ONDA ARMONICA

Ampiezza (A): massima elongazione dalla posizione di equilibrio.

Lunghezza d’onda (): distanza fra due creste (punti in fase).

Frequenza (): oscillazioni al secondo di un punto.

= v: velocità di propagazione.

Un’onda trasmette energia.

Un’onda elettromagnetica è costituita da un campo elettrico e da un campo magnetico che oscillano con la stessa frequenza e si propagano

nello spazio alla velocità della lucec = 300 000 000 m/s

Le sorgenti delle onde elettromagnetiche sono cariche elettriche messe in vibrazione.

La frequenza di vibrazione delle cariche determina la frequenza dell’onda e quindi la sua lunghezza d’onda

Un raggio di luce che incontra un materiale può subire diverse modificazioniRiflessioneRifrazione

AssorbimentoDiffusione

Un raggio di luce che incide la superficie di un mezzo trasparente

viene parzialmente riflesso e parzialmente rifratto (cambia direzione

nel nuovo mezzo)

La rifrazione è legata ad un parametro detto indice di rifrazione (n).Quando un raggio di luce passa da un mezzo a basso indice in un mezzo ad alto indice l’angolo con la perpendicolare diminuisce, e

viceversa

Quando si passa da un mezzo ad alto indice in un mezzo a basso indice, oltre un certo angolo di incidenza il raggio di luce non

riesce ad attraversare la superficie di separazione e rimane nel mezzo di partenza

Questo fenomeno viene chiamato riflessione totale e sta alla base del funzionamento delle fibre ottiche per le telecomunicazioni

L’indice di rifrazione di un materiale dipende dalla lunghezza d’onda della luce.

Una luce bianca che attraversa un prisma viene dispersa nelle sue componenti perché ognuna ha un angolo diverso di rifrazione.

Composto n

Acqua 1.33

Vetro 1.51

SiO2 1.46

Polistirene 1.59

TiO2 2.90

Polietilene 1.52

Aria 1.00

Diamante 2.42

All’aumentare dell’indice di rifrazione aumenta la percentuale di luce riflessa e diminuisce la percentuale di luce trasmessa

100% INC

RIFL

I

IR

2

2

1

1

n

nR

Si dice riflettanza la percentuale dell’intensità della luce incidente che

viene riflessa

Si dice trasmittanza la percentuale dell’intensità della luce incidente che

viene trasmessa

100% INC

TRASM

I

IT

21

2

n

nT

MISURE DI TRASMITTANZA

Schema di uno spettrofotometro.

MISURE DI RIFLETTANZA

L’oro riflette buona parte dello spettro

rosso

Lo spettro dell’alluminio è relativamente piatto

La luce può cambiare direzione anche a causa di disomogeneità.

Una superficie non levigata a specchio riflette la luce in tutte le direzioni.

Più è rugosa la superficie più è diffusa la riflessione.

La percentuale di luce diffusa in tutte le direzioni (compresa quella speculare) viene chiamata riflettanza diffusa.

Quando la luce incontra piccole disomogeneità (grani, bolle, zone a composizione diversa…) viene ridistribuita in tutte le direzioni.

Il fenomeno viene chiamato diffusione o scattering.

Gli oggetti traslucidi sono costituiti da disomogeneità che diffondono la luce.

Se la diffusione è particolarmente elevata l’oggetto può diventare opaco, cioè tutta la luce viene deviata dal suo percorso.

Nano e microparticelle metalliche inglobate in vetri presentano bande di estinzione dovute allo scattering che danno colori

caratteristici.Au

Ag

RIFLETTANZA DIFFUSARIFLETTANZA DIFFUSA

L’effetto della riflettanza diffusa diminuisce L’effetto della riflettanza diffusa diminuisce l’intensità della riflessione speculare l’intensità della riflessione speculare

all’aumentare del grado di rugosità della all’aumentare del grado di rugosità della superficie.superficie.

Gli atomi hanno spettri di assorbimento o Gli atomi hanno spettri di assorbimento o emissione a frequenze (o lunghezze d’onda) emissione a frequenze (o lunghezze d’onda)

ben definite e caratteristiche di ciascun ben definite e caratteristiche di ciascun elementoelemento

AssorbimentoAssorbimento

EmissioneEmissione

In presenza di certi composti la luce viene assorbita dalle cariche elettroniche degli atomi o dei gruppi molecolari del composto.

SiO2 vetro 155-160 nm GeO2 vetro 200 nmB2O3 vetro 172 nmP2O3 vetro 145 nmAl2O3 cristallo 145 nmLa maggior parte degli ossidi puri è trasparente perché assorbe la

luce solo per lunghezze d’onda inferiori a certi valori che cadono nell’ultravioletto.

Altri composti tagliano lo spettro a lunghezze d’onda maggiori,

presentando colorazioni dipendenti dalla lunghezza d’onda di taglio.

Cristalli di CdSxSe1-x.

In altri casi l’assorbimento è legato a impurezze che assorbono selettivamente alcuni intervalli della radiazione visibile.

– Cr3+ (i.e. Cr3+ in Rubino e Smeraldo)– Blu e Verde del Cu2+ (i.e. malachite,

turchese)– Blu del Co2+ (i.e. Al2CoO4, azzurite)– Fe2+ Ti4+ nello zaffiro blu– Fe2+ Fe3+ nel blu di prussia– O2- Cr6+ in BaCrO4Stesse impurezze possono dare effetti diversi in composti diversi.

Cr3+ in Al2O3 (corindone) = RUBINO

Cr3+ in BeBe33AlAl22SiSi66OO1818 (berillo) = SMERALDO

•Malachite (green) Cu2CO3(OH)2

•Turquoise (blue-green) CuAl6(PO4)(OH)8*4H2O

•Azurite (blue) Cu3(CO3)2(OH)2

BBNN

PIGMENTIPIGMENTI

MinioPb3O4

Piombo-StagnoPb2SnO4

Giallo ocreFe(OH)3

MalachiteCuCO3.Cu(OH)2

Viola cobaltoCo3(PO4)2 o

Co3(AsO4)2

Ossido di titanio

anatase TiO2

Il colore è una percezione soggettiva di uno stimolo oggettivo dato Il colore è una percezione soggettiva di uno stimolo oggettivo dato all’occhio dalla radiazione elettromagnetica visibileall’occhio dalla radiazione elettromagnetica visibile

IL COLOREIL COLORE

Il colore viene sempre classificato o quantificato con tre parametri.Il colore viene sempre classificato o quantificato con tre parametri.Ad esempioAd esempio TINTA, LUMINOSITA’ e SATURAZIONE TINTA, LUMINOSITA’ e SATURAZIONE

La TINTA (HUE) indica La TINTA (HUE) indica una famiglia di coloriuna famiglia di colori

La LUMINOSITA’ non è una La LUMINOSITA’ non è una proprietà cromatica.proprietà cromatica.

La SATURAZIONE La SATURAZIONE indica la pienezza indica la pienezza

di un coloredi un colore

La seconda componente fisica è la curva di La seconda componente fisica è la curva di riflettanzariflettanza della della superficie. Diverse curve di riflettanza danno diverse sensazioni di superficie. Diverse curve di riflettanza danno diverse sensazioni di

colore.colore.

Un materiale acquista colore quando assorbe o riflette selettivamente una porzione dello spettro visibile.

•UV 100-400 nm•Violetto 400-425 nm

•Blu 425-492 nm•Verde 492-575 nm•Giallo 575-585 nm

•Arancio 585-647 nm•Rosso 647-700 nm

• Near IR 10,000-700 nm

RossRossoo

ArancioArancio

GialloGiallo VerdVerdee

BluBlu

ViolaViola

Se un materiale assorbe un colore della ruota appare del colore opposto.

La sensibilità dell’occhio umano al colore dipende da BASTONCELLI La sensibilità dell’occhio umano al colore dipende da BASTONCELLI e CONI.e CONI.

I BASTONCELLI sono sensibili alla luce, e agiscono principalmente a I BASTONCELLI sono sensibili alla luce, e agiscono principalmente a basse illuminazionibasse illuminazioni

I CONI sono di tre tipi, con tre diverse sensibilità spettrali alla luceI CONI sono di tre tipi, con tre diverse sensibilità spettrali alla luce

Complessivamente la curva di sensibilità alla luminosità dell’occhio Complessivamente la curva di sensibilità alla luminosità dell’occhio umano ha una curva a campana con un massimo a 555 nmumano ha una curva a campana con un massimo a 555 nm

I colori primari I colori primari additivi sono alla additivi sono alla

base dei sistemi di base dei sistemi di illuminazioneilluminazione

I colori primari I colori primari sottrattivi sono alla base sottrattivi sono alla base

dei pigmentidei pigmenti

CIECIE

CIEL*a*b*CIEL*a*b*

Spazio uniforma dal punto di vista della percezione. Molto usato.

SISTEMA DI MUNSELLSISTEMA DI MUNSELL

•Hue: Cinque tonalità principali e cinque tonalità intermedie.•Value: da 0 (nero) a 10 (bianco).•Chroma: fino a 16 step dal grigio neutro al colore saturo