ONDA ARMONICA Ampiezza (A): massima elongazione dalla posizione di equilibrio. Lunghezza d’onda (l): distanza fra due creste (punti in fase). Frequenza (n): oscillazioni al secondo di un punto. ln = v: velocità di propagazione. Un’onda trasmette energia.

Un’onda elettromagnetica è costituita da un campo elettrico e da un campo magnetico che oscillano con la stessa frequenza e si propagano nello spazio alla velocità della luce c = 300 000 000 m/s Le sorgenti delle onde elettromagnetiche sono cariche elettriche messe in vibrazione. La frequenza di vibrazione delle cariche determina la frequenza dell’onda e quindi la sua lunghezza d’onda

Un raggio di luce che incontra un materiale può subire diverse modificazioni Riflessione Rifrazione Assorbimento Diffusione

La rifrazione è legata ad un parametro detto indice di rifrazione (n). Un raggio di luce che incide la superficie di un mezzo trasparente viene parzialmente riflesso e parzialmente rifratto (cambia direzione nel nuovo mezzo) La rifrazione è legata ad un parametro detto indice di rifrazione (n). Quando un raggio di luce passa da un mezzo a basso indice in un mezzo ad alto indice l’angolo con la perpendicolare diminuisce, e viceversa

Quando si passa da un mezzo ad alto indice in un mezzo a basso indice, oltre un certo angolo di incidenza il raggio di luce non riesce ad attraversare la superficie di separazione e rimane nel mezzo di partenza Questo fenomeno viene chiamato riflessione totale e sta alla base del funzionamento delle fibre ottiche per le telecomunicazioni

L’indice di rifrazione di un materiale dipende dalla lunghezza d’onda della luce. Una luce bianca che attraversa un prisma viene dispersa nelle sue componenti perché ognuna ha un angolo diverso di rifrazione.

Si dice riflettanza la percentuale dell’intensità della luce incidente che viene riflessa Composto n Acqua 1.33 Vetro 1.51 SiO2 1.46 Polistirene 1.59 TiO2 2.90 Polietilene 1.52 Aria 1.00 Diamante 2.42 Si dice trasmittanza la percentuale dell’intensità della luce incidente che viene trasmessa All’aumentare dell’indice di rifrazione aumenta la percentuale di luce riflessa e diminuisce la percentuale di luce trasmessa

MISURE DI TRASMITTANZA Schema di uno spettrofotometro.

MISURE DI RIFLETTANZA

L’oro riflette buona parte dello spettro rosso Lo spettro dell’alluminio è relativamente piatto L’oro riflette buona parte dello spettro rosso

La luce può cambiare direzione anche a causa di disomogeneità. Una superficie non levigata a specchio riflette la luce in tutte le direzioni. Più è rugosa la superficie più è diffusa la riflessione. La percentuale di luce diffusa in tutte le direzioni (compresa quella speculare) viene chiamata riflettanza diffusa.

Il fenomeno viene chiamato diffusione o scattering. Quando la luce incontra piccole disomogeneità (grani, bolle, zone a composizione diversa…) viene ridistribuita in tutte le direzioni. Il fenomeno viene chiamato diffusione o scattering. Gli oggetti traslucidi sono costituiti da disomogeneità che diffondono la luce. Se la diffusione è particolarmente elevata l’oggetto può diventare opaco, cioè tutta la luce viene deviata dal suo percorso.

Nano e microparticelle metalliche inglobate in vetri presentano bande di estinzione dovute allo scattering che danno colori caratteristici. Ag Au

RIFLETTANZA DIFFUSA L’effetto della riflettanza diffusa diminuisce l’intensità della riflessione speculare all’aumentare del grado di rugosità della superficie.

Gli atomi hanno spettri di assorbimento o emissione a frequenze (o lunghezze d’onda) ben definite e caratteristiche di ciascun elemento Assorbimento Emissione

In presenza di certi composti la luce viene assorbita dalle cariche elettroniche degli atomi o dei gruppi molecolari del composto. SiO2 vetro 155-160 nm GeO2 vetro 200 nm B2O3 vetro 172 nm P2O3 vetro 145 nm Al2O3 cristallo 145 nm La maggior parte degli ossidi puri è trasparente perché assorbe la luce solo per lunghezze d’onda inferiori a certi valori che cadono nell’ultravioletto. Altri composti tagliano lo spettro a lunghezze d’onda maggiori, presentando colorazioni dipendenti dalla lunghezza d’onda di taglio. Cristalli di CdSxSe1-x.

In altri casi l’assorbimento è legato a impurezze che assorbono selettivamente alcuni intervalli della radiazione visibile. Cr3+ (i.e. Cr3+ in Rubino e Smeraldo) Blu e Verde del Cu2+ (i.e. malachite, turchese) Blu del Co2+ (i.e. Al2CoO4, azzurite) Fe2+  Ti4+ nello zaffiro blu Fe2+  Fe3+ nel blu di prussia O2-  Cr6+ in BaCrO4 B N Stesse impurezze possono dare effetti diversi in composti diversi. Malachite (green) Cu2CO3(OH)2 Turquoise (blue-green) CuAl6(PO4)(OH)8*4H2O Azurite (blue) Cu3(CO3)2(OH)2 Cr3+ in Be3Al2Si6O18 (berillo) = SMERALDO Cr3+ in Al2O3 (corindone) = RUBINO

PIGMENTI Pb3O4 Minio Piombo-Stagno Giallo ocre Pb2SnO4 Fe(OH)3 Malachite CuCO3.Cu(OH)2 Viola cobalto Co3(PO4)2 o Co3(AsO4)2 Ossido di titanio anatase TiO2

IL COLORE Il colore è una percezione soggettiva di uno stimolo oggettivo dato all’occhio dalla radiazione elettromagnetica visibile Il colore viene sempre classificato o quantificato con tre parametri. Ad esempio TINTA, LUMINOSITA’ e SATURAZIONE

La TINTA (HUE) indica una famiglia di colori La LUMINOSITA’ non è una proprietà cromatica. La SATURAZIONE indica la pienezza di un colore

La seconda componente fisica è la curva di riflettanza della superficie. Diverse curve di riflettanza danno diverse sensazioni di colore.

Un materiale acquista colore quando assorbe o riflette selettivamente una porzione dello spettro visibile. UV 100-400 nm Violetto 400-425 nm Blu 425-492 nm Verde 492-575 nm Giallo 575-585 nm Arancio 585-647 nm Rosso 647-700 nm Near IR 10,000-700 nm Rosso Viola Arancio Blu Giallo Verde Se un materiale assorbe un colore della ruota appare del colore opposto.

La sensibilità dell’occhio umano al colore dipende da BASTONCELLI e CONI. I BASTONCELLI sono sensibili alla luce, e agiscono principalmente a basse illuminazioni I CONI sono di tre tipi, con tre diverse sensibilità spettrali alla luce Complessivamente la curva di sensibilità alla luminosità dell’occhio umano ha una curva a campana con un massimo a 555 nm

I colori primari sottrattivi sono alla base dei pigmenti I colori primari additivi sono alla base dei sistemi di illuminazione I colori primari sottrattivi sono alla base dei pigmenti

CIE

Spazio uniforma dal punto di vista della percezione. Molto usato. CIEL*a*b* Spazio uniforma dal punto di vista della percezione. Molto usato.

SISTEMA DI MUNSELL Hue: Cinque tonalità principali e cinque tonalità intermedie. Value: da 0 (nero) a 10 (bianco). Chroma: fino a 16 step dal grigio neutro al colore saturo