La Fisica Quotidiana: Luci E Immagini (Riflessione Diffusa – Parte II)

Abbiamo detto nell’articolo precedente che la riflessione diffusa è quella per cui oggetti colpiti dalla luce bianca solare la riflettono in tutte le direzioni, contrariamente alla riflessione speculare (Fig. 1). Se la riflessione diffusa avviene inmodo uniforme per tutte le componenti cromatiche della luce bianca, allora si parla di riflessione acromatica. Essa è caratteristica delle superfici non ben levigate, tipicamente una parete intonacata, un foglio di carta, una distesa di neve o la superfice rugosa della Luna.

In questo articolo vogliamo parlare della diffusione cromatica

Le colorazioni in natura non sono conseguenza di particolari caratteristiche fisiche o chimiche degli oggetti, bensì delle modalità con le quali gli oggetti diffondono e/o assorbono in modo selettivo (ovvero non uniforme) le componenti cromatiche della luce.

La diffusione cromatica si ha in due circostanze:

La prima circostanza è la più comune e banale. Si ha quando il corpo assorbe selettivamente alcune componenti della luce bianca e riflette verso l’osservatore le altre componenti. E’ il caso di tutti gli oggetti colorati, carte, stoffe, plastiche, i colori della tavolozza, delle argille, delle foglie e così via. In questi casi la luce riflessa assume una colorazione perché è stata privata di alcune componenti cromatiche (o lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico visibile). La buccia dell’arancia, ad esempio, assorbe tuta la gamma dal violetto al verde, mentre riflette il giallo e il rosso (Fig. 2). E’ importante osservare che tutti i fenomeni che danno colorazione agli oggetti avvengono perché la lunghezza d’onda delle componenti della luce è molto più piccola della dimensione delle asperità superficiali degli oggetti (Fig. 2)

La seconda circostanza è molto più suggestiva e si ha quando la diffusione della luce avviene ad opera di corpuscoli aventi dimensioni più piccole della lunghezza d’onda della luce. L’esempio più noto è quello delle molecole atmosferiche, responsabili della colorazione del cielo a mezzogiorno o al tramonto….o alla colorazione del cielo visto dallo spazio privo di atmosfera (Fig. 3)

Per capire quello che succede ci avvaliamo della Fig. 4. Accade che nell’attraversare l’atmosfera le lunghezze d’onda più lunghe, cioè quelle verso il Rosso, sono facilitate nel loro cammino.

Possiamo dire in senso figurato che esse penetrano più facilmente perché “scavalcano” le piccole molecole dell’atmosfera. Al contrario, le lunghezze d’onda più corte, cioè quelle verso il Blu, rimbalzano sulle molecole, cioè si diffondono nello spazio circostante. Quindi l’osservatore A che guarda il cielo al tramonto, cioè quando i raggi solari devono attraversare un lungo tratto di atmosfera, vedrà una dominanza di rosso perché esso è passato indisturbato mentre le componenti verso il Blu saranno state diffuse, cioè sparpagliate in tutto lo spazio dando al cielo la colorazione Blu. L’osservatore B che guarda il cielo a mezzogiorno, cioè quando lo strato di atmosfera attraversato dai raggi solari è molto più breve, vedrà una dominanza di Verde-Giallo-Rosso con un po’ di Blu, cioè sostanzialmente luce bianca e un cielo Azzurro perché resta sempre il fenomeno della diffusione del Blu, sebbene in misura meno copiosa rispetto al caso tramonto.

Il colore del Sole al tramonto e il colore dell’arancia sono esiti finali uguali per l’occhio umano, ma i processi fisici sono del tutto differenti !!

Dove l’atmosfera è assente, non si ha il fenomeno della diffusione e quindi si può vedere la luce solo in direzione della sorgente, il Sole, mentre il resto del cielo rimarrà totalmente buio. Lo confermano le foto scattate dagli astronauti in orbita intorno alla Terra (Fig. 3).

…E la natura dà spettacolo di sè con il fenomeno della diffusione cromatica

Pensiamo allo spettacolo di certi laghi di montagna nelle cui acque si trovano disciolti sali minerali o minuscole particelle di roccia capaci di diffondere la luce. Se le particelle sono molto piccole predomina, come detto sopra, la diffusione delle componenti cromatiche verso il Blu che inducono una colorazione che può andare dall’azzurro cupo al verde smeraldo (Fig. 5 e 6).

La tinta del lago permane anche nel cattivo tempo, mostrando che non si tratta di semplice colorazione per riflessione del cielo, come avviene per il mare. Se invecele particelle sono grosse, caso in cui l’acqua è venuta a contatto per esempio con rocce arenarie che vi si sono in parte disciolte, la diffusione non ha marcate preferenze cromatiche e la luce rimane bianca, o al più celeste con riflessi argentati: uno splendido esempio di questa colorazione è il lago al Rifugio Vandelli nel gruppo dolomitico delle Sorapis (Fig. 7). L’azzurro intenso dei seracchi dei ghiacciai alpini o in quelli grandiosi della Patagonia (Fig. 8) trae anch’esso origine dalla diffusione cromatica ad opera dei piccoli cristalli di ghiaccio.

Un ultimo esempio è la foschia azzurrina che a volte si osserva, soprattutto all’alba e al tramonto, sopra le zone ricche di vegetazione o nelle valli di montagna, come per esempio la conca di Cortina d’Ampezzo in una calda giornata d’estate (Fig. 9). Le particelle diffondenti possono essere molecole di vapore d’acqua o molecole organiche che si sollevano dalla vegetazione.

Ma il viaggio non finisce qui. Proseguiremo con il fenomeno della Rifrazione della luce che è alla base dei misteriosi e affascinanti misteri dei miraggi, dell’arcobaleno e altro ancora….

Continua

Luigi Catalani nasce a Norma (LT) nel 1946. Si laurea in Ingegneria Elettronica con indirizzo Calcolatori e Controlli Automatici nel 1975. E’ assunto da una società romana leader nel settore della Meccanottica di precisione occupandosi di progettazione elettronica e software di sistemi di Aereofotogrammetria per applicazioni cartografiche civili e militari. Nel 1980 è assunto da una primaria azienda Aerospaziale italiana come dirigente del reparto progettazione e sviluppo di apparati avionici di bordo per aerei ed elicotteri militari e civili. Nel 1988 passa alle dipendenze di una società romana leader nel settore dei sistemi di difesa avionica con l’incarico di Project Manager per diversi contratti internazionali per lo sviluppo e produzione di apparati destinati alle aeronautiche di Italia, Germania, UK e Spagna. Nel 2007,nella stessa società, conclude la sua carriera in qualità di Responsabile Commerciale degli stessi contratti.

Condividi
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *