Luce e spettro elettromagnetico

1. LA LUCE E LO SPETTRO
ELETROMAGNETICO
GIORGIA DI CLEMENTE 5°E

2. COS’È LA LUCE?
Lo spettro elettromagnetico (abbreviato spettro EM) è l'insieme di
tutte le possibili frequenze della radiazione elettromagnetica
.
La luce è la radiazione elettromagnetica con lunghezza d'onda compresa
tra circa 400 e 800 nm ( radiazione visibile ), percepibile dall'occhio
umano e trasformata dal cervello in sensazioni visive.

3. COME FUNZIONA L’OCCHIO UMANO
La luce attraversa cornea, pupilla, cristallino e vitreo e va alla retina, generando gli stimoli visivi.
Una volta fatta convergere sulla retina, i 125 milioni di fotorecettori posizionati sulla super
fi
cie
della retina rispondono alla presenza della luce che li colpisce generando minuscoli potenziali
elettrici
.
Questi segnali passano per via sinaptica in una rete di cellule nella retina, attivando cellule
gangliari retiniche i cui assoni si raggruppano formando il nervo ottico posto sull’altro lato della
parete posteriore dell’occhio
.
Gli assoni entrano nel cervello, dove trasmettono i potenziali d’azione a di
ff
erenti regioni visive
con diverse funzioni
.
Gli stimoli visivi vengono trasformati in impulsi elettrici, e trasportati attraverso il nervo ottico
sino al cervello che li interpreta dando forma alle immagini
.
Il modo in cui i raggi di luce vanno a fuoco sulla retina permettendoci di vedere è detto
refrazione: in presenza di un difetto di refrazione la messa a fuoco dell’occhio è imperfetta.

4. COME PERCEPIAMO I COLORI E LA LUCE
Il cervello assembla le informazioni raccolte per costruire un quadro complessivo in continuo
aggiornamento. Solo dopo la conversione degli stimoli luminosi in informazioni neurali, codi
fi
ca
le informazioni in entrata, in questo modo ricostruisce l’immagine che gli occhi hanno acquisito
e la interpreta al
fi
ne di estrarne rappresentazioni utili del mondo che ci circonda
.
Identi
fi
care il colore di un oggetto nonostante i cambiamenti delle condizioni di illuminazione è
il passo più complesso nella codi
fi
ca di una percezione poiché l’insieme delle lunghezze d’onda
che raggiunge il nostro occhio verrà interpretato dal cervello come colore
.
È una situazione molto ambigua poiché il cervello deve stabilire se accettare l’oggetto così come
appare oppure tenere in considerazione la variabile dell’illuminazione e usarla come parte
dell’informazione per comprendere ciò che ha davanti.

5. Il colore infatti è solo una “sensazione” che si crea nel nostro cervello nel momento in cui i fotorecettori della
retina sono stimolati dalle onde elettromagnetiche della luce ri
fl
essa da un oggetto. Se noi, infatti, vediamo gli
oggetti, è perché questi ricevono un fascio di luce e ne ri
fl
ettono una parte. L
’oggetto “bianco” è tale perché
ri
fl
ette tutte le lunghezze d’onda, quello “rosso” perché ri
fl
ette solo la parte rossa dello spettro mentre
l’oggetto “nero” assorbe tutta la luce incidente
Non conta la corretta rappresentazione delle tonalità, quanto piuttosto la possibilità di capire
di che oggetto si tratta anche quando le condizioni di luce variano molto. Per esempio: una
super
fi
cie bianca illuminata con una luce rossa sembrerà rossastra ma la stessa super
fi
cie
bianca illuminata con una luce blu sembrerà bluastra. Per riconoscere in entrambi i casi la
super
fi
cie come bianca, si deve considerare il colore della sorgente luminosa.

6. È TUTTA UN’ILLUSIONE
Non tutte le “luci bianche” hanno lo stesso spettro. Questo signi
fi
ca che la
luce ri
fl
essa non dipende solo dalla composizione molecolare della super
fi
cie,
che determina quali onde ri
fl
ettere, ma soprattutto dallo spettro della luce che
illumina l’oggetto.
Per questo esistono metodi scienti
fi
ci per de
fi
nire i colori in base a precise
coordinate e sulla base di una luce standardizzata.
Eppure, nonostante questa prova visiva della variabilità del colore degli
oggetti, l’occhio è comunque portato ad attribuire un colore unico ad ogni
materiale a prescindere dalle condizioni di illuminazione
.
Questo fenomeno, chiamato costanza percettiva, è dovuto all’intervento
del cervello e delle esperienze pregresse nell’atto della visione. Nel momento
in cui “sappiamo” che un oggetto è di un determinato colore glielo
continuiamo ad attribuire anche quando quel colore è del tutto assente.
Prendendo in esempio la seguente immagine, nonostante non ci sia traccia del
colore rosso, l’occhio lo percepirà.

7. La nostra visione presenta dunque due aspetti contrastanti: da un lato è un fenomeno
fi
siologico di ricezione di uno stimolo
visivo, dall’altro è un fenomeno psicologico di rielaborazione dell’immagine percepita
.
Per risolvere questa ambiguità l’uomo ha elaborato dei criteri oggettivi per distinguere i colori. Si tratta dei sistemi
di classi
fi
cazione cromatica.

8. FISICA E ARTE
L
’ampio spettro elettromagnetico permette di utilizzare i suoi diversi
raggi in numerosi campi per agevolare lo studio di ciò che ci
circonda.
Avendo visto come la luce cambia a seconda del materiale con cui
interagisce, come cioè ogni suo raggio viene assorbito o meno dal
materiale, un uso particolare è quello dei raggi ultravioletti, infrarossi
e raggi X.
Questi vengono ad esempio utilizzati nell’ambito artistico poiché
permettono di veri
fi
care l’autenticità di un dipinto oppure capire se
questo sia stato modi
fi
cato o in qualche modo compromesso.

9. ALCUNI ESEMPI
Procediamo analizzando gli e
ff
etti delle seguenti radiazioni sui dipinti e approfondendo il loro
scopo ed utilizzo
:
1. Raggi ultravioletti U
V
2. Infraross
o
3. Raggi x

10. 1. RAGGI UV
Tra i metodi di esame dei dipinti la
fl
uorescenza all’ultravioletto (uv) è sicuramente uno dei più
apprezzati e di
ff
usi. Questa tecnica è utilizzata principalmente nella fase di accertamento dello
stato di degrado dell’opera e, più in particolare, nella veri
fi
ca dell’esistenza e dell’estensione delle
parti non originali del tessuto pittorico. Non sempre è infatti facile stabilire quanto di ciò che è
visibile sulla super
fi
cie di un dipinto sia originale e quanto invece sia stato aggiunto in seguito
.
Proiettando un fascio di raggi uv sulla super
fi
cie di un dipinto potremo osservare
come alcune parti di esso si illuminino mentre altre rimangano scure.
Questo è dovuto al fenomeno
fi
sico della
fl
uorescenza ultravioletta nel campo del
visibile, cioè alla proprietà che hanno alcune sostanze di illuminarsi quando
vengono colpite dai raggi uv. In pratica i raggi uv (a noi invisibili) vengono assorbiti
e riemessi come raggi visibili
.
Le di
ff
erenti luminosità (
fl
uorescenza) osservabili su un dipinto ‘illuminato’ da una
lampada uv sono in funzione non solo della composizione chimica delle varie
sostanze che costituiscono la vernice protettiva e gli strati pittorici ma variano
anche in base al tempo che è trascorso da quando questi materiali sono stati
applicati.
Ecco perché con questo esame è spesso facile di
ff
erenziare le ridipinture dalla
pittura originale: i materiali sovrapposti, essendo meno antichi, risultano infatti più
scuri.

11. 2. INFRAROSSO
La super
fi
cie di un dipinto, fotografata in questo modo, può apparire notevolmente di
ff
erente da come ci
appare normalmente: uno strato di colore, opaco alla luce visibile, potrà risultare parzialmente trasparente
all’infrarosso mettendo in evidenza ciò che si trova al di sotto di esso come un disegno preparatorio, un
pentimento o una lacuna. Naturalmente non sempre e non tutta la pittura acquisterà trasparenza. Il
risultato dipende dal tipo di pigmento impiegato, dal suo spessore, dalla sua macinazione, dalla natura e
dalla quantità del legante e, in
fi
ne, dalla lunghezza d’onda della radiazione infrarossa impiegata.
Un ulteriore contributo o
ff
erto dalla fotogra
fi
a all’infrarosso nella diagnostica
artistica riguarda l’individuazione delle parti non originali.
Materiali di diversa natura chimica possono avere un comportamento simile
fra loro quando sono colpiti da radiazioni visibili assumendo così lo stesso
colore, come ad esempio il verdigris e il verde di cobalto o l’azzurrite e il blu
oltremare arti
fi
ciale, ma non necessariamente devono avere lo stesso
comportamento anche in altre regioni dello spettro.
Molti pigmenti stesi sulla pittura, puri o in mescolanza tra loro, sono dello
stesso colore e perciò indistinguibili, ma nella fotogra
fi
a all’infrarosso possono
apparire più chiari o più scuri.

12. 3. RAGGI X
La radiogra
fi
a ai raggi X permette di indagare la struttura più profonda dei dipinti su tela e tavola, carta e cartone: i valori di chiaroscuro
restituiti sulla lastra posta a diretto contatto della super
fi
cie pittorica e investita dal fascio di raggi X (opportunamente dosati variando il
voltaggio del tubo) risulteranno in funzione del maggiore o minore assorbimento delle radiazioni da parte dell’oggetto in esame. Nella
lettura della lastra radiogra
fi
ca è importante tenere presente, oltre allo spessore degli strati, la decisa opacità dei pigmenti a forte peso
atomico (in particolare bianco di piombo)
.
Sulla lastra si formeranno perciò delle zone più chiare e più scure in funzione della resistenza che le varie parti dell’oggetto opporranno al
passaggio dei raggi X: a parità di spessore appariranno più chiare le zone di maggiore densità
.
L
’immagine radiogra
fi
ca, di conseguenza, permette di distinguere chiaramente i singoli
tratti di pennello: se la materia è più o meno carica di colore, se è stata applicata con
maggiore o minore pressione, il carattere, la sicurezza e la precisione della pennellata ed
anche quando è stato necessario ritornare a correggere quanto già era stato dipinto,
esaltando così certi aspetti gra
fi
ci dello stile
.
Ciò che viene messo in maggiore evidenza sono gli strati profondi, densi e corposi, ai quali
l’artista lavora con maggiore spontaneità e impeto anche perché destinati ad essere
coperti da stesure successive.
I raggi X, in
fi
ne, essendo assorbiti dai materiali densi permettono di veri
fi
care se un
quadro sia autentico o meno, ad esempio se viene rilevato un chiodo nella costruzione
della tela di un quadro che dovrebbe risalire al 1500 si intuisce facilmente che si un falso.

13. 7 CURIOSITÀ SUI COLORI
• Le zanzare sono attratte dai colori scuri poiché questi trattengono il calore
;
• Quando spegniamo la luce non vediamo tutto nero, bensì un colore chiamato eigengrau
;
• Il rosa è un colore palliativo, è in grado, quindi, di tranquillizzare e far passare la rabbia. Alcune pareti di prigioni o studi medici
sono, infatti, dipinte di questo colore
;
• Il primo colore che i neonati riescono a vedere, dopo sole 2 settimane di vita, è il rosso
;
• Il miglior colore di un’automobile è il bianco poiché il più visibile in tutte le condizioni meteorologiche (eccetto per la neve)
;
• Il giallo e il rosso inducono maggiormente la fame, questo ha portato molti fast food ad utilizzarli per il loro logo
;
• La presenza del cromosoma X permette di vere i colori simili al rosso, per questo motivo le donne distinguono una gamma più
ampia di queste sfumature.

14. LA LUCE E LO SPETTRO
ELETTROMAGNETICO
FINE