I poteri della gelatina

Sapevate che la gelatina può cambiare la velocità della luce? Possiamo verificarlo attraverso un semplice esperimento in cucina. Qualche premessa teorica è comunque necessaria e riguarda il fenomeno della rifrazione della luce. 

Quando un raggio di luce passa da un mezzo materiale ad un altro, come ad esempio dall’aria all’acqua, la sua velocità cambia direzione e può aumentare o diminuire. La deviazione dipende dal rapporto tra le velocità che il raggio possiede nei due mezzi, quello da cui proviene e quello in cui penetra.

Questo fenomeno interessa tutti i tipi di onde, ma è in particolare analizzato per le onde luminose. 

Le proprietà ottiche di un mezzo materiale sono quantificate da un parametro chiamato indice di rifrazione assoluto; esso è un numero puro ed ha valore 1 per il vuoto e valori superiori per qualsiasi altro mezzo materiale. L’indice di rifrazione rappresenta il fattore di cui si riduce la velocità di propagazione della luce (e di ogni altra onda elettromagnetica) quando essa viaggia in un mezzo materiale diverso dal vuoto, rispetto al valore che ha invece nel vuoto; esso non ha un valore costante ma varia a seconda della lunghezza d’onda della radiazione considerata e quindi nel caso della luce varia a seconda del suo colore. 

Questo spiega perché, quando la luce bianca attraversa un prisma di vetro, da questo emerge un fascio colorato dei sette colori dell’arcobaleno ,che sono le componenti cromatiche della luce, ciascuna delle quali viene rifratta attraverso il prisma secondo una differente direzione. 

La gelatina può essere adoperata per verificare in modo semplice il fenomeno della rifrazione. La comune gelatina, quella insapore, è prodotta con il collagene animale e viene utilizzata in cucina per addensare bevande, conserve, creme, salse e molto altro. La sua consistenza si può far variare in base alle necessità. 

Se usiamo gelatina in polvere, al nostro scopo occorrono:

  • 110 ml di acqua fredda 
  • 1 cucchiaio di gelatina in polvere (1 bustina)
  • 335 ml di acqua calda

In una boule sufficientemente grande versiamo l’acqua fredda e spargiamo la polvere di gelatina in modo uniforme per evitare la formazione di grumi. Dopo pochi minuti, la gelatina comincerà ad espandersi: è la cosiddetta “fioritura”, la fase in cui la gelatina manifesta la sua capacità di gelificare un liquido; questa fase dura mediamente 5-10 minuti

Intanto, scaldiamo 335ml di acqua portandola ad un leggero bollore e versiamola nella boule facendo attenzione che non sia troppo calda. Mescoliamo finché la polvere si scioglie del tutto. Scegliamo degli stampini a forma di mezzaluna ed altri rettangolari, rivestiamo il loro interno con carta oleata e riponiamo in frigorifero per almeno 4 ore.

A questo punto ci servirà solo un puntatore laser e un foglio su cui disporre i nostri pezzi di gelatina: lo spessore minimo di ogni pezzo dev’essere di 1,5 centimetri. Possiamo aver scelto di aggiungere del colorante alimentare al composto prima di metterlo in frigorifero, così da vedere come la luce del laser rosso è ben visibile quando attraversa la gelatina rossa mentre è del tutto assorbita dalla gelatina di colore blu. 

Il raggio laser che dall’aria attraversa la gelatina si avvicina alla perpendicolare alla superficie che separa i due mezzi ,quando invece emerge dalla gelatina all’aria viceversa se ne allontana. Se ruotiamo lentamente il laser potremmo trovare il cosiddetto “angolo limite”, quello per il quale il raggio di luce resta all’interno della gelatina, riflettendosi al suo interno come accade nelle fibre ottiche (questo si nota meglio se il pezzo di gelatina è a sezione rettangolare).

Diversi altri esperimenti si possono aggiungere assieme ad altre nozioni di ottica geometrica; potremmo ad esempio creare delle lenti convergenti o divergenti e individuare il loro fuoco, o verificare la reversibilità del cammino della luce, così da fare della cucina persino un piccolo laboratorio di ottica.
 

Note sitografiche

Scritto da Elena Stante

Laureata in Matematica nel 1981 presso l’Università degli Studi di Bari, dal 1987 insegna Matematica e Fisica presso il Liceo Ginnasio Aristosseno di Taranto .

Ha partecipato ai progetti ESPB, LabTec, IMoFi con il CIRD di Udine e a vari concorsi nazionali e collabora, con la nomina di Vice Direttore, alla rivista online Euclide, giornale di matematica per i giovani.

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