SENSAZIONI

Il colore di una luce o di un corpo non è una proprietà intrinseca di quella luce o di quel corpo, ma è un aspetto che il nostro sistema visivo attribuisce loro. Il colore è il risultato di un processo che avviene nel nostro occhio e nel nostro cervello e dipende dalle proprietà fisiche della sorgente che illumina i corpi e dei corpi che vengono illuminati.

Per vedere i colori occorre infatti un livello di illuminazione piuttosto alto; in una stanza in penombra riusciamo ancora a vedere gli oggetti, ma i colori risultano attenuati o del tutto assenti.

La nostra capacità di vedere i colori è affidata ai coni, fotorecettori presenti nel nostro occhio, che richiedono per essere stimolati un livello di illuminazione piuttosto alto. Quando il livello di illuminazione si abbassa, diventando insufficiente a eccitare i coni, entrano in azione i bastoncelli, che, avendo sensibilità maggiore, consentono di vedere, ma non hanno le proprietà necessarie per la visione del colore.

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sezione schematica di occhio umano e di una piccola porzione ingrandita di retina

Entrambi contengono i cosiddetti fotopigmenti (circa 10⁹ molecole per ogni ricettore) che sono costituiti da una proteina (opsina) diversa per ogni pigmento legata a una molecola di retinale

I coni sono preposti alla visione diurna (o fotopica) che permette il riconoscimento del colore e dei dettagli delle immagini. I coni sono di tre tipi, ciascuno contenente uno specifico fotopigmento:

cianolabe	massimo assorbimento nel blu 445 nm
clorolabe	massimo assorbimento nel verde 535 nm
eritrolabe	massimo assorbimento nel rosso 585 nm

I bastoncelli sono responsabili della visione crepuscolare e notturna (scotopica) che non permette il riconoscimento dei colori e dei dettagli delle immagini, ma è circa 1000 volte più sensibile di quella dei coni e perciò attiva anche con luce molto debole. I bastoncelli contengono un solo fotopigmento la rodopsina

La presenza dei tre diversi tipi di coni nella retina, scoperta solo recentemente, aggiunge valore alla teoria dei colori elaborata quasi duecento anni fa. Secondo tale teoria la visione umana dei colori può essere interpretata come un fenomeno tricromatico; pertanto la vasta gamma dei colori può essere ottenuta dalle diverse combinazioni dei tre colori primari (rosso, blu, verde).

Questa teoria si è dimostrata assai utile (le immagini a colori delle fotografie e della televisione si basano sulla visione tricromatica), ma non spiega alcuni fatti sperimentali; sono state perciò elaborate nuove teorie, in particolare quella di E.H. Land che pone in evidenza l’associazione occhio cervello.

La radiazione del Sole ci appare bianca, ma se facciamo passare un sottile fascio di radiazione solare attraverso un prisma, essa viene separata nelle sue componenti monocromatiche, dando luogo a una serie in cui si succedono colori diversi.

Il primo a compiere questo esperimento fu Newton che identificò sette colori principali

ROSSO

ARANCIONE

GIALLO

VERDE

BLU

INDACO

VIOLETTO

Newton osservò inoltre che questi sette colori non sono ulteriormente scomponibili e dedusse che il bianco è il colore risultante dalla loro combinazione.

Oggi sappiamo che la luce solare è una radiazione elettromagnetica e che i vari colori che la compongono sono anch’esse radiazioni elettromagnetiche che hanno diversa lunghezza d’onda.

Ciascuno dei sette colori identificati da Newton contiene tuttavia molte gradazioni di colore distinguibili dall’occhio umano (per esempio diverse tonalità di rosso, giallo ecc.).

l’asse centrale è formato da campioni neutri cioè non cromatici, ordinati secondo una scala di gradazione chiaro-scuro

i fogli contengono campioni della stessa tinta (rosso, verde...)

in ognuno dei fogli i campioni dono disposti dall’asse verso l’esterno in una scala di saturazione, con le tinte più sature lontane dall’asse.

Diversi tipi di alberi o solidi dei colori sono stati proposti da psicologi o pittori per rispondere all’esigenza di capire quali colori si possono accostare per produrre effetti più gradevoli.

Saturazione

Intensità

Tinta o tonalità

Newton notò infatti che si combinano le due radiazioni estreme delle spettro solare, il violetto e il rosso, si ottiene un "nuovo" colore rosso violaceo, chiamato porpora o magenta.

Scegliendo opportunamente due radiazioni dello spettro è possibile ottenere il colore bianco. I colori di queste radiazioni si dicono complementari.

Si dicono saturi i colori che hanno la massima purezza e corrispondono a radiazioni monocromatiche. I colori non saturi si ottengono

Sono colori non saturi per esempio il rosa di una nuvola al tramonto e il colore celeste del cielo diurno

L’intensità di un colore è la qualità che lo fa apparire all’occhio umano più o meno luminoso.

La radiazione solare è costituita da radiazione a diverse lunghezze d’onda (colori) che hanno all’incirca tutte la stessa intensità. Il nostro occhio tuttavia è più sensibile alle radiazioni centrali dello spettro visibile che pertanto ci appaiono più luminose

La tinta o tonalità è la qualità che distingue tra loro i colori saturi in base alla loro lunghezza d’onda.

Il colore è parte integrale di molti oggetti e può essere attribuito a diversi fenomeni:

assorbimento

interferenza

diffusione (scattering)

Tutto quanto ci circonda (oggetti, materiali, piante, animali) illuminato dalla luce solare ci appare dei più svariati colori. Ciò dipende dal fatto che un materiale può assorbire una parte della radiazione solare; la radiazione che raggiunge l’occhio contiene solo le radiazioni solari che non sono state assorbite e ciò stimola in noi la sensazione di colore. Se l’oggetto illuminato per esempio assorbe prevalentemente le radiazioni della regione blu-verde, verranno trasmesse al nostro occhio prevalentemente le radiazioni della regione rossa e quindi noi percepiamo quell’oggetto come rosso. L’oggetto ci appare pertanto del colore complementare rispetto a quello che è stato assorbito.

Alcuni oggetti appaiono colorati anche se non sono costituiti da materiali capaci di assorbire le radiazioni solari. Il colore può allora essere dovuto all’interferenza tra le radiazioni solari. Questo fenomeno è responsabile del colore delle bolle di sapone, delle conchiglie delle ostriche, delle ali di certe farfalle e delle piume del pavone.

Il fenomeno dell'interferenza si manifesta, per esempio, in presenza di un film sottile di materiale trasparente (come in un caso di un sottile strato di olio sulla superficie dell'acqua).

Le radiazioni visibili vengono riflesse dalle superfici inferiore e superiore del film e possono essere in fase cioè sommarsi o non essere in fase e pertanto annullarsi. Quale delle due possibilità si verifichi dipende dallo spessore del film. In ogni caso le radiazioni che non sono in fase si annullano e pertanto il colore corrispondente non sarà presente tra le radiazioni riflesse che appariranno così del colore complementare.

Tuttavia le radiazioni non in fase durante la riflessione non vengono perse, ma riappaiono come componenti della luce trasmessa. La luce trasmessa e riflessa dal film risulta pertanto di colori complementari

La diffusione della luce solare è un fenomeno dovuto alla presenza di particelle disperse in un gas, in un liquido o in un solido. Tali particelle influenzano in modo diverso la radiazione solare in funzione delle loro dimensioni. Se queste sono più piccole di 1/10 della lunghezza d’onda della radiazione incidente il fenomeno prende il nome di diffusione di Raylegh.

Il colore blu del cielo, delle piume di alcuni uccelli sono dovute a diffusione così come il colore del cielo all’alba e al tramonto.

Nel 1871 Lord Raylegh teorizzò che l’intensità della luce diffusa ad angolo retto dalle particelle di piccole dimensioni varia:

Il risultato più generale della teoria di Raylegh è che le radiazioni a lunghezza d’onda più corta (blu/violetto) sono diffuse più efficacemente rispetto a quelle con lunghezza d’onda più lunga (rosso/giallo).

La luce (radiazione solare) è energia che si presenta sotto forma di radiazione elettromagnetica. Il nome indica l’associazione di una componente elettrica e di una magnetica.

Frequenza e lunghezza d’onda sono legate dalla relazione: n = v/l dove v è la velocità dell’onda nel mezzo in cui si propaga.

Nel vuoto la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche (velocità della luce) è pari a 2,9979 x 10⁸ m/s e viene indicata con c. La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nell’aria differisce di pochissimo rispetto a quella in vuoto e pertanto si può considerare uguale.

La frequenza è anche legata all’energia (E) della radiazione elettromagnetica dalla relazione: E = hn (equazione di Einstein-Plank) dove h = costante di Plank = 4,136 x 10^-15 eV x s.

La porzione visibile dello spettro elettromagnetico, vale a dire l’intervallo di energie rivelabili dall’occhio umano, occupa una regione molto piccola dell’intero spettro compresa nell’intervallo di energie tra 1,7 e 3,1 eV.

LUCE	IL SISTEMA OCCHIO CERVELLO E LA PERCEZIONE DEI COLORI
	I COLORI della LUCE
	I COLORI degli OGGETTI
	LA RADIAZIONE SOLARE

PROPRIETA’	SIMBOLO	UNITA’ DI MISURA	SIGNIFICATO
Lunghezza d’onda	l	m (multipli e sottomultipli)	Distanza tra due punti successivi in concordanza di fase tra loro nel profilo spaziale (per es. tra due massimi o due minimi)
Frequenza	n	hertz (Hz)	Numero di oscillazioni al secondo, ovvero il numero di onde che transitano per un punto in un secondo
Periodo	T	s	Distanza tra due punti consecutivi tra loro nel profilo temporale, è uguale al reciproco della frequenza
Ampiezza	A		Massimo spostamento di un punto rispetto alla posizione di equilibrio
Intensità	I		Energia che l’onda trasporta in un secondo attraverso una superficie di area unitaria perpendicolare alla direzione di propagazione; è proporzionale sia al quadrato dell’ampiezza che al quadrato della frequenza


Jan van Eyck: "coniugi Arnolfini" ed elaborazione sul colore