Mescolanza Di Colori Puri Da Raggi Laser

(Image: Alexander R. Albrecht, University of New Mexico)

Osservate la bella immagine qui sopra. Sembra quasi una foto artistica. Vero? Che cosa vedete? Apparentemente, si osservano tre getti di liquidi di tre diversi colori rosso, verde e blu che vanno a cadere in una bacinella, dove essi si mescolano dando un liquido di colore bianco!

Proviamo a capirci qualcosa! Fate attenzione perché quel che appare non è quel che è effettivamente; infatti i tre getti colorati non sono quello che sembrano ovvero fluidi di tre colori diversi, che, mescolandosi, danno un liquido chiaro. I colori provengono, invece, da un laser rosso, uno verde e il terzo blu posti dietro i tre bicchieri.

Nel titolo del post ho utilizzato la locuzione "colori puri", da non confondere con "colori primari".
Il colore puro si ottiene quando la luce è su una singola lunghezza d'onda, come nel caso del laser.

"Nella teoria dei colori, la saturazione o purezza è l'intensità di una specifica tonalità. Una tinta molto satura ha un colore vivido e squillante; al diminuire della saturazione, il colore diventa più debole e tende al grigio. Se la saturazione viene completamente annullata, il colore si trasforma in una tonalità di grigio.La saturazione di un colore dipende dall'intensità della luce e dallo spettro di lunghezze d'onda su cui viene distribuita." [da Wikipedia]

Nell'immagine, i colori sembrano fluire attraverso i getti per un effetto denominato riflessione interna totale. Ciascuno dei tre laser è puntato lungo il centro del getto. Come il getto si incurva, la luce colpisce il confine tra acqua e aria con un angolo maggiore dell'angolo critico*, così viene riflessa totalmente all'interno ad opera dell'interfaccia, viaggiando  lungo l'acqua.

In breve, l'acqua stessa agisce come una guida d'onda, incanalando la luce, per riflessione interna totale. 

Cortesia: Klaus Biedermann

Se si vuole che la luce (rossa, verde e blu) percorra fino in fondo i getti, la superficie del liquido deve essere liscia e uniforme per trattenere la luce e l'acqua dallo sfaldarsi in turbolenza.
Un po' di luce, che passa attraverso il getto, si disperde fuori di esso facendo rimbalzare all'esterno le molecole del liquido. Questo effetto è chiamato Rayleigh scattering.

Esperimento di Colladon

Il fisico Daniel Colladon dimostrò per primo, nel 1841, la riflessione interna totale della luce lungo un getto d'acqua. Un altro fisico, John Tyndall, ripeté successivamente la dimostrazione nelle sue popolari lezioni alla Royal Institution di Londra.
L'effetto citato è alla base dei concetti ispiratori delle fontane illuminate a fibra ottica, degli schermi dei computer e delle sonde mediche miniaturizzate, per citare alcune applicazioni.

Perché il liquido appare bianco nella bacinella? Perché, quando intercettiamo tutti e tre i raggi laser, vengono stimolati i tre i recettori del colore sui coni della retina (rosso, verde e blu)*. I coni sono, infatti, le cellule della retina, responsabili della visione a colori, ma sensibili solo a luci piuttosto intense.

I video display  producono immagini nello stesso modo, modulando la luminosità di piccoli emettitori rosso, verde e blu su tutto lo schermo.

Formazione del bianco per sintesi additiva del rosso, del verde e del blu

Lettura consigliata: Daniel Colladon and the origin of the light guiding.

*Laser e ottica geometrica per approfondire (un ringraziamento a Marco Casolino per la segnalazione del suo articolo)


*Sintesi Additiva e Sistema RGB [Fonte]

I tre colori principali che siamo in grado di percepire sono il rosso, il verde e il blu (RGB: Red, Green, Blue). Questi tre colori sono rappresentati concettualmente dalla sintesi additiva del colore.

Quando Newton scompose la luce bianca attraverso un prisma, identificò i sette colori principali derivanti dalla rifrazione: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violetto. Lo spettro della luce visibile mostra tre bande di colori predominanti: il rosso (R), il verde (G) e il blu (B), i colori primari additivi. Se sovrapponiamo tre fasci di luce di questi tre colori (RGB) si ottiene la luce bianca (W). Dalla sovrapposizione di due luci colorate si ottiene il ciano (C), il magenta (M) e il giallo (Y), i colori primari sottrattivi.

Il modello RGB è stato descritto nel 1931 dalla CIE (Commission Internationale de l’Éclairage). La sommatoria delle tre principali lunghezze d’onda, rossa, verde e blu, dà origine a tutti gli altri colori. E’ necessario specificare che tinte come il nero, il marrone e i grigi sono il risultato di una diminuzione di luminosità nel colore.

Il sistema RGB è utilizzato moltissimo in illuminazione. L’immagine sugli schermi si basa sulla radiazione luminosa e si forma per sintesi additiva. Infatti, grazie a questo principio, funzionano il tubo catodico dei televisori e la definizione dei colori dei monitor e dei proiettori.

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Fonte: NewScientist