Step 06 - I colori nella scienza

Johann Heinrich Lambert (1728 - 1777) è un matematico, fisico e filosofo. Egli elaborò un diagramma cromatico basato su rosso, giallo e blu, cioè i colori della sintesi sottrattiva, e inventò il primo strumento per mescolare le luci colorate, diventando forse il primo studioso a intuire sintesi additiva e sottrattiva. Nel 1772 costruisce il modello Farbenpyramide, cioè una piramide a più livelli alla cui base si trovano i colori scuri e all'apice quelli chiari. Dall'immagine sottostante è possibile identificare il colore grigio, presente in più di una tonalità, tra il terzo e il quarto livello partendo dal basso.

Farbenpyramide

Isaac Newton (1642 - 1727) studiò la dispersione ottica di un raggio di luce bianca che attraverso un prisma di vetro si scompone nei vari colori. Inoltre cambiando la direzione dei raggi colorati con una lente, in modo che convergano in un secondo prisma, egli osservò che si riotteneva la luce bianca, invece isolando un raggio colorato e facendolo passare per un prisma esso rimane invariato. Concluse così che la luce bianca era formata da tutti gli altri colori messi insieme.

Un prisma triangolare colpito da un raggio di luce bianca.

Se però la teoria newtoniana della luce le attribuiva una natura corpuscolare, il fisico Christiaan Huygens (1629 - 1695) ne sosteneva una ondulatoria, affermando che la luce si diffonde nell'etere sotto forma di onde. Solo due secoli dopo, "grazie al concetto di radiazione elettromagnetica e di fotone della fisica moderna, che compendia entrambe le teorie, attribuendo alla luce natura ondulatoria e corpuscolare al contempo"(1), si supererà il conflitto tra gli assertori delle due teorie. Ed è proprio la radiazione elettromagnetica ad essere il vettore di trasmissione del calore in caso di irraggiamento, ossia di trasferimento nel vuoto o attraverso sostanze almeno parzialmente trasparenti.

Rappresentazione dello scambio termico

tra due superfici per irraggiamento.

Così anche nell'ambito della termodinamica si può trovare la presenza del colore in esame, in particolare nello studio dei corpi grigi. Una superficie grigia è una superficie ideale aventi le seguenti proprietà:

- emette ed assorbe radiazione in maniera diffusa, cioè indipendentemente dalla direzione da cui essa proviene;

- le emissività e i coefficienti di assorbimento non dipendono dalla lunghezza d'onda della radiazione.

Il motivo per cui si associa a queste particolari superfici l'aggettivo grigio è il fatto che un oggetto che appare di tale colore ha la caratteristica di assorbire allo stesso modo la luce a tutte le frequenze dello spettro visibile. Sebbene sia i corpi neri che grigi siano ideali, i corpi grigi non assorbono completamente la radiazione ricevuta come i neri, ma in parte la riflettono.

(1) da "Policroma", di Anna Marotta.

Bibliografia:

"Policroma", Anna Marotta

"Trasmissione del calore", Cesare Bonacina, Alberto Cavallini, Lino Mattarolo, CLEUP

Appunti personali del corso di Termodinamica e Trasmissione del calore.

Immagini:

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