Vol. 2° -  XXV.1.1.

Equilibrio cromatico

La luce visibile viene generata dalle regioni più esterne degli atomi quando essi vengono riscaldati. Ogni atomo è costituito da una nuvola di elettroni che orbita attorno a un nucleo centrale e il numero di elettroni per ogni orbita è limitato.

Quando un materiale viene riscaldato, gli atomi che lo compongono cominciano a vibrare più rapidamente, urtandosi a vicenda con più forza, di modo che alcuni elettroni possono saltare verso orbite di maggior energia, assorbendo in questa fase energia termica. Nel momento successivo ricadono nei posti vacanti che si erano creati ai livelli inferiori, liberando energia. Quest’ultima appare sotto forma di radiazione elettromagnetica che si propaga allontanandosi dall’atomo.

Dal momento che varia la quantità di energia liberata da un elettrone durante la sua ricaduta, varia pure il colore della radiazione emessa. Se viene liberata una quantità relativamente grande di energia, si origina una luce blu o ultravioletta. Un salto che implichi un’energia inferiore dà luogo all’emissione di luce rossa o infrarossa. In ogni caso tutti i colori della luce visibile, insieme alle radiazioni infrarosse e ultraviolette, rappresentano soltanto una piccola parte della banda di radiazioni, che si estende dai raggi X di alta energia alle onde radio di bassa energia.

La misurazione dei vari colori presenti nella luce visibile varia tra una sorgente luminosa e l’altra. In fotografia - e anche su certe lampadine moderne - l’insieme delle radiazioni emesse da un certo tipo di luce viene spesso descritto in termini di temperatura di colore, espressa in Kelvin (K), unità scientifica internazionale per la misurazione della temperatura. Per trasformare in gradi centigradi una temperatura espressa in Kelvin, basta semplicemente sottrarre 273.

Si immagini un pezzo di ferro che venga riscaldato iniziando dalla temperatura ambiente. Portato a 1.000 K, il ferro emette una gamma piuttosto estesa di lunghezze d’onda, la maggior parte delle quali è compresa nella zona dell’infrarosso, percepita sotto forma di calore.

Quando il ferro è riscaldato a 3.000 K, continua a emettere radiazioni di ogni specie, una parte delle quali è sotto forma di luce visibile, sufficiente a far risplendere il ferro. Tuttavia, la maggior parte dell’emissione si trova ancora nella zona dell’infrarosso e in proporzione la luce emessa contiene una maggior quantità di radiazioni rosse rispetto alla luce del sole.

Quando il ferro è riscaldato a 6.000 K, all’incirca la temperatura della superficie del sole, la maggior parte della radiazione si trova entro lo spettro visibile, con prevalenza del blu-verde. All’occhio, il ferro brilla di luce bianca calda.

Se il ferro viene riscaldato sino all’evaporazione e il vapore viene portato a 20.000 K, temperatura che corrisponde a quella di alcune fra le stelle più calde, il valore di picco verrà a trovarsi nell’ultravioletto. A occhio nudo il vapore apparirà di un vivido colore blu. Poiché in certe condizioni la luce blu del cielo è caratterizzata da uno spettro analogo, si dirà che essa possiede una temperatura di colore di 20.000 K. Questo valore non ha relazione alcuna con la reale temperatura dell’aria a qualsiasi altitudine, perché la luce del cielo non viene emessa dai gas contenuti nell’aria, bensì viene da essi diffusa.

A mezzogiorno di una giornata serena il colore della luce del cielo - non la luce solare diretta - è influenzato dalla diffusione da parte delle singole molecole dell’aria. Una piccola percentuale di luce solare viene assorbita e immediatamente di nuovo irradiata da una molecola in tutte le direzioni: la luce blu viene diffusa in misura molto maggiore del rosso, e la luce ultravioletta in misura ancora superiore.

Quando l’atmosfera è satura di vapor acqueo, di particelle di polvere o smog, sono di nuovo le lunghezze d’onda più corte a essere maggiormente influenzate. Ma siccome queste particelle assorbono un po’ di blu, la luce proveniente da un cielo coperto è meno blu di quella proveniente da un cielo sereno e ha una temperatura di colore di circa 9.000 K.

La luce trasmessa dalle nuvole ha ancora una minor preponderanza di blu. Le pellicole a colori per luce diurna sono tarate per un miscuglio di luce solare diretta e luce proveniente dal cielo sereno, con qualche nuvola bianca.