Colori, tesina (3)

FISICA

La luce e il colore

Il colore, da un punto di vista fisico, dipende dalla capacità dei corpi di assorbire e riflettere le

radiazioni luminose. Per questo è possibile affermare che in assenza di luce il colore non

potrebbe esistere.

La luce può essere definita come un fascio di particolari onde elettromagnetiche percepibili

dall'occhio umano. Tali onde rappresentano una minima parte dello spettro elettromagnetico e

sono caratterizzate da lunghezze d'onda comprese tra i 380 e i 750 nm (1 nm corrisponde a 1

milionesimo di millimetro) ognuna delle quali è associata a un colore.

Le altre onde che fanno parte dello spettro elettromagnetico, al contrario, non sono visibili e

possono essere rilevate solo attraverso l'uso di particolari strumenti: tra queste ricordiamo i

raggi X, utilizzati per le radiografie e dannosi per l'organismo in caso di esposizione

prolungata; i raggi ultravioletti, generati da corpi caldi (come il Sole) e rilevabili da grazie

all'uso di particolari lastre fotografiche; i raggi infrarossi, anch'essi generati da colpi caldi e

capaci di trasmettere un sensazione di calore; le onde radio, utilizzate nelle

radiocomunicazioni.

La luce può essere emessa da diverse fonti che si distinguono in fonti naturali (Sole e stelle) e

fonti artificiali (lampadina) e prendono il nome di sorgente luminosa.

–

Nel momento in cui i raggi luminosi colpiscono un corpo opaco che non emette luce propria

– le lunghezze d'onda vengono in parte assorbite e in parte riflesse dalla superficie

dell'oggetto. 4

Le componenti della luce che il corpo riflette giungono ai nostri occhi, dandoci la percezione

del colore a cui corrispondono.

La luce di minore lunghezza d'onda (380 nm) provoca la percezione del colore viola e, man

mano che la lunghezza d'onda cresce, ci appaiono i diversi colori, nel seguente ordine:

Colore Lunghezza d'onda

380-450 nm

Violetto 450-475 nm

Blu 475-495 nm

Ciano 495-570 nm

Verde 570-590 nm

Giallo 590-620 nm

Arancione 620-750 nm

Rosso

Quando un corpo appare di colore bianco, significa che la sua superficie è in grado di

riflettere tutte le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico. Non avendo una tinta ed

essendo composto da tutti i colori dello spettro, il bianco è definito anche colore acromatico.

Al contrario il nero è determinato dall'incapacità di un corpo di riflettere la luce: una

superficie nera infatti assorbe tutte le lunghezze d'onda senza rimandarne indietro nessuna.

Per questo il nero non è propriamente un colore, ma piuttosto definito come assenza di colore.

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e l’arcobaleno

La dispersione ottica: il prisma

La dispersione è un fenomeno fisico che determina la scomposizione di un raggio di luce nelle

sue componenti spettrali, ovvero nelle onde di diversa lunghezza che lo compongono.

Il primo a osservare il fenomeno della dispersione fu Isaac Newton, uno scienziato inglese

vissuto tra il 1642 e il 1727. Egli concentrò parte dei suoi studi sull'osservazione della luce e

dei colori, giungendo per primo alla conclusione che questi derivassero proprio dalla luce e

non dai diversi materiali, come era sostenuto da teorie

precedentemente elaborate.

Per condurre i suoi esperimenti, Newton si servì di un

prisma di vetro con base triangolare: chiudendosi

all'interno di una stanza priva di illuminazione, ad

eccezione di un singolo raggio di luce, fece in modo che

la luce colpisse il prisma, provocando la proiezione sulla

parete vicina dei colori dello spettro. Dopodiché,

deviando la luce colorata in modo che questa andasse a

colpire un secondo prisma, riottenne la luce bianca.

Il fenomeno della dispersione ottica è legato a quello della rifrazione, che si verifica quando la

luce passa da un mezzo a un altro nel quale la sua velocità di propagazione cambia: quando un

raggio di luce giunge alla superficie di separazione fra due mezzi di propagazione, prosegue

in una direzione diversa da quella originaria.

Quando un raggio di luce bianca passa attraverso il prisma subisce due volte la rifrazione: la

prima nel momento in cui passa dall'aria al vetro, la seconda quando ripassa dal vetro all'aria.

Poiché le due rifrazioni non si compensano, il raggio finale avrà una direzione diversa rispetto

a quello iniziale. Raccogliendo la luce che esce dal prisma su una superficie bianca è possibile

osservare la successione dei colori dello spettro.

I colori, passando attraverso il prisma, vengono “separati” in quanto ognuno di loro ha un

indice di rifrazione diverso: per esempio, il viola ha un indice di rifrazione elevato e per

questo risulta più deviato rispetto agli altri, mentre il rosso ha un indice di rifrazione minore

ed è quindi meno deviato. 6

Dispersione ottica provocata dal prisma.

della dispersione ottica, in natura, è rappresentata dall’arcobaleno:

Una conseguenza esso si

colpisce le gocce d’acqua rimaste in sospensione

forma nel momento in cui la luce solare

dopo un temporale (o vicino a una cascata).

Infatti, quando un raggio di luce bianca incontra una

goccia d’acqua (di forma sferica), esso ne attraversa la

superficie subendo una prima rifrazione e viene quindi

deviato; a quel punto il raggio va a colpire la superficie

interna della goccia, dalla quale viene in parte riflesso e

e liberato nell’atmosfera.

in parte rifratto

La luce che è stata riflessa prosegue allora verso la superficie opposta della goccia, attraverso

la quale viene a sua volta liberata nell’atmosfera subendo una seconda rifrazione: i raggi che

fuoriescono dalla goccia, mantenendosi separati fra loro, si dirigono in basso, verso

l’osservatore, determinando la visione dell’arcobaleno. 7

BIOLOGIA

La vista e la percezione del colore

La percezione delle radiazioni luminose, e quindi dei colori, avviene grazie a dei particolari

recettori sensoriali, chiamati recettori ottici. Nell'uomo essi sono localizzati all'interno degli

occhi e rendono possibile la visione.

Con visione di intende l'insieme dei processi di registrazione, elaborazione e interpretazione

degli stimoli luminosi che rendono possibile la percezione delle figure, della loro collocazione

nello spazio e delle loro caratteristiche (colore, forma, dimensioni, etc.).

Gli occhi

Gli occhi sono organi sensoriali complessi situati nelle orbite, due cavità ossee presenti nella

parte anteriore del cranio. Essi hanno una forma sferica e una struttura complessa, a dispetto

delle ridotte dimensioni, e possono muoversi all'interno della cavità oculare grazie alla

presenza di muscoli motori.

Esteriormente, ciascun occhio presenta una parete formata da tre membrane sovrapposte: la

sclerotica, la coroide e la retina.

La sclerotica è la membrana più esterna ed è costituita prevalentemente da tessuto connettivo

fibroso ed è di colore bianco. Nella parte anteriore essa diviene trasparente e forma la cornea,

la quale ha una superficie convessa, è priva di vasi sanguigni e permette il passaggio della

luce diretta verso le strutture interne dell'occhio.

La coroide è la membrana intermedia della parete oculare. È di colore scuro (bruno, quasi

nero) in quanto ricca di pigmento melanico e presenta una grande quantità di vasi sanguigni.

Nella parte anteriore, in corrispondenza della cornea, essa forma l'iride, che può assumere

colorazioni differenti nei vari individui. Al centro dell'iride è presente un foro circolare,

chiamato pupilla, attraverso il quale i raggi luminosi entrano nell'occhio. Il diametro pupillare

è regolato da due sistemi muscolari presenti nell'iride, lo sfintere e il dilatatore: essi sono

controllati da riflessi nervosi involontari che si generano a seconda dell'intensità della luce.

Per questo la pupilla si allarga quando la luce diminuisce e si restringe quando la luce

aumenta. 8

La membrana più interna dell'occhio, la retina, contiene delle particolari cellule sensibili alle

radiazioni luminose, i fotorecettori, i quali inviano le informazioni recepite al cervello

attraverso il nervo ottico. I fotorecettori si distinguono in coni e bastoncelli: i primi

permettono la visione a colori e sono meno sensibili, di conseguenza vengono stimolati solo

da luci piuttosto intense; i secondi sono sensibili a illuminazioni di bassa intensità e

permettono la visione notturna, tuttavia non sono in grado di percepire i colori.

All'interno dell'occhio sono presenti due cavità, separate dal cristallino, un corpo a forma di

lente costituito da una sostanza elastica e trasparente che, grazie a un sistema di muscoli e

legamenti, può cambiare curvatura al fine di mettere a fuoco gli oggetti.

La cavità anteriore, situata tra il cristallino e la cornea, contiene l'umor acqueo, mentre la

cavità posteriore, posta dietro il cristallino, contiene l'umor vitreo, che riempie completamente

il bulbo oculare. Entrambi i liquidi sono trasparenti e indispensabili alla trasmissione nitida

delle immagini. 9

La visione

La visione ha luogo nel momento in cui la luce riflessa dagli oggetti entra nell'occhio

attraverso la cornea e, passando per la pupilla, attraversa l'umor acqueo, il cristallino e l'umor

vitreo fino a raggiungere la retina, sulla quale si forma un'immagine rimpicciolita e capovolta

dell'oggetto osservato.

Tale immagine viene raccolta dai recettori (coni e bastoncelli), che trasformano gli stimoli

luminosi in impulsi elettrici, i quali vengono poi elaborati e trasmessi al cervello tramite il

nervo ottico.

Una volta giunti al cervello, gli impulsi nervosi vengono analizzati e interpretati come

immagini e colori riconoscibili, non solo in base alle informazioni recepite in quel momento

ma anche in base a esperienze precedentemente vissute.

Il modo in cui il cervello organizza le informazioni derivate dalla visione dei colori dipende

infatti in gran parte dal significato che essi assumono nella vita quotidiana e dagli oggetti a

cui vengono normalmente assimilati: ad esempio vedere qualcosa di rosso sulla lama di un

coltello provocherà la rievocazione inconscia del concetto di “sangue”. 10

La percezione dei colori e i disturbi della visione cromatica

La visione cromatica è determinata dall'assorbimento della luce da parte dei tre diversi tipi di

pigmento presenti nei coni della retina.

Ogni pigmento si differenzia dagli altri per la composizione proteica e, pur essendo in grado

di percepire tutte le lunghezze d'onda, risulta particolarmente sensibile a determinate

lunghezze: un tipo di pigmento (indicato con la lettera B) è sensibile soprattutto alle

lunghezze d'onda più corte e contribuisce quindi alla percezione del blu; un altro è sensibile

alla percezione del verde (G, “green”); un altro

alle lunghezze d'onda medie e contribuisce

ancora assorbe prevalentemente lunghezze d'onda più lunghe ed è quindi responsabile della

percezione del rosso (R).

La mescolanza di questi tre tipi di lunghezze d'onda determina la visione dei restanti colori

dello spettro, per questo il blu, il verde e il rosso vengono indicati come colori fondamentali.

Alcuni individui, essendo portatori di difetti genetici, possiedono soltanto uno o due pigmenti.

Ciò genera disturbi nella visione cromatica, in quanto la mancanza dei pigmenti impedisce la

percezione di determinate lunghezze d'onda. I disturbi più frequenti sono la cecità al rosso e

la cecità al verde.

Un'altra frequente anomalia riguardante la visione dei colori è il daltonismo, il quale è

determinato da un disturbo funzionale dei coni e viene trasmesso per via ereditaria. Si tratta di

una cecità cromatica parziale che generalmente determina l'incapacità di distinguere il rosso

dal verde. In casi meno frequenti il daltonismo riguarda altre coppie di colori, come ad

esempio il rosso e il blu o il violetto e il giallo.

Confronto tra la visione tricromatica (normale) e la visione daltonica. 11

STORIA DELL’ARTE

Lo studio della luce nell’Impressionismo

La corrente artistica dell'Impressionismo ebbe origine in Francia e si sviluppò principalmente

tra il 1860 e il 1870.

La principale preoccupazione degli artisti che aderirono a tale movimento era quella di

riportare sulla tela le impressioni derivate dagli stimoli provenienti dall'ambiente esterno. Per