La fisica della luce

|2| Lo spettro elettromagnetico.

|1| Le caratteristiche di un’onda.

Che cos’è la luceIl Sole e le stelle sono sorgenti di luce, come il fuoco, la candela, la torcia, la lampadina. La maggior parte degli oggetti non emette luce propria e per tale ragione possono essere identificati completamente solo in presenza di luce.La luce bianca, quella visibile, fa parte di una famiglia molto numerosa di radiazioni, le onde elettromagnetiche.Il Sole irradia nello spazio onde elettromagnetiche, che si propagano a una velocità di 300 000 km/s. La propagazione nello spazio avviene con moto ondulatorio e con diversa frequenza |1|. La distanza tra due creste è detta lunghezza d’onda e varia da parecchi chilometri a qualche miliardesimo di metro (nanometri, nm) |2|. La frequenza di un’onda è proporzionale all’energia che trasporta: una radiazione ad alta frequenza trasporta più energia di un’onda a bassa frequenza. Delle radiazioni elettromagnetiche prodotte dal Sole l’occhio umano è in grado di percepirne solo una piccola parte, detta luce visibile. La luce visibile comprende unicamente le radiazioni con lunghezze d’onda comprese fra 400 e 700 nm. All’interno di questo intervallo di valori il nostro occhio percepisce i cambiamenti di lunghezza d’onda delle radiazione come dei cambiamenti di colore.

Lezione quattro Il colore: percezione 1

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Lo spettro otticoSe un fascio di luce bianca attraversa un prisma di cristallo |3|, si scompone in sette differenti colori (rosso, arancio, giallo, verde, azzurro, indaco, violetto), che costituiscono lo spettro ottico. Questi colori sono gli stessi visibili nell’arcobaleno |4| e nelle bolle di sapone |5|: in questi casi le goccioline d’acqua sospese nell’aria si comportano come il prisma di cristallo, scomponendo la luce bianca nei sette colori dello spettro.

Lezione quattro Il colore: percezione 2

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L’idea della luceI filosofi pitagorici dell’antica Grecia ritenevano che dei fili sottili partissero dagli occhi per raggiungere ed esplorare gli oggetti, consentendo così di percepire le forme e i colori.Sempre nell’antica Grecia altri filosofi, gli atomisti, sostenevano invece che fossero gli oggetti a emettere nuvole di particelle che, a contatto con gli occhi, imprimevano la propria immagine. Verso l’xi secolo un matematico arabo, Alhazen (965-1038), teorizzò che gli oggetti producono o rilasciano “scorsettine”, delle piccole particelle in grado di disperdersi in tutte le direzioni dello spazio; queste, catturate dagli occhi, consentirebbero di ricostruire l’immagine degli oggetti. Riguardo alla reale natura della luce la curiosità dell’uomo è sempre stata molto attiva, dando vita nel corso dei secoli a discussioni e tesi alquanto contrastanti fra gli scienziati. In principio si credeva che la luce fosse un’onda, poi che fosse composta da piccolissimi corpuscoli; solo all’inizio del xx secolo il fisico Max Planck (1858-1947) giunse alla giusta spiegazione: l’energia è trasportata da radiazioni elettromagnetiche in pacchetti chiamati quanti. Nel 1905, Albert Einstein (1879-1955) partendo dalle ipotesi di Planck, suppose che la luce fosse composta da corpuscoli elementari da lui chiamati “quanti di energia” o fotoni. La luce risulterebbe così formata da onde in movimento che trasportano energia. Alcune volte, quindi, la luce si comporta come onda, altre come particelle di materia.

Sintesi sottrattiva e sintesi additiva dei coloriTra i sette colori che fanno parte dello spettro della luce visibile, tre sono considerati fondamentali o primari, perché sono in grado, mescolati fra loro, di riprodurre tutti i colori. I colori primari sono: il giallo puro, il rosso magenta e l’azzurro cyan. La mescolanza di questi colori è detta sintesi sottrattiva perché, a partire dalla luce bianca, per sottrazioni successive, assorbe le radiazioni comprese nella luce sino a quando la superficie non ne riflette più alcuna e appare nera |6|.Nella sintesi additiva i tre colori fondamentali sono: il viola, il verde e il rosso. La loro sovrapposizione produce la somma di tutte le radiazioni cromatiche, generando il bianco |7|.È molto diverso invece il comportamento in presenza di colori e pennello. In questo caso sono importanti sia le quantità di colore sia la natura stessa del colore; inoltre è importantissimo mescolare le paste colorate due per volta, per esempio giallo e azzurro per ottenere il verde e così via.Nella pittura le combinazioni indicate nella sintesi sottrattiva sono quelle praticabili e possibili perché è più semplice mescolare colori a due a due per ottenerne un terzo e così via.

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Lezione quattro Il colore: percezione 3

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