Tesina sulla Luce

Agnese Pantani 5E a.s. 2012/2013 Tesina “Luce: tra fenomeno e metafora”

Che cos’è la luce?

La luce è una radiazione elettromagnetica percepibile dall’occhio umano.

Considerata dapprima costituita di corpuscoli (Newton), poi di vibrazioni meccaniche (onde) di un ipotetico etere (Huygens), quindi di oscillazioni elettromagnetiche di un ipotetico etere cosmico (Maxwell), è oggi descritta dalla teoria quantistica del campo elettromagnetico come onda elettromagnetica composta di fotoni, quanti di energia associati alla frequenza della radiazione luminosa.

Le frequenze delle radiazioni visibili sono comprese fra 4x10¹⁴ Hz (rosso) e 7x10¹⁴ Hz ca (violetto). Dato che λ=c/v le relative lunghezze d’onda sono comprese tra 7x10^-7 m (rosso) e 4x10^-7 m ca (violetto). Per frequenze minori (lunghezze d’onda maggiori) si hanno raggi infrarossi, microonde e onde radio; per frequenze maggiori si hanno raggi ultravioletti, raggi X e raggi gamma. Tutte queste onde si propagano alla medesima velocità (velocità della luce), il cui valore finito nel vuoto (300.000 km/s ca) è una costante universale.

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La luce e le stelle

In particolare l’intensità della luce visibile emessa dalle stelle è definita magnitudine, misurata attraverso appositi fotometri fotoelettrici. Una stella appare più o meno luminosa in parte perché effettivamente può emettere più o meno luce, ma soprattutto perché è più o meno lontana da noi. Le misure effettuate dal fotometro sono dunque riferite alla magnitudine apparente (m) delle stelle. Per conoscere, invece, la luminosità intrinseca di una stella, si ricorre alla magnitudine assoluta (M), che corrisponde alla luminosità che le singole stelle mostrerebbero se fossero poste a una distanza standard da noi di 10 parsec (32,6 a.l.). La relazione tra M e m è: M = m + 5 – 5logd, dove M è la magnitudine assoluta, m la magnitudine apparente, d la distanza, in parsec.

Lo studio di corpi luminosi e lontani avviene per mezzo degli spettroscopi. Con l’impiego di questi strumenti, un qualunque raggio luminoso dà origine a uno spettro, cioè a una striscia formata da bande con tutti i colori dell’iride, oppure da una serie di righe luminose, la cui posizione e il cui numero dipendono dalla natura chimica della sorgente luminosa. Il tipo spettrale dipende, inoltre, dalla temperatura superficiale del corpo.

Più la magnitudine ha valore basso, più la stella è luminosa. Per la legge di Stefan, secondo cui la luminosità è direttamente proporzionale alla quarta potenza della temperatura, una stella più è luminosa più è calda. Inoltre, secondo la legge di Wien, al crescere della temperatura assoluta il colore del corpo incandescente si sposterà verso il violetto. Da ciò quindi più una stella è calda (quindi luminosa), più il suo colore tenderà verso il violetto, viceversa, più è fredda (poco luminosa), più il suo colore tenderà verso il rosso.

L = 4πR²σT⁴

Legge di Stefan: λ

Legge di Wien: T = 2.9*10^-3 m*K

max

Il diagramma H-R

Dall’unione di queste informazioni su temperatura e luminosità in relazione al colore delle stelle, gli astronomi Hertzsprung e Russel hanno ideato il diagramma H-R. In esso le stelle si raccolgono lungo una fascia, che attraversa diagonalmente il diagramma, chiamata sequenza principale. In tale sequenza le stelle risultano disposte secondo un ordine regolare, da quelle blu, più calde e con massa maggiore, fino a quelle rosse, più fredde e di massa minore. Il Sole, a cui è stato affidato il valore standard di luminosità 1, compare in posizione intermedia, come una stella gialla. Al di fuori della sequenza principale, nella parte in alto a destra del diagramma, compaiono le giganti rosse: hanno la stessa temperatura superficiale, e quindi lo stesso colore, di stelle della sequenza principale, ma rispetto a queste sono molto più luminose. Alcune di queste stelle sono così grandi da essere chiamate supergiganti. Un altro gruppo di stelle esterno alla sequenza principale occupa la parte in basso e verso sinistra del diagramma: tali stelle hanno lo stesso colore di quelle della sequenza principale, ma sono molto meno luminose, per cui devono essere molto più piccole, per questo vengono dette nane bianche.

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Luce e arte

Nell’arte è ben noto che la luce svolge un ruolo fondamentale. Essa rende possibile la percezione tridimensionale con le ombre, attribuisce qualità alle superfici mediante riflessi che le rendono smaglianti o vibranti di minute tessiture.

Con la sua posizione rispetto all’oggetto o all’ambiente osservato crea giochi chiaroscurali che esaltano o annullano la modellazione dei volumi.

Con le sue dominanti cromatiche (calde nelle luci naturali, fredde in quelle artificiali) cambia radicalmente la percezione dei colori.

Il linguaggio dell’artista o di intere fasi stilistiche, e l’espressività delle opere sono decisamente caratterizzate dal ruolo della luce.

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In alcuni ambiti essa svolge un ruolo esterno, come nell’architettura o nella scultura, dove l’artista modella volumi e superfici in modo da calibrarne l’impatto con una sorgente luminosa esterna.

Nella pittura invece la luce diviene un elemento interno alla composizione, in cui possono apparire sorgenti luminose concentrate o diffuse. Anche nella pittura la luce esterna svolge un ruolo importante per la percezione dei colori, oppure per i riflessi sulle superfici, come nelle vetrate o nei mosaici.

La luce nell’architettura romana

Nell’architettura l’articolazione di volumi interni o esterni è spesso caratterizzata da giochi di luce, creati da contrasti di pieni e vuoti o da aperture nelle murature (finestre, occhi nelle cupole).

Interno del Pantheon a Roma (128 d.C.).

La potente suggestione del fascio luminoso che irrompe dall’occhio centrale della cupola crea una simbolica presenza divina all’interno dell’architettura.

L’architettura gotica

Nell’architettura la verticalità e la leggerezza delle strutture dialogano intensamente con sorgenti luminose di vaste dimensioni (finestre, rosoni) e di ricche gamme cromatiche (vetrate colorate).

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Interno della Cattedrale di Notre Dame a Strasburgo (1235)

Le tecniche costruttive del gotico rendono le pareti leggeri diaframmi in cui possono aprirsi vaste finestre e rosoni, che accentuano le suggestioni mistiche dell’ambiente.

La luce nella pittura

Dalla tarda pittura rinascimentale la luce diviene un soggetto dominante nella composizione pittorica aprendo la strada all’impiego massiccio della luce barocca, nell’arte che la utilizza per enfatizzare il movimento e la suggestione mistica (Caravaggio, Bernini).

Caravaggio

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Vocazione di San Matteo (1599-1600)

La luce intensa e naturale mette in risalto visi e membra su uno sfondo buio e neutro, per caricare l’ambiente di una intensa emozione religiosa.

Bernini

Estasi di Santa Teresa (1651)

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In una cappella concepita come uno spazio teatrale, la luce proveniente dalla finestra nascosta esalta il senso di stupefacente misticismo della scena.

La teoria della massima luminosità

Nell’arte moderna lo studio della luce unitamente a quello dei colori ha portato alla formulazione della teoria della “massima luminosità”, a cui contribuisce con i suoi studi Georges Seurat. La teoria della massima luminosità consiste nel fatto che accostando colori puri primari tra di loro.