Vi siete mai chiesti perché la velocità della luce nel vuoto ha proprio quel valore e non un altro? Vediamo brevemente a cosa è legato il valore (arrotondato) di 300.000 chilometri al secondo.Cominceremo parlando di due fenomeni apparentemente diversi.
PERMITTIVITA’ ELETTRICA
È la misura della quantità di energia elettrica trattenuta da un materiale non conduttore quando viene posto in un campo elettrico, essa è determinata dalla capacità di un materiale di polarizzarsi in presenza del campo elettrico e quindi ridurre il campo elettrico totale nel materiale. In breve quindi la permettività è la predisposizione di un materiale a trasmettere (o permettere) un campo elettrico, in pratica (semplificando molto) quanto “facilmente” viene trasmesso un campo elettrico attraverso esso.
Si misura in Farad al metro F/m.
PERMEABILITA’ MAGNETICA
È una grandezza fisica che esprime l’attitudine di un materiale a magnetizzarsi in presenza di un campo magnetico, in pratica (semplificando) quanto “facilmente” si magnetizza.
Si misura in Henry al metro H/m.
Quindi la permeabilità magnetica del vuoto e la permittività elettrica del vuoto (anche detta costante dielettrica del vuoto) sono le due grandezze spiegate sopra riferite al vuoto.
Esse sono delle Costanti fisiche fondamentali.
Cosa sono le costanti fisiche? Vediamo Wikipedia:
Una costante fisica è una grandezza fisica … che è universale in natura e indipendente dall’istante e dal luogo in cui viene misurata”, quindi invariabile sempre e ovunque.
Vediamo i valori della permittività elettrica e della permeabilità magnetica del vuoto.
.
COSTANTE DIELETTRICA DEL VUOTO
O PERMITTIVITA’ ELETTRICA DEL VUOTO
8,85418781762 * 10-12 F/m
.
PERMEABILITA’ MAGNETICA DEL VUOTO
1,25663706144 * 10-6 H/m
.
Nota bene, questi valori sono stati rilevati sperimentalmente, ovvero da esperimenti effettuati più volte ed in molti laboratori diversi.
Ora cambiamo (apparentemente) discorso e torniamo a parlare della velocità della luce nel vuoto, anche essa costante fisica.
Essa vale 299.792.458 metri al secondo o, se preferite 299.792,458 chilometri al secondo, spesso arrotondati a 300.000 km/sec.
Ora quando parliamo di luce intendiamo la porzione dello spettro elettromagnetico che è visibile agli occhi umani.
Ovvero la luce è parte del fenomeno elettromagnetico.
Quindi più correttamente quando ci riferiamo alla velocità della luce, dovremmo intendere velocità di propagazione di onde elettromagnetiche.
Dalla definizione onda elettromagnetica capiamo che la “luce” è un fenomeno sia elettrico che magnetico, per cui tornando ai due fenomeni di cui abbiamo parlato in precedenza
COSTANTE DIELETTRICA DEL VUOTO
PERMEABILITA’ MAGNETICA DEL VUOTO
Si può intuire che abbiano un legame con la “velocità della luce”.
Infatti come scoprì (con una certa sorpresa) Maxwell se si risolve un’equazione che contiene le due costanti citate si ottiene una sorpresa.
.
c=velocità della luce nel vuoto, ɛ0 è la costante dielettrica del vuoto e μ0 la permeabilità magnetica del vuoto.
Ovvero:
Si ottiene come risultato
299.792.458
Che (guarda caso) corrisponde alla velocità in metri al secondo della luce nel vuoto.
Per cui il valore della velocità della luce nel vuoto è legato alle caratteristiche di Permittività elettrica e Permeabilità magnetica del vuoto, ovvero alla predisposizione del vuoto a trasmettere, o permettere, un campo elettrico e all’attitudine del vuoto a magnetizzarsi in presenza di un campo magnetico.
(Franco Palermo)
