Motore a luce

Descrizione

Il motore a luce (radiometro) è costituito da un'ampolla di vetro contenente gas a bassa pressione ed un mulinello con palette a facce alternativamente bianche e nere, che può essere messo in rotazione dalla luce.

Spiegazione

Accendendo un faretto posto all'esterno dell'ampolla ed indirizzandolo verso di essa, la luce viene riflessa dalle facce chiare delle palette, mentre viene assorbita dalle facce scure: ne consegue che la temperatura di queste ultime diviene maggiore rispetto alla temperatura delle prime. Dalla teoria cinetica dei gas sappiamo che l'energia cinetica media di una molecola cresce con la sua temperatura: quando una molecola costituente il gas urta la faccia scura (più calda) rimbalza a velocità maggiore rispetto a quanto fa con le facce riflettenti.

Accendiamo la luce!

In termini di forze si può dire che le molecole che urtano una faccia chiara ricevono da essa una spinta minore rispetto a quella ricevuta dalle molecole che urtano una faccia scura. In virtù del principio di azione-reazione risulta quindi che la spinta che le molecole del gas danno alle facce chiare è minore rispetto a quella data alle facce scure. Si capisce quindi quale debba essere la direzione in cui ruota il mulinello.

Una curiosità: anche un fisico esperto che osserva il radiometro può essere tratto in inganno e pensare che la rotazione del mulinello sia dovuta alla pressione della luce (che in effetti continua ad esserci). Con un ragionamento attento ci si potrebbe comunque rendere conto che la rotazione dovuta a tale tipo di pressione dovrebbe avvenire in verso opposto a quanto succede in realtà!