Spettro visibile
Infisica,lospettro visibile(oluce visibile) è quella piccola parte dellospettro elettromagneticopercepibile dall'occhioumano, che però esclude la maggior parte delle frequenze della luceinfrarossae della luceultravioletta,comprese nel fenomeno dellaluce.Così, lalunghezza d'ondadella luce visibile nell'aria è indicativamente e mediamente valutabile da circa 750 a 380nm(nemmeno unaottavadi estensione);[1]tuttavia, in condizioni ottimali eccezionali, la percezione visiva umana può estendersi limitatamente da 1100 nm (infrarosso) a 310 nm (ultravioletto), e questi limiti non sono definiti in modo netto, ma possono variare da individuo a individuo. Inoltre, le lunghezze d'onda corrispondenti in altri mezzi di trasmissione della luce (come l'acquao ilvetro), diminuiscono proporzionalmente rispetto all'indice di rifrazione.La luce visibile include la percezione di tutti i colori tra ilrossoe ilvioletto,ed è evidente nella gamma dicoloriche si osservano quando la luce bianca vienedispersaper mezzo di unprismao in unarcobaleno.
L'occhioumano presenta una sensibilità massima, per la visione diurna (fotopica), attorno alla lunghezza d'onda di 555 nm (frequenzadi 540 THz),[2][3]corrispondente a un colore descritto come verde brillante o gialloverde; per la visione notturna (scotopica), la sensibilità massima si sposta intorno ai 507 nm (590 THz), coincidente a un colore verde-ciano (che però di notte non viene percepito, dato che lavisione scotopicaè monocromatica).
| Colore | Lunghezza d'onda(nm) | Frequenza(THz) |
|---|---|---|
| Violetto | 380-450 | 670-790 |
| Blu | 450-485 | 620-670 |
| Ciano | 485–500 | 600–620 |
| Verde | 500-565 | 530-600 |
| Giallo | 565-590 | 510-530 |
| Arancione | 590-625 | 480-510 |
| Rosso | 625-750 | 400-480 |
.
Storia
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I primi studi sullo spettro visibile furono condotti daIsaac Newton,nel suo trattato intitolatoOpticks,e daGoethe,nel saggioLa teoria dei colori,benché osservazioni precedenti furono eseguite in questo senso daRuggero Bacone,quattro secoli prima di Newton.
Newton per primo usò il terminespettro(dallatinospectrum,con il significato di "apparenza" o "apparizione" ), in una stampa del 1671, dove descriveva i suoiesperimentidiottica.Egli osservò che quando un raggio di luce colpiva una superficie di unprismadivetrocon un certo angolo, una parte del raggio venivariflessa,mentre la parte restante attraversava il prisma e ne usciva scomposta in bande colorate. Newton ipotizzò che la luce fosse composta daparticelledi differenti colori, e che ogni colore viaggiasse con una propria velocità, compresa tra quella del rosso (il più veloce) e quella del violetto (il più lento). Ne conseguiva che ciascun colore subiva larifrazionein maniera diversa, cambiando traiettoria e separandosi dagli altri.
Newton divise così lo spettro in sette diversi colori:rosso,arancione,giallo,verde,blu,indacoevioletto.La scelta di sette colori non poggiava su basi scientifiche, ma filosofiche, in particolare sulla teoriaesotericadella connessione tra colori, note musicali (sette), pianeti (allora erano ritenuti essere sette) e giorni della settimana (sempre sette)[4][5].L'occhio umano d'altra parte riesce solo con difficoltà a distinguere l'indaco dal blu e dal violetto, fatto che ha spinto molti a ritenere di dover eliminarlo dal novero dei colori dello spettro.
Johann Wolfgang von Goethecontestò invece le conclusioni di Newton, attribuendo alprismala scomposizione della luce nei differenti colori dell'iride,e proponendo una descrizione qualitativa del fenomeno:[6]i colori non sono contenuti nelbianco,ma nascono dall'interazione dellalucecolbuio,cioè da oppostepolarità.Goethe sperimentò infatti che non basta far passare un raggio di luce bianca attraverso un prisma per ottenere i colori, ma che questi diventano visibili solo lungo i bordi di una striscia o una macchia di colore nero, che sia stata precedentemente tracciata sulla parete oggetto dell'osservazione, o sulla quale viene proiettato il raggio.[7]In tal modo si ottengono due tipi di spettro:
- quello luminoso, quando ilbiancodella luce, proiettato a distanza attraverso il prisma, produce un raggio i cui bordi si uniscono progressivamente a formare ilverde;
- e quello oscuro, non tenuto in considerazione da Newton, che si osserva guardando attraverso il prisma una striscianera,i cui bordi si uniranno progressivamente a formare ilporporaman mano che ci si allontana dalla parete.[6]
Anche il filosofo idealistaGeorg Wilhelm Friedrich Hegel,schierandosi dalla parte di Goethe, sottolineò come il prisma non sia uno strumento neutro, ma sia la causa dell'insorgere dei diversi offuscamenti della luce chiamati "colori",enumerati arbitrariamente da Newton come sette:
«Nella teoria dei colori il prisma era finora uno strumento essenziale ma è merito di Goethe averlo demolito. La conclusione che viene da questo fenomeno è soltanto quella che, siccome nel prisma si mostrano sette colori, questi dunque sono l'elemento originario, e la luce è costituita da essi. Questa conclusione è barbara. Il prisma è trasparente e offuscante [...] e offusca la luce secondo il modo della sua figura. [...] Ma ora si dice che il prisma non ne è la causa; ma i colori che sono contenuti nella luce, vengono poi prodotti. Sarebbe lo stesso se qualcuno volesse mostrare che l'acqua pura non è originariamente trasparente, dopo aver rimestato un secchio pieno con uno straccio immerso nell'inchiostro, e dicesse poi "vedete signori miei l'acqua non è chiara".»
Descrizione
[modifica|modifica wikitesto]L'onda elettromagnetica nelvuotoviaggia sempre alla medesima velocità; in presenza di altri mezzi, viaggia ad una velocità inferiore, e il rapporto tra le due velocità è dettoindice di rifrazionedel mezzo. Tale indice dipende dallafrequenzadell'onda luminosa e dal momento che la luce è composta da differenti frequenze elettromagnetiche, essa verràdispersanel passaggio dal vuoto (o dall'aria) ad un altro mezzo. L'acqua e il vetro sono ottimi materiali per sperimentare tale fenomeno: un prisma di vetro, come si è visto prima, rende visibile lo spettro ottico mentre l'arcobalenoè l'esempio ideale della rifrazione naturale della luce nell'acqua.
Le radiazioni con lunghezza d'onda minore (e quindifrequenzamaggiore) sono gliultravioletti,iraggi Xe iraggi gamma;quelle con lunghezza maggiore (e frequenza minore) sono gliinfrarossi,lemicroondee leonde radio.Tutte queste radiazioni hanno la stessa natura, sono infatti tutte composte dafotoni.Lo spettro visibile rappresenta la parte centrale dellospettro otticoche comprende anche infrarosso e ultravioletto.
Lo spettro visibile non contiene come si può pensaretuttii colori che l'occhio e il cervello possono distinguere: ilmarrone,ilrosa,ilmagenta,per esempio, sono assenti, in quanto si ottengono dalla sovrapposizione di diverse lunghezze d'onda.
Le lunghezze d'onda visibili occupano la cosiddetta "finestra ottica",una regione dello spettro elettromagnetico che può attraversare indisturbata l'atmosferadella Terra (benché come è noto il blu vengadiffusopiù del rosso, dando al cielo il suo colore caratteristico). Esistono anche "finestre" per l'infrarosso vicino (NIR), medio (MIR) e lontano (FIR), ma sono al di là delle capacità umane di percezione.
Alcunespecieanimali, come per esempio leapi,possono "vedere" in differenti regioni dello spettro elettromagnetico, in questo caso l'ultravioletto,per facilitare la ricerca delnettaredei fiori, i quali cercheranno quindi di attirare gliinsettimostrandosi "invitanti" proprio a quelle lunghezze d'onda. All'altro capo dello spettro alcuni serpenti nonvedonogli infrarossi perché, pur essendo animali a sangue freddo, la lororetinasarebbe comunque più calda del corpo da vedere. Dato che un rilevatore IR deve essere più freddo della radiazione da rilevare (vedi quelli deltelescopio spaziale Hubble,raffreddati con elio liquido pur essendo nello spazio esterno), eventuali recettori IR in un occhio interno sarebberoaccecatidal sangue e dal corpo stesso del serpente, per questo l'animale ha appunto dei ricettori termici sulla pelle ai lati del cranio, nella posizione più adatta, che gli permettono di cacciare anche al buio.
I colori dello spettro
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I colori dell'arcobalenonello spettro includono tutti quei colori che sono prodotti da un raggio di luce visibile, di una precisa lunghezza d'onda (raggiomonocromaticoopuro). Benché lo spettro siacontinuoe non vi siano "salti" netti da un colore all'altro, si possono comunque stabilire degli intervalli approssimati per ciascun colore.[9]
| Nome del colore,
fonte di luce,o tintura |
Campione | Lunghezza d'onda,nm | Frequenza,THz | Tonalità | Commenti | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Rosso | 740–625[10] | 405–479 | Nome di colore tradizionale, include alcune tonalità non-spettrali vicine. Il confine di onda-corta può estendersi a 620 o persino a 610 nanometri | |||
| • Rosso estremo spettrale =
rosso (CIE RGB) |
× | 740 | 405 | ? | L'esatta posizione spettrale ha più influenza suluminanzarispetto alla cromaticità in questa banda; le cromaticità sono pressoché le stesse per queste due varianti | |
| • Rosso (Wide-gamut RGBprimario) | × | ≈ 700 | ≈ 428 | ? | ||
| •Laser a elio-neon | × | 633 | 473 | ? | ||
| • Alcune tinture carminio | × | NIR–602[11] | 497-NIR | ? | Quasi spettrale, ma altre parti del carminio sono"magenta" | |
| • rosso (sRGBprimario) | 614–609 | 488–492 | 0° | Notevolmente non-spettrale | ||
| Giallo | (620–560)
625–565[10] |
(483–540)
479–530 |
Nome di colore tradizionale | |||
| Arancione | (620–585)
625–590[10] |
483–512
479–508 |
0°–30° | La parte di onda-corta (giallognola) corrisponde all'ambra,l'onda-lunga (rossiccia) è vicina (o include) il rosso RGB. | ||
| •Lampada sodio-vapore | ≈ 589 | ≈ 508 | ? | |||
| • giallo (NCS) | ? | ? | 50° | L'oroha quasi un'identica cromaticità a h = 51° | ||
| •Munsell5Y for V = 10, C = 22[12] | ≈ 577 | ≈ 519 | ? | |||
| • giallo (canarino)processato | ? | ? | 56° | |||
| • giallo (sRGB secondario) | ≈ 570 | ? | 60° | |||
| •giallo Chartreuse | ? | ? | 68° | |||
| Lime | ≈ 564 | ? | ≈ 75° | Può essere classificato come verde o giallo | ||
| Verde | 565–### | 530–### | Nome di colore tradizionale | |||
| • verdeChartreuse | ? | ? | 90° | |||
| • Verde brillante | ≈ 556 - *$&# | ? | 96° | |||
| •Arlecchino | ≈ 552 | ? | 105° | |||
| • verde (sRGB primario) | ≈ 549 | ≈ 547 | 120° | Notevolmente non-spettrale | ||
| • verde (Wide-gamut RGBprimario) | × | ≈ 525 | ≈ 571 | ? | Quasi spettrale | |
| •Verde primavera(sRGB definizione) | × | ? | ? | 150° | Potrebbe trovarsi piuttosto lontano dallo spettro | |
| • verde (NCS) | × | ? | ? | 160° | ||
| •Munsell5G for V = 4, C = 29[12] | × | ≈ 503 | ≈ 597 | (?)≈ 163° (estrap.)
| ||
| Ciano | (500+–480[13])
520–500[10] |
(593–624)
576–600 |
||||
| •Turchese | × | ? | ? | ≈ 175° | La maggior parte di "turchese" ricade molto lontano dallo spettro | |
| • ciano (secondario sRGB) | × | 488 | ? | 180° | Si trova piuttosto lontano dallo spettro | |
| • cianoprocessato | × | ? | ? | 193° | ||
| Blu | (490–400)
500–380[10] |
(610–750)
600–788 |
Nome di colore tradizionale | |||
| • blu (NCS) | × | ? | ? | 197° | Si trova piuttosto lontano dallo spettro | |
| •Azzurro(sRGB definizione) | × | ≈ 488 | ≈ 614 | ≈ 210° | Potrebbe trovarsi piuttosto lontano dallo spettro | |
| •Munsell5B for V = 5, C = 20[12] | × | ≈ 482 | ≈ 622 | (?)≈ 225° (estrap.)
| ||
| • blu (primario RGB) | 466–436 | ? | 240°
(di sRGB) |
Può essere classificato come indaco o (se assente) come violetto | ||
| Indaco | ≈ 446 | ≈ 672 | (?)≈ 243° (estrap.)
|
La definizione è controversa, questa lunghezza d'onda appartiene meno discutibilmente a "indaco" | ||
| Violetto | × | (450–400)
435–380[10] |
(666–750)
689–788 |
fino a277° (estrap.)
|
Il violetto spettrale lontano è molto debole e si vede raramente | |
Spettro dei colori di un display
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I moderni display a colori (presenti neimonitordei computer o neitelevisori,per esempio) utilizzano solo ilrosso,ilverdee ilblu,che servono ad "approssimare" anche gli altri colori dello spettro. Nell'illustrazione a fianco, si possono vedere gli intervalli in cui questi tre colori vengono utilizzati.
Spettroscopia
[modifica|modifica wikitesto]Lo studio di oggetti basato sullo spettro della luce visibile che essi emettono è chiamatospettroscopia;un importante campo di ricerca della spettroscopia si ritrova nell'astronomia,dove essa è fondamentale per l'analisi delle proprietà fisiche dei corpi celesti. In generale, laspettroscopia astronomicautilizzareticoli di diffrazionecon alto potere di dispersione, in modo da ottenere un'altissima risoluzione. Si possono rilevare in questo modo glielementi chimiciche compongono il corpo celeste attraverso lelinee di emissionee diassorbimento;l'eliofu scoperto proprio attraverso l'analisi spettroscopica della luce solare. Misurando inoltre lo spostamento delle linee spettrali, si può ricavare il valore dellospostamento verso il rossoo dellospostamento verso il bludell'oggetto.
Il primopianeta extrasolarefu scoperto analizzando tale spostamento, che era causato da variazioni di velocità della stella (influenzatagravitazionalmentedal pianeta) dell'ordine di pochi metri al secondo.
Proprietà
[modifica|modifica wikitesto]Calore
[modifica|modifica wikitesto]Sebbene la luce infrarossa non visibile sia più comunemente pensata come "radiazione termica",[14]qualsiasi frequenza di luce, inclusa la luce visibile, riscalderà le superfici che le assorbono. Una potente fonte di luce puramente visibile, come un laser a luce visibile, può carbonizzare la carta.
Effetti biologici
[modifica|modifica wikitesto]La luce visibile ad alta energia (luce HEV,High Energy Visible) (luce viola/blu, con una lunghezza d'onda di 400-450 nm)[15]ha una serie di effetti biologici, specialmente sull'occhio. Gli studi dell'Harvard Health Publishing e dell'ANSES francese hanno scoperto che l'esposizione alla luce blu ha un effetto negativo sul sonno e può portare a disturbi della vista[16][17]
Note
[modifica|modifica wikitesto]- ^Luce, occhio, visione(PDF), suunirc.it.URL consultato il 5 novembre 2023.
- ^La luce visibile(PDF), suonline.scuola.zanichelli.it.URL consultato il 15 novembre 2023.
- ^Le grandezze fotometriche(PDF), suTreccani.it.
- ^Niels Hutchison,Music For Measure: On the 300th Anniversary of Newton'sOpticks,suColour Music,2004.URL consultato l'11 12/12/2013(archiviato dall'url originaleil 18 gennaio 2017).
- ^Isaac Newton,Opticks,1704.
- ^abJohann Wolfgang von Goethe,Zur Farbenlehre(1810), trad. it.,La teoria dei colori,a cura di Renato Troncon, Milano, Il Saggiatore, 1979.
- ^«La conclusione di Goethe fu che, affinché il colore sorgesse, era necessario un CONFINE, un margine dove luce e oscurità potevano incontrarsi e dar luogo al colore» (Renato Troncon,Goethe e la filosofia del colore,appendice del libroGoethe - La teoria dei colori,a cura di Nereo Villa, Milano, Il Saggiatore, 1981).
- ^Trad. it. in Hegel,Filosofia della natura. Lezioni del 1823-1824,a cura di Marcello Del Vecchio, pp. 101-102, FrancoAngeli, 2009ISBN 9788856819304.
- ^Thomas J. Bruno, Paris D. N. Svoronos.CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts.CRC Press, 2005.
- ^abcdefThomas J. Bruno, Paris D. N. Svoronos.CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts.CRC Press, 2005.Color
- ^Christina Bisulca,UV-Vis-NIR reflectance spectroscopy of red lakes in paintings(PDF), su9th International Conference onNDTof Art,ndt.net,2008.URL consultato il 19 giugno 2013.
- ^abcArchived copy,sucis.rit.edu.URL consultato il 19 giugno 2013(archiviato dall'url originaleil 3 marzo 2013).andcommons:File:CIE1931xy blank.svg
- ^Detchprohm Theeradetch,Cyan and green light emitting diode on non-polar m -plane GaN bulk substrate,inPhysica Status Solidi C,vol. 7, 2010, pp. 2190–2192,DOI:10.1002/pssc.200983611.[1]WAVELENGTH CONVERTING LIGHT-EMITTING DEVICES AND METHODS OF MAKING THE SAME - Patent application
- ^Infrared Radiation,inInfrared Radiation. Van Nostrand's Scientific Encyclopedia,John Wiley & Sons, Inc., 2007,DOI:10.1002/0471743984.vse4181.pub2,ISBN978-0471743989.
- ^Carol Dykas,How to Protect Patients from Harmful Sunlight,in2020mag.com,giugno 2004.
- ^LEDs & blue light | Anses - Agence nationale de sécurité Sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail,suanses.fr.URL consultato il 29 gennaio 2020.
- ^Blue Light Has A Dark Side,suhealth.harvard.edu,Harvard Health Letter, 13 agosto 2018.
Voci correlate
[modifica|modifica wikitesto]Altri progetti
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Wikizionariocontiene il lemma di dizionario «spettro»
Wikimedia Commonscontiene immagini o altri file suspettro
