Colore e luce in arredamento: un po' di scienza

Submitted by Fabe on Mon, 03/19/2007 - 13:36

In questo primo articolo della serie dedicata al Colore e Luce in arredamento ci soffermeremo su alcune semplici considerazioni sui colori e la luce.
Pur limitandoci agli aspetti più elementari scopriremo perché i colori cambiano a seconda della luce con cui vengono illuminati.

Chi vende casa sa, senza conoscere alcuna teoria, che la prima cosa da fare per ben presentare un appartamento ad un potenziale compratore, è tinteggiarlo completamente di bianco. Poi, al momento della presentazione, aprirà tutte le finestre affinché la luce naturale illumini al meglio tutti gli spazi e privilegerà le ore centrali della giornata per mostrare l’appartamento.

Colore bianco e luce diurna sono la migliore combinazione per far risaltare gli spazi dando l’impressione di ambienti ampi, soffitti alti e pulizia.

Questo non significa che il bianco sia la scelta migliore quando invece si deve decidere il colore con cui tinteggiare le pareti del soggiorno o della camera da letto. La scelta del colore dipende da molti fattori legati al gusto, ai mobili, al tipo di attività che si svolge nei locali e anche alla sensibilità psicologica di chi sceglie come colorare le pareti.

Il colore è luce

Questo concetto fondamentale ci costringe a distinguere sin da subito tutta la materia legata al colore in due branche separate: quella dove il colore è legato alla percezione che ne traiamo attraverso i nostri occhi e quella invece dominata dall’abilità artigianale e chimica per la preparazione di pigmenti che poi, reagendo alla luce, emetteranno questo o quel colore.

Le vernici o le tempere che nominiamo “colori” in realtà sarebbero sostanze inutili se non venissero illuminate dalla luce. E’ solo la luce che rende questi pigmenti “colorati”, perché il colore che li caratterizza è, in parole semplici, una reazione fisico-chimica alla luce alla quale vengono esposti.

Che la luce sia fondamentale nella percezione dei colori lo si può dedurre facilmente osservando che in una stanza buia, ad occhi completamente spalancati, nessun oggetto colorato riesce ad emettere autonomamente un briciolo di colore. Se si accende un fiammifero gli oggetti cominciano a reagire pur senza riemettere il colore autentico che mostrano quando sono illuminati dalla luce diurna. Aumentando sempre più l’illuminazione con la luce solare gli oggetti mostreranno i loro colori propri.

Gli oggetti colorati, in assenza di luce, cessano di avere colore. Qualunque pigmento è perciò null’altro che una sostanza naturale o sintetica che, reagendo alla luce, assume un colore.

La luce perciò è l’origine dei colori che noi percepiamo e il nostro sistema visivo é sensibile alla luce e non alle sostanze colorate.

Fisicamente la luce è un una emissione elettromagnetica, un’onda di forze elettriche e magnetiche che si propaga nell’aria alla velocità di circa 300.000 chilometri al secondo.
Queste onde hanno diverse lunghezze, misurabili nell’ordine dei miliardesimi di metro (nanometri). Ad ogni lunghezza d’onda corrisponde un diverso colore, così l’onda lunga circa 400 nanometri corrisponde al blu indaco mentre quella lunga circa 700 nanometri corrisponde al rosso.

Solo in laboratorio si può simulare un fascio di luce costituito da una unica lunghezza d’onda. Nella vita reale la luce è sempre costituita da un insieme vastissimo di onde luminose di differenti lunghezze, e perciò portatrici di differenti colori.

La luce principale di riferimento è la luce emessa dal sole, la luce diurna.
Benché nel nostro immaginario la luce del sole sia gialla, in realtà è bianchissima. Il sole accecante, che non possiamo osservare ad occhio nudo se non rischiando di danneggiare gli occhi stessi, è bianco. L’immagine del sole all’alba o al tramonto, che ci sembra più rossastra, in realtà è dovuta ad un’ alterazione dello spettro luminoso percepito dai nostri occhi ad opera degli strati più bassi della nostra atmosfera.

Lo spettro della luce

Lo spettro luminoso è l’insieme di tutti i colori e perciò di tutte le onde di diverse lunghezze, che compongono una emissione di luce. Nel 1672 Isaac Newton fece un esperimento che rivoluzionò il modo di intendere i colori. Se prima il rosso, il verde, il blu ma anche il bianco ed il nero erano considerati colori, dopo l’esperimento del prisma attraversato da un raggio di luce bianca e capace di riemettere sul lato opposto del prisma uno spettro completo di colori, si dovette ammettere che il bianco, o meglio, la luce bianca è la somma di tutti i colori apprezzabili all’occhio ed il nero è assenza di luce e pertanto di colore

spettro luce

 

La luce bianchissima del sole porta con sé tutte le lunghezze d’onda caratteristiche di tutti i colori presenti nel nostro mondo visibile. E’ la luce del sole che ha formato i nostri riferimenti riguardo i colori. Se il sole avesse emesso una luce con uno spettro diverso, la percezione umana dei colori e la stessa evoluzione dell’occhio sarebbe stata diversa.

Ogni fonte di luce ha un suo spettro di emissione caratteristico. La comune lampadina ad incandescenza, ad esempio, emette un tipo di luce diversa rispetto a quella emessa dal sole. E’ diverso lo spettro cioè è diversa la composizione delle onde luminose che compongono l’emissione luminosa.
Ad essere più precisi non è la lampadina ad incandescenza nel suo insieme ad emettere un particolare spettro luminoso, ma è il piccolo filamento incandescente che sta nel centro del bulbo.

In linea di principio qualunque sostanza solida portata ad una caratteristica temperatura di incandescenza, capace di eccitare gli atomi che la compongono, comincia ad emettere una luce contraddistinta da uno spettro caratteristico ed unico. Lo spettro del tungsteno incandescente è povero nella zona dei blu (lunghezze d’onda più corte) e ricco nella zona dei rossi (lunghezze d’onda più lunghe).

Anche i gas emettono luce quando i suoi atomi vengono eccitati, normalmente da scariche elettriche. Il neon è uno di questi gas ma nelle moderne lampade vengono utilizzati anche diversi altri gas nobili e alcuni materiali fluorescenti.
Lo spettro dei tubi fluorescenti è apparentemente più uniforme rispetto alle lampadine ad incandescenza sebbene manchino spesso alcune particolari e caratteristiche lunghezze d’onda.
La macchina fotografica, che non ha l’intelligenza per immaginare i colori come sono in realtà, fotografa un ambiente con la luce che trova nell’ambiente. Per questo a volte ci capita di vedere fotografie velate di blu o di rosso. Dipende dalla fonte di luce che illumina l’ambiente.

Ora che abbiamo compreso quanto sia fondamentale la luce per la percezione dei colori, ci possiamo soffermare sui pigmenti. Il punto è capire come questi reagiscano alla luce.

I pigmenti

Se un oggetto colorato viene esposto ad una fonte di luce, esso reagisce riemettendo una parte della luce ricevuta. Questa parte riemessa sarà caratterizzata da uno spettro che dipende dalla capacità dell’oggetto stesso di assorbire e riemettere le diverse onde presenti nella luce a cui viene sottoposto l’oggetto. Mi spiego meglio.

In fisica esiste un principio universale ed è quel principio che ci è stato insegnato già nelle prime lezioni di scienze alla scuola media: in natura nulla si crea o si distrugge ma tutto si trasforma. Questo vale anche per la luce.

Quando la luce del sole colpisce un oggetto, si trasforma o si ripropaga in diverse forme. Se la luce solare colpisce una carrozzeria d’automobile, una parte di essa si trasformerà in calore rendendo rovente la carrozzeria (tanto da riscaldare anche l’abitacolo), mentre un’altra parte verrà riemessa dalla carrozzeria sotto forma di colore (il colore della carrozzeria) o di semplice riflessione (effetto specchio). La somma totale dell’energia luminosa ricevuta dal sole viene trasformata o riemessa in calore e luce.

Il calore provocato dalla luce è dovuto all’agitazione degli atomi che costituiscono l’oggetto: l’abbiamo già visto prima con la lampadina. Anche il colore riemesso è dovuto all’eccitazione degli atomi dell’oggetto. Ma mentre i primi non raggiungono un’eccitazione tale da emettere luce, i secondo sì, e così noi percepiamo il colore tipico dell’oggetto.

Se la carrozzeria dell’automobile fosse bianca, molta energia della luce solare verrebbe riemessa in luce bianca (che ricordiamo è somma di tutti i colori) e relativamente poca energia solare si trasformerebbe in calore (l’abitacolo rimarrebbe un po’ più fresco). Al contrario se la carrozzeria fosse nera, la maggior parte dell’energia luminosa si trasformerebbe in calore perché la stragrande maggioranza degli atomi che compongono il pigmento non riuscirebbe a riemettere luce colorata, pur agitandosi e producendo calore.

Questo per dire che la reazione di un pigmento alla luce è di origine chimico-fisica, e come già detto, dipende dalla luce alla quale il pigmento è sottoposto.

Anche una parete interna di casa reagisce alla luce allo stesso modo, solo che la quantità di energia luminosa alla quale sono generalmente sottoposte le pareti degli interni è di misura modesta e non in grado di riscaldare la parete. Tuttavia una parete nera reagirebbe alla luce proveniente dalle finestre senza riemettere luce colorata ma trasformandola quasi tutta in movimento atomico (il riscaldamento c’è ma non è apprezzabile dai nostri sensi).

Una parete bianca farebbe il contrario: riemetterebbe una grande quantità di luce bianca e ne assorbirebbe pochissima. Ecco svelato il motivo per cui le case delle località meridionali sono prevalentemente bianche, all’esterno e anche negli interni.

Il motivo per cui una parete bianca oppure una nera non riemettono o assorbono totalmente l’energia luminosa è perché non esistono in natura pigmenti puri. Anche il nero più nero conterrà impurità tali da consentire una certa riemissione di qualche onda luminosa.

La relazione fra il pigmento e lo spettro della luce alla quale il pigmento è sottoposto è fondamentale. Se io osservo un pigmento in grado di riemettere luce solo di una particolare lunghezza d’onda (cioè di un particolare colore) e lo sottopongo ad un fascio di luce artificiale il cui spettro è privo di onde a quella specifica lunghezza, non sarò in grado di vedere quel colore ma vedrò qualcosa di impuro e più o meno differente a seconda della purezza del pigmento.

Per concludere propongo una figura che presenta una stampa dello spettro della luce solare, illuminata da differenti tipi di luce. Come si potrà osservare il sensore della macchina fotografica (che simula in questo caso il nostro occhio) percepisce le differenti reazioni della stampa e dei suoi pigmenti alle diverse qualità spettrali di luce.

Questa introduzione teorica ci permetterà di comprendere nei prossimi articoli perché dipingere di celeste la camera dei ragazzi per poi illuminarla con una lampadina ad incandescenza, magari posta in un bel lampadario giallo, significa condannare quel celeste ad apparire per sempre un blu quasi nero!

Nel prossimo articolo osserveremo da vicino come funziona la vista e l'occhio.