La luce si riferisce a una piccola banda di frequenze visibili all’occhio umano nella più ampia scala di radiazioni elettromagnetiche (EM). La maggior parte delle onde elettromagnetiche oscilla a una velocità che gli esseri umani non sono in grado di rilevare visivamente. Questo potrebbe essere paragonato a un fischio di cane con un tono che le orecchie umane non possono sentire. Allo stesso modo, alcuni animali possono vedere frequenze EM che gli umani non possono. Le api, ad esempio, vedono nella gamma ultravioletta (UV) per individuare motivi nei fiori visibili solo con la visione dotata di UV.
La radiazione EM è un campo elettrico con proprietà magnetiche che si propaga da un punto all’altro o si irradia verso l’esterno. La radiazione EM è un’onda con frequenza e ampiezza. La frequenza si riferisce a quante onde passano un punto stazionario al secondo, mentre l’ampiezza misura l’altezza di un’onda. La luce visibile ha una lunghezza d’onda da 400 a 700 nanometri. Per mettere questo in prospettiva, un nanometro è un miliardesimo di metro (un miliardesimo di 3.281 piedi).
La luce ha proprietà diverse a seconda della sua ampiezza e lunghezza d’onda. Le onde più lunghe, o le frequenze più basse, producono la luce rossa, mentre le onde più corte, o le frequenze più alte, producono il blu. Il rosso si trova a un’estremità dello spettro visibile, mentre la luce blu o viola si trova all’altra. Appena oltre lo spettro blu/viola ci sono onde ultracorte chiamate ultraviolette. Questa luce appena visibile e quasi visibile è anche chiamata luce ultravioletta ad alta energia (HEV).
All’estremità dello spettro blu, la maggior parte della radiazione diventa invisibile, risultando in una debole luce viola, chiamata anche luce nera. Questa lunghezza d’onda ha proprietà interessanti in quanto alcuni pigmenti assorbono la radiazione extra che non può essere vista, facendo sì che questi pigmenti irradino nuovamente l’energia e il bagliore. Un esempio è un poster a luce nera. Le lunghezze d’onda leggermente più corte producono luce nera utilizzata nella scientifica criminale per rendere fluorescenti i fluidi corporei come l’urina e il sangue. Oltre alle radiazioni UV sulla scala EM ci sono i raggi X e i raggi gamma. I raggi cosmici, quando inclusi, cadono qui; sebbene molti scienziati credano che i raggi cosmici non appartengano tecnicamente allo spettro EM.
L’estremità opposta dello spettro visibile va oltre il rosso all’infrarosso. Infra è latino per “sotto”, quindi infrarossi significa letteralmente “sotto il rosso”. La luce a infrarossi viene utilizzata per le telecamere per la visione notturna e le immagini termiche. In questa lunghezza d’onda, gli oggetti caldi appaiono più luminosi degli oggetti freddi. Gli infrarossi vengono utilizzati anche per il collegamento in rete a corto raggio di periferiche per computer con la specifica Infrared Data Association (IrDA). Man mano che le lunghezze d’onda continuano a crescere, raggiungiamo le microonde, seguite dalle onde radio e, infine, lo spettro di trasmissione.
Sebbene la luce sia spesso descritta come un’onda, ha una duplice natura secondo la fisica quantistica. La fisica descrive la luce come fotoni o particelle di energia senza massa che a volte possono comportarsi come un’onda. Che si tratti di onde, particelle o “stringhe” vibranti, come suggerisce la teoria delle superstringhe, nel vuoto tutta la radiazione EM si muove a una velocità costante di 186,282 miglia al secondo, o 299,792,458 metri al secondo. Un anno luce è quindi la distanza che la luce può percorrere in un anno. La stella più vicina, Alpha Centauri, è a quattro anni luce di distanza.