Cos'è la luce

[spq]

@Serafino
La luce è una combinazione di due campi fisici, quello elettrico e quello magnetico. La variazione del primo genera il secondo e il secondo a sua volta genera il primo:

questo comportamento è governato dalle cd equazioni di Maxwell.

Riguardo alla dualità onda-corpuscolo: si, è proprio così, per certi aspetti la luce si comporta come una specie di pallina (effetto fotoelettrico) e per altri come un'onda (es: un forno a microonde, o la radio che ascolti).

L'origine "profonda" dell'esistenza della luce si deve a una particolare simmetria della natura che si chiama simmetria di gauge locale ed emerge dal formalismo della meccanica dei quanti. Ma li il discorso si complica..

Forse è il caso di spiegare meglio che cosa rappresenta il diagramma, e che grandezze si misurano sugli assi indicati come x, y e z

[Serafino]

Io, intanto, mi documento...

[Serafino]

Fino a qui l'ottimo @topquark ha scritto di alcune caratteristiche fisiche classiche e quantistiche delle onde elettromagnetiche.
Ma se il titolo di questa discussione é "Cos'è la luce" forse sarebbe il caso di particolareggiare il seguito della trattazione sulla luce visibile, cioè su una parte delle onde elettromagnetiche.
E di entrare nel merito del suo comportamento macroscopico (colori, riflessione, rifrazione, interferenza, energia trasportata, ...) e di illustrare la sua velocità nel vuoto e in altri mezzi.

A me interessa saper che diavolo sia la Luce. Come si comporta, grosso modo lo so.

Ma vorrei sapere di che cosa sia fatta.

I fotoni esistono, non esistono. Stanno viaggiando attraverso l'universo sin dalla creazione dell'universo, e sempre lo faranno?

Io ho l'impressione che nessuno sappia con certezza cosa sia la cosa che tutti abbiamo più sotto gli occhi.

[spq]

A me interessa saper che diavolo sia la Luce. Come si comporta, grosso modo lo so.

Ma vorrei sapere di che cosa sia fatta.

I fotoni esistono, non esistono. Stanno viaggiando attraverso l'universo sin dalla creazione dell'universo, e sempre lo faranno?

Io ho l'impressione che nessuno sappia con certezza cosa sia la cosa che tutti abbiamo più sotto gli occhi.

Già, forse è così: nessuno lo sa con certezza. E lo stesso si può dire della tazza di caffè che hai appena bevuto, della pioggia che sta cadendo, del computer che hai davanti, e soprattutto dei pensieri che passano per la tua mente.
E' proprio per questo che tu sei fatto la domanda del titolo. Chi non si fa domande è perché non gli importa delle risposte.

[Infinity]

La realtà è che nessuno lo sa. Non sanno neppure cos'è la materia di cui siamo fatti.
Appena ho cercato di approfondire ho solo trovato spiegazioni astruse che nascondono una sostanziale ignoranza.

[topquark]

Forse è il caso di spiegare meglio che cosa rappresenta il diagramma, e che grandezze si misurano sugli assi indicati come x, y e z

nel diagramma gli assi x e y rappresentano i campi elettrico e magnetico rispettivamente, l'asse z e' quello di propagazione (la direzione e verso in cui l'onda procede).

[topquark]

Già, forse è così: nessuno lo sa con certezza. E lo stesso si può dire della tazza di caffè che hai appena bevuto, della pioggia che sta cadendo, del computer che hai davanti, e soprattutto dei pensieri che passano per la tua mente.
E' proprio per questo che tu sei fatto la domanda del titolo. Chi non si fa domande è perché non gli importa delle risposte.

La realtà è che nessuno lo sa. Non sanno neppure cos'è la materia di cui siamo fatti.
Appena ho cercato di approfondire ho solo trovato spiegazioni astruse che nascondono una sostanziale ignoranza.

La natura della radiazione elettromagnetica e' proprio una di quelle cose che invece possiamo dire di aver capito in profondita', e deriva da una associazione fra la relativita' speciale e una proprieta formale della mecc. quantistica chiamata simmetria di gauge.

Per chi conosce un po i numeri complessi... in soldoni - diciamo cosi - in m.q. possiamo sempre moltiplicare lo stato di un sistema per una fase complessa del tipo exp(i*x) senza cambiare lo stato. In altre parole esiste una "liberta' intrinseca" dello stato che puo variare senza che il comportamento del sistema cambi.
La ragione di questo e' che le probabilita' in m.q. si calcolano facendo il quadrato del modulo dello stato del sistema e pertanto il termine exp(i*x) sparisce qualsiasi sia il valore di x.
Ora viene il bello: se faccio variare il valore di x in funzione della posizione nello spazio-tempo salta fuori nei calcoli in modo del tutto spontaneo una grandezza vettoriale che ha esattamente le proprieta' di un potenziale elettromagnetico.
Dunque la luce e' la manifestazione fisica della proprieta' di localita' della simmetria di gauge.

[Infinity]

La natura della radiazione elettromagnetica e' proprio una di quelle cose che invece possiamo dire di aver capito in profondita', e deriva da una associazione fra la relativita' speciale e una proprieta formale della mecc. quantistica chiamata simmetria di gauge.

Per chi conosce un po i numeri complessi... in soldoni - diciamo cosi - in m.q. possiamo sempre moltiplicare lo stato di un sistema per una fase complessa del tipo exp(i*x) senza cambiare lo stato. In altre parole esiste una "liberta' intrinseca" dello stato che puo variare senza che il comportamento del sistema cambi.
La ragione di questo e' che le probabilita' in m.q. si calcolano facendo il quadrato del modulo dello stato del sistema e pertanto il termine exp(i*x) sparisce qualsiasi sia il valore di x.
Ora viene il bello: se faccio variare il valore di x in funzione della posizione nello spazio-tempo salta fuori nei calcoli in modo del tutto spontaneo una grandezza vettoriale che ha esattamente le proprieta' di un potenziale elettromagnetico.
Dunque la luce e' la manifestazione fisica della proprieta' di localita' della simmetria di gauge.

Dai, ammetti che non sapete niente neanche voi. Non sto parlando di equazioni e robe simili, intendo una comprensione profonda della natura delle cose.
Quando leggo robe tipo "è sia un'onda che una prarticella, è una stringa che vibra ad una certa frequenza, il 75% è energia oscura e il 25% è materia oscura", capisco che non sappiamo davvero nulla delmondo in cui viviamo.

[topquark]

Dai, ammetti che non sapete niente neanche voi. Non sto parlando di equazioni e robe simili, intendo una comprensione profonda della natura delle cose.

una comprensione profonda della natura delle cose passa giocoforza attraverso il formalismo matematico.
senza di quello non avresti in mano un computer per scrivere in un forum ma un pezzo di carbone per disegnare sul muro di una caverna.

[Aladar]

A me interessa saper che diavolo sia la Luce. Come si comporta, grosso modo lo so.

Ma vorrei sapere di che cosa sia fatta.

I fotoni esistono, non esistono. Stanno viaggiando attraverso l'universo sin dalla creazione dell'universo, e sempre lo faranno?

Io ho l'impressione che nessuno sappia con certezza cosa sia la cosa che tutti abbiamo più sotto gli occhi.

Rispondo a te a anche a Infinity: non sappiamo un cazzo.


Battute a parte, sono profondamente convinto che sappiamo forse l'un per cento di quello che è la realtà che ci circonda, questo non significa che non sappiamo nulla.

Il ns. problema è che il ns. cervello si è evoluto per milioni di anni per sopravvivere nell'ambiente quotidiano e solo da qualche decennio stiamo esplorando realtà che non sono mai state alla nostra portata osservativa. Se l'intera nostra evoluzione fosse un anno solare, avremmo iniziato a parlare di quantistica e quindi di luce alle ore 23.59.20 del 31/12 ovvero gli ultimi 40 secondi.


Capite da voi che è estremamente complesso per il nostro cervello modellizzare una realtà totalmente estranea a quanto ha potuto "osservare" in milioni di anni. Quindi la comprensione non è tanto un limite della capacità "tecnica" di conoscere, ma un limite più concettuale del ns. cervello di comprendere realtà a cui non è affatto abituato.

Premesso tutto quanto sopra, se dovessi rispondere alla domanda del 3d in maniera semplice, direi che la luce è composta da fotoni, particelle di pura energia (privi di massa a riposo) che per loro natura viaggiano a velocità c e che possono interagire con il resto del mondo comportandosi, a secondo del tipo di interazione, in maniera corpuscolare o come pacchetti di onde.