La luce come portatrice di informazione

La luce, come tutti sappiamo, è un mezzo molto importante per esplorare l’universo. Il colore della luce che vediamo ci fornisce dati importanti. Fin dall’inizio, possiamo distinguere ciò che vediamo dai loro colori.
La discussione sull’origine e sulla sua struttura ha incuriosito i filosofi fin dagli albori della storia. Ognuno dei primi filosofi scrisse la propria opinione sulla natura della luce. Solo nel XVII secolo lo sviluppo della scienza moderna ha portato la discussione su questo argomento in modo moderno, con una teoria matematica.
Sappiamo che le cose esistono sotto forma di particelle (la materia è fatta di queste) e di onde (i marinai e i musicisti lo sanno bene...), quindi dobbiamo capire se la luce sia fatta di particelle o di onde.
Isaac Newton, dall’esistenza dei raggi e dei loro percorsi lineari, affermò che la luce è composta da diverse particelle di materia (una per ogni colore), che vengono emesse dalla materia. La rifrazione viene quindi spiegata dalle forze che agiscono sulle particelle di luce durante il loro passaggio attraverso la superficie di separazione di due mezzi.
Al contrario, Christiaan Huygens scrisse nel suo Traitè de la Lumiére (Trattato sulla luce) che la luce è composta da onde che si propagano in una materia molto sottile e speciale chiamata etere, che permea tutto l’universo. L’etere è un mezzo elastico composto da particelle di materia molto leggere. Questa idea gli permise di spiegare le proprietà della luce (rifrazione, interferenza, diffrazione, colori) in modo molto simile alle ben note proprietà del suono. Così come possiamo avere, da diverse lunghezze d’onda della perturbazione nell’aria/acqua/fluido, suoni diversi, dalle diverse lunghezze d’onda della perturbazione nell’etere otteniamo i diversi colori che possiamo vedere.
Il successo della teoria ondulatoria di Huygens nello spiegare questi fenomeni portò la comunità scientifica ad adottare la sua teoria e a mettere da parte la teoria corpuscolare della luce.
Lo sviluppo dello studio dei fenomeni elettrici e magnetici portò James Clerk Maxwell a comprendere che la luce è un fenomeno elettrico e magnetico. La luce, nella sua visione, è un’onda che si propaga nello spazio trasportata da quella sottile sostanza chiamata etere.
All’inizio del XX secolo, i fisici scoprirono che a volte la luce sembra interagire con la materia in modo continuo come un’onda, ma in modo discreto come una particella o come un pacchetto o quanto di energia. L’effetto fotoelettrico, l’effetto Compton e la radiazione del corpo nero sono alcuni di questi fenomeni. La spiegazione di questi effetti venne dallo sviluppo della meccanica quantistica.
La scoperta dell’effetto LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) è un’altra conseguenza della Meccanica Quantistica, che forse è la teoria fisica di maggior successo.
Questo studio si propone di stimolare l’interesse verso un argomento che si presta bene ad un approccio multidisciplinare nell’ambito STEM attraverso la scoperta delle basi della tecnologia laser e di aumentare la curiosità verso un tema la cui ricerca è all’avanguardia e ha importanti implicazioni in ogni campo della vita moderna, incluso il benessere e la salute attraverso applicazioni diagnostiche e chirurgiche.

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