Perché il cielo è blu?

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Si dice che la luce del sole è bianca. Sai che vuol dire?
Che è la somma di tutti i colori - quando guardiamo la luce diffusa da un CD
(o un arcobaleno)vediamo tutti i colori che la compongono ¹⁾

Mandiamo un po’ di luce bianca dentro la vaschetta dove c’è acqua con un po’ di latte.
Se guardiamo la vaschetta nella direzione perpendicolare a quella di propagazione del fascio,
la luce diffusa sembra più blu,
mentre se la guardiamo nella direzione di propagazione questa sembra più rossa
perché il blu è già uscito dall’altra parte* .

Questo fenomeno (2) è analogo a quello che accade alla luce del Sole quando passa nell’atmosfera.

La luce che vediamo durante il giorno è quella che le particelle diffondono nella direzione
perpendicolaree ci fa vedere il cielo blu
mentre quella che vediamo al tramonto è rossa.

Oltre a cambiare colore la luce diffusa ha un’altra caratteristica: è polarizzata ³⁾ .
Guardata con una copertina di CD sembra l’arcobaleno.
Prova a guardare la finestra sopra…

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1) In caso del CD sono le rigature del disco (delle dimensioni di qualche micrometro) che fungono dal reticolo di diffrazione; nel caso dell’arcobaleno è la rifrazione e riflessione interna a selezionare i colori particolari.

2) Questo processo è chiamato “scattering di Rayleigh” e l’intensità della luce diffusa dipende dalla lunghezza d’onda come λ^-4  (ricorda che il rosso ha lunghezza d’onda più lunga del blu) e inoltre dipende dalle dimensioni delle particelle come R^-6. E’ per questo che non tutte le soluzioni vanno bene per vedere questo effetto!

3) La polarizzazione avviene nello stesso modo che nel fenomeno di Brewster. Nell’onda elettromagnetica - perpendicolare, per definizione non può comparire la componente longitudinale  alla direzione di propagazione.
Se la diffusione avviene nella direzione perpendicolare alla direzione di propagazione originale (come in caso del cielo) – la luce diffusa deve essere polarizzata.