Tom Tierne trasforma la famosa copertina dell'album in un esercizio di fisica in classe e scopre alcune incongruenze
Quest'anno segna 50 anni dalla banca rock britannica Pink Floyd pubblicato il loro album seminale Il lato oscuro della Luna. Dalla mia esperienza come insegnante di fisica, posso dirti che la maggior parte degli adolescenti oggi farebbe fatica a nominare una sola traccia dell'album. Ma la maggior parte di loro riconosce ancora il file iconica copertina dell'album, che raffigura la rifrazione della luce attraverso un prisma triangolare. In effetti, sono convinto che gli studenti saranno in grado di nominare sia l'album che la band se mostrassero l'artwork (anche se nessuno dei due appare sulla copertina) rendendolo uno strumento utile nell'aula di fisica ancora oggi.
In termini di fisica reale dietro l'arte, salterò oltre il fatto che la Luna non ha un vero "lato oscuro" - semplicemente un “lato lontano” che non possiamo vedere dalla Terra, come lo è la Luna bloccato in modo ordinato. Abbastanza divertente, questo è persino citato nell'album stesso dove una voce di sottofondo dice "non c'è nessun lato oscuro nella Luna, davvero" prima di aggiungere "in effetti, è tutto buio ..." Questo è, forse, un cenno a il fatto che la Luna non produce luce propria?
Mettendo da parte questi fatti astronomici, ci sono due aspetti interessanti del progetto che sono direttamente rilevanti per gli studenti di fisica. Uno è come, se il design apribile originale è completamente aperto, vedi un'immagine con la luce che passa attraverso due prismi. In esso, la luce viene scissa nei suoi colori costituenti prima di passare attraverso un prisma, ma viene poi ricombinata in luce bianca prima di passare attraverso un secondo prisma, per poi essere nuovamente scissa.
Apparentemente, questo è stato fatto per consentire esposizioni interessanti nei negozi di dischi. Tuttavia illustra uno dei primi contributi di Isaac Newton alla fisica ottica, poiché mostra come la luce bianca viene dispersa nei suoi colori costituenti da un prisma e come può essere ricombinata attraverso un altro prisma. Un precedente Mondo della fisica articolo – “Rete di confusione” (maggio 2022) – ha già evidenziato una vivace discussione in aula su alcuni degli errori in essa contenuti.
Ma c'è un altro aspetto dell'artwork dell'album che è altrettanto degno di attenzione nelle aule di fisica. Possiamo usarlo determinare il indice di rifrazione (RI) del prisma illustrato nell'immagine originale, e per scoprirlo corrisponde a qualsiasi materiale disponibile? Il RI di un materiale è essenzialmente una misura della misura in cui la luce si rifrange quando entra o esce dal materiale. È facilmente calcolabile, se si possono misurare gli angoli tra il percorso della luce e una linea tracciata perpendicolarmente alla superficie, nota come “normale”.
Rete di confusione
Ho stampato alcune copie dell'artwork e mi sono avvalso dell'aiuto di alcuni studenti per determinare il RI del materiale sulla copertina. Abbiamo aggiunto nella normale dove la luce colpisce il prisma e dove emerge, e misurato attentamente i vari angoli di incidenza e rifrazione, che ci hanno permesso di calcolare i valori per l'indice di rifrazione. O dovrei dire indici di rifrazione, perché ciò che abbiamo scoperto è stato in qualche modo inquietante.
Avere più di una RI non è di per sé un problema. Dopotutto, ai due estremi dello spettro, l'IR della luce viola deve essere maggiore di quello della luce rossa. Ecco perché la luce si separa nei suoi diversi colori: la luce viola rallenta molto più della luce rossa quando entra in un materiale denso, ed è per questo che si piega di un angolo maggiore. In effetti, avevo controllato in anticipo i valori tipici e sapevo che l'IR per la luce rossa che passa attraverso il vetro è solitamente di circa 1.51, mentre per la luce viola è di circa 1.53. Ma il Dark Side of the Moon l'immagine non produce valori simili a nessuno dei due.
Entrando nel prisma sulla copertina dell'album, gli angoli di incidenza e rifrazione della luce viola danno un RI di 2.42, che è decisamente troppo alto per essere un normale vetro. Dopo aver scavato, abbiamo scoperto che corrisponde molto al RI di zincite – un minerale trasparente che contiene principalmente ossido di zinco. Ma la zincite è solitamente colorata di giallo o rosso, quindi difficilmente corrisponde all'immagine nella foto.
Ciò non ha molta importanza, tuttavia, poiché il materiale semplicemente non può essere zincite o altro. Perché se fosse zincite, ci aspetteremmo un valore simile, anche se leggermente inferiore, per la luce rossa. Infatti, otteniamo un valore di 1.15 per il rosso, che non corrisponde a nessun materiale comune che io possa rintracciare.
Mi sono chiesto brevemente se le variazioni nella densità del prisma potessero spiegare le incoerenze, ma neanche questo funziona
La situazione peggiora. Quando la luce emerge a destra dell'immagine, gli angoli misurati lì ci danno altri due valori, del tutto incoerenti: 1.08 per la luce viola e 1.85 per quella rossa.
Mi sono chiesto brevemente se le variazioni nella densità del prisma potessero spiegare le incoerenze, ma neanche questo funziona. In poche parole, se la densità (e gli IR) del vetro variassero, ci aspetteremmo di vedere la luce seguire un percorso curvo attraverso il vetro, il che non ha alcun senso. È quasi come se Tempesta Thorgerson, che ha disegnato la copertina dell'album, ha deciso di ignorare completamente Snell e le leggi della rifrazione.
Non sarebbe stato nemmeno così difficile per Thorgerson creare una versione più accurata e realistica del percorso che la luce dovrebbe seguire. Basta guardare l'immagine qui sopra, che è stata scattata nel 2017 da Massone Maxwell – un fotografo amatoriale – utilizzando un prisma di vetro. Mostra ciò che il Pink Floyd la copertina avrebbe dovuto essere davvero.
Forse possiamo attribuire gli errori alla licenza artistica e alla mancanza di competenze ottiche generali. Forse la richiesta da Pink Floyd tastierista Richard Wright per un design "semplice e audace" - che simboleggia i temi profondi dell'album che circondano la ricchezza, l'avidità e il conflitto - che alla fine ha "eclissato" l'accuratezza scientifica. Ad ogni modo, 50 anni dopo, questa immagine iconica è qui per restare.
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