindi Planck pensò che la luce doveva essere emessa in quanti di luce, ovvero in fotoni (E=h*v).
-
Albert Einstein suppose che la luce veniva emessa, si propagava e veniva assorbita sotto forma di quanti (pacchetti minimi di energia(. Questa teoria spiegava anche l'effetto fotoelettrico, un fenomeno in cui vengono estratti elettroni quando luce è mandata su un materiale conduttore, che assorbe pacchetti di energia minima. Si arrivò così alla fisica quantistica. Einstein dimostrò anche come la luce veniva deviata da un campo gravitazionale.
-
Facendo esperimenti sull'atomo, Bohr suppose che gli elettroni non potevano avere un'orbita arbitraria ma si posizionavano su orbite ben precise. Per passare da un livello energetico all'altro, questi elettroni o assorbivano o emettevano quantità ben definite di luce. La sua conclusione fu che le orbite degli elettroni negli atomi erano quantizzate.
-
Negli anni venti si arrivò al formalismo matematico della meccanica quantistica ad opera di numerosi scienziati come Pauli, Dirac, Heisenberg, de Broglie e Schrödinger. Con la meccanica quantistica si affermò una visione diversa del mondo secondo cui non si potevano conoscere sia posizione che velocità di una particella. Un elettrone, prima della misura, non ha posizione definita intorno al nucleo, ma si dispone secondo criteri di probabilità.
-
La meccanica quantistica è diventata la teoria fondamentale della fisica. Secondo questa teoria il fotone, che è una particella di luce, si propaga come un'onda e ha un'energia in "pacchetti" pari a E=h*u. Il piano di vibrazione dell'onda è la polarizzazione della luce. La meccanica quantistica si è affermata nonostante presenti molti paradossi.
-
Einstein, Rosem e Podolsky cercarono di dimostrare che la meccanica quantistica non era l'unica realtà possibile.
