Proprietà della luce: spettro, riflessione, rifrazione e colori

Introduzione

Ciò che noi identifichiamo come la luce comprende radiazioni con diverse lunghezze d'onda. Le lunghezze d'onda visibili sono più grandi di quelle dei raggi X e inferiori a quelle delle microonde. La luce bianca comprende tutte le lunghezze d'onda dello spettro visibile.

Energia e spettro

La lunghezza d'onda rossa ha meno energia rispetto alla lunghezza d'onda violetta. In generale, le lunghezze d'onda nel visibile corrispondono a energie intermedie nell'ambito dell'intero spettro elettromagnetico.

Propagazione e interazione con la materia

La luce si propaga in linea retta quando non è soggetta a fenomeni che ne alterino il percorso. La luce può comportarsi in modi diversi a contatto con la materia:

• Assorbita
• Trasmessa
• Riflessa

Riflessione

Un raggio di luce incidente su un oggetto rosso riflette preferenzialmente le lunghezze d'onda rosse. Un fascio di luce incidente perpendicolarmente su un oggetto opaco e liscio si riflette nello stesso percorso ma in direzione opposta (riflessione speculare). Un fascio incidente con un angolo su una superficie opaca e liscia può essere riflesso in modo parziale o, in particolari condizioni, essere totalmente riflesso.

Diffusione

Un raggio di luce che colpisce una superficie può subire un cambiamento nel suo grado di diffusione, ovvero la luce può essere deviata in molte direzioni a seconda delle caratteristiche della superficie.

Trasmissione selettiva

Un fascio di luce che passa attraverso un vetro colorato subisce una trasmissione selettiva: ad esempio, un vetro rosso lascia passare preferenzialmente la lunghezza d'onda rossa, attenuando altre componenti spettrali.

Rifrazione

Quando un fascio di luce incide con un certo angolo su una superficie che separa due mezzi con diverso indice di rifrazione e attraversa il confine, esso subisce un cambiamento nella direzione e nella velocità. Questo fenomeno è la rifrazione.

Intensità luminosa e distanza

Date due superfici che ricevono luce dalla stessa fonte e si trovano a distanze diverse dalla sorgente, la superficie più vicina riceve una maggiore intensità luminosa rispetto a quella più lontana.

Formazione dell immagine e ottica geometrica

Quando si aumentano le dimensioni del foro stenopeico in una stanza buia, la qualità dell'immagine peggiora: l'immagine risulta meno nitida perché aumentano i raggi provenienti da punti diversi del foro. Le distanze coniugate sono le distanze relative fra soggetto, lente e immagine e vengono utilizzate per definire il corretto allineamento ottico.

Distanza focale

La distanza focale di un dato obiettivo è la distanza tra la lente e l'immagine nitida quando l'oggetto è all'infinito. Un obiettivo con maggiore potere di convergenza ha una lunghezza focale minore.

Messa a fuoco

Quando l'oggetto da mettere a fuoco si trova a distanza finita, è necessario regolare la posizione dell'obiettivo (o della lente) per ottenere l'immagine nitida sul piano di osservazione o sul sensore.

Colori e sistemi di sintesi

I colori primari nel sistema additivo sono: rosso, verde e blu. I colori complementari corrispondenti sono: magenta, ciano e giallo. Nella ruota dei colori, i colori complementari sono posti uno di fronte all altro rispetto ai colori primari.

Colori caldi e freddi

I colori freddi primari citati sono: verde, ciano. I colori caldi sono: rosso, magenta e giallo.

Sistemi additivo e sottrattivo

In un sistema additivo (emissione di luce), i colori secondari si ottengono miscelando i primari in coppia:

• rosso + verde = giallo
• verde + blu = ciano
• rosso + blu = magenta

In un sistema sottrattivo (filtri o pigmenti), i colori ciano, magenta e giallo si possono interpretare come sottrazioni dalla luce bianca:

• bianco meno rosso = ciano
• bianco meno verde = magenta
• bianco meno blu = giallo

Conclusione

Questi concetti riassumono il comportamento fondamentale della luce: la sua natura spettrale, le modalità di interazione con la materia (assorbimento, trasmissione, riflessione, rifrazione), la formazione dell immagine in ottica geometrica e i principi dei sistemi cromatici additivo e sottrattivo.