Step 06_ I colori nella scienza

La luce visibile è complessivamente bianca in quanto è la somma di tutte le frequenze dello spettro del visibile. A ciascuna frequenza del visibile è associato un determinato colore e la differenza tra un colore e un altro dipende dal fatto che un certo corpo assorbite tutte le frequenze o lunghezze d'onda ma e riflette una o più componenti della luce bianca che mescolate fra loro danno vita al coloro percepito dall'occhio umano. Un corpo appare bianco quando assorbe e riemette tutte le frequenze, nero quando le assorbe e non rimette alcuna frequenza.

Lo studio del cloro ha interessato numerose generazioni di scienziati, ma il fondatore della moderna scienza del colore è Isaac Newton.

La prima importante osservazione da lui portata avanti è la netta distinzione tra mondo fisico, oggettivo, e mondo della percezione, soggettivo. Grazie ad un prisma colpito da u fascio luminoso ottenne la scomposizione della luce arrivando ad una prima importante conclusione: la luce bianca non è monocromatica ma è la somma di una serie di raggi con una propria lunghezza d'onda e che quindi generano un colore. A lui si deve inoltre il primo modello di rappresentazione del colore, formato da un cerchio con al centro il bianco e lungo la circonferenza, ordinatamente disposti, i colori scomposti dal prisma. 

Le idee di Newton sul colore hanno riscosso consensi sia a livello scientifico che metodologico, anche se non sono mancate critiche molto severe, soprattutto da parte dello scrittore tedesco Johann Wolfgang Goethe (1749-1832).

Se cerchiamo sul vocabolario la parola "colore" scopriamo due definizioni:

1. quella data dagli scienziati studiosi della fisica, ci dice che il colore e' una percezione di luce riflessa da un oggetto sui nostri occhi;
2. quella data dai pittori e dagli artisti, ci dice che il colore e' una sostanza usata per dipingere.

Sia gli scienziati che i pittori hanno dimostrato, dopo anni di studi e di esperienza, che sono solo tre i colori di base dai quali si ottengono, mescolandoli, tutti gli altri; questi tre colori, considerati "assoluti" perche' non si possono ottenere con nessuna mescolanza, sono detti colori primari.Eccoci dunque alla differenza:per lo scienziato i colori primari sono il rosso, il blu e il verde, detti anche primari spettrali;per il pittore sono il rosso (precisamente il rosso-magenta), il blu (o meglio il blu-ciano) e il giallo, detti primari pittorici.I colori primari sono considerati colori fondamentali e puri.

Il fenomeno della percezione, grazie al quale abbiamo la percezione del colore da parte del nostro occhio, avviene in tre fasi

1. Nella prima fase una sorgente luminosa emette un flusso di fotoni di diversa frequenza. Questo flusso di fotoni può:
   
   1. arrivare direttamente all'occhio;
   2. essere riflesso da un corpo che ne assorbe alcuni e ne riflette altri;
   3. essere trasmesso da un corpo trasparente che ne assorbe alcuni e trasmette altri.
2. In ogni caso i fotoni che giungono all'occhio costituiscono lo stimolo di colore. Ogni singolo fotone attraversa la cornea, l'umore acqueo, la pupilla, il cristallino, l'umore vitreo e raggiunge uno dei fotorecettori della retina (un bastoncello, oppure un cono L, un cono M o un cono S) dal quale può essere o non essere assorbito. La probabilità che un tipo di fotorecettore assorba un fotone dipende dal tipo di fotorecettore e dalla frequenza del fotone.
   Come risultato dell'assorbimento ogni fotorecettore genera un segnale elettrico in modulazione di ampiezza, proporzionale al numeri di fotoni assorbiti. Gli esperimenti mostrano che i segnali generati dai tre coni L, M e S sono direttamente collegati con la sensazione di colore, e sono detti segnali di tristimolo.
3. Nella seconda fase i segnali di tristimolo vengono elaborati e compressi con modalità non ancora completamente note. Questa elaborazione avviene nelle altre cellule della retina (cellule orizzontali, bipolari e gangliari) e termina con la generazione di altri tre segnali elettrici, questa volta in modulazione di frequenza, che sono chiamati segnali opponenti e vengono trasmessi al cervello lungo il nervo ottico.
4. I segnali elettrici opponenti che lungo i due nervi ottici (che sono costituiti dagli assoni delle cellule gangliari) raggiungono il cervello arrivano nei cosiddetti corpi genicolati laterali, che costituiscono una stazione intermedia per i segnali, che da qui vengono proiettati in apposite aree della corteccia visiva, dove nasce la percezione del colore.

Lo spettro della luce visibile, ovvero quelle lunghezze d'onda che l'occhio umano riesce a percepire, va da 400 a 700 nm, una fetta molto piccola rispetto all'intero spettro delle onde elettromagnetiche.

Il giallo fa parte dei colori primari pittorici assieme al blu e al rosso i quali formano la sintesi sottrattiva perché tolgono luce a luce.

In particolare la percezione del colore giallo riguarda lunghezze d'onda che vanno da 561 a 580 nm.

In particolare:

• da 561 a 570 nm: giallo-verde
• da 571 a 575 nm: giallo citrino
• da 576 a 580 nm: giallo.

In conclusione qualsiasi oggetto, in natura e non, che alla nostra vista appare giallo riflette lunghezze d'onda tra i 561 e i 580 nm.