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2 Informazioni teoriche generali 2

a cura di Salvatore Mancinelli

Illuminotecnica teatrale

5 Set
2017
08:55

Fenomeni di base

Quando la luce bianca nel suo propagarsi colpisce un ostacolo, si verificano i seguenti fenomeni:
- attraversamento, se l'ostacolo è trasparente e il colore della luce dopo l'attraversamento sarà quello del corpo attraversato;
- assorbimento, se l'ostacolo è nero opaco, comunque scuro;
- riflessione, che può essere totale se l'ostacolo è bianco, selettiva se l'ostacolo è colorato. In questo caso si rifletterà solo la lunghezza relativa a quel colore e saranno assorbite tutte le altre.
Ecco perché vediamo il mondo colorato.

Quando una luce monocromatica colpisce un ostacolo si verificano i seguenti fenomeni:
- attraversamento, se l'ostacolo è trasparente e del colore della luce incidente, altrimenti la luce viene assorbita come con i corpi opachi o modificata nel colore per sintesi sottrattiva, di cui si tratterà più avanti;
- assorbimento, se l'ostacolo è nero opaco, comunque scuro;
- riflessione, se l'ostacolo è del colore della luce incidente, altrimenti lo vedremo nero o comunque scuro come se fosse un corpo opaco. Se il corpo è bianco la riflessione avrà il colore della luce incidente.
Da ciò si afferma il principio per cui per vedere i colori degli oggetti è indispensabile che la luce che li colpisce contenga la lunghezza d'onda relativa a quel o quei colori di cui l'oggetto è portatore. Così come è corretto affermare che la luce bianca è quella che ci permette di esplorare l'intero mondo cromatico.

 

Poiché la riflessione è il fenomeno fisico che più eccita il nostro occhio, approfondiamolo. La riflessione dipende da:
- quantità della luce incidente, cioè che colpisce l'oggetto;
- angolo d'incidenza della luce, cioè posizione della sorgente luminosa rispetto all'oggetto. L'angolo incidente è uguale all'angolo riflesso;
- colore della luce incidente e del corpo illuminato, cioè la luce riflessa illumina rimbalzando lo spazio circostante e quindi diventa essa stessa sorgente di luce influenzando profondamente le ombre e la cromaticità dell'insieme, cioè l'ambiente. La luce riflessa come tale segue le stesse leggi della luce diretta quindi può essere assorbita e riflessa a sua volta, con ombre e penombre di cui tratteremo più avanti;
- tipologia/superficie del materiale illuminato. Se è liscia e lucida, si avrà una riflessione speculare tipica degli specchi, concentrata nella direzione derivante dall'angolo d'incidenza. Se porosa, scabra e opaca, si avrà una riflessione diffusa e riverberata morbidamente intorno.

La tabella riporta gli indici di riflessione di alcuni materiali, indicando in percentuale quanta, della luce incidente, viene riflessa.

Superficie Forma della riflessione Riflessione in percentuale della luce incidente

Carbonato di magnesio

diffusa 93-98%
Neve mista 93%
Intonaco (calce) bianco diffusa 90-92%
Argento lucidato speculare 87-92%
Alluminio o argento su vetro speculare 80-90%
Vernice bianca diffusa 75-88%
Fogli d'alluminio speculare 85-87%
Carta bianca da filtro diffusa 80-85%
Carta bianca patinata mista 80%
Carta assorbente bianca diffusa 70-80%
Alluminio ossidato anodicamente mista 70-80%
Porcellana bianca lucidata mista 60-80%
Porcellana bianca opaca diffusa 60-80%
Acciaio smaltato bianco mista 60-70%
Cromo lucidato speculare 62-67%
Acciao inossidabile lucidato speculare 55-65%
Nichelio speculare 60-63%
Carta bianca ordinaria diffusa 60%
Cromo opaco mista 50-60%
Marmo diffusa 40-60%
Tela bianca diffusa 30-60%
Alluminio commerciale speculare 53-55%
Legno bianco di quercia diffusa 25-35%
Intonaco di calcestruzzo diffusa 20-30%
Carta velina diffusa 22%
Laterizi (mattoni) diffusa 10-15%
Legno di quercia scura diffusa 10-15%
Inchostro tipografico nero diffusa 10%
Vetro speculare 8-10%
Carta da disegno nera diffusa 5-6%
Nero fotografico su carta mat diffusa 6%
Nero fumo diffusa 1-3%
Nero fotografico su carta lucida mista 2%
Inchiostro di China su carta diffuso 2%
Tela nera diffusa 1-1,5%
Legno impregnato nero diffusa 1%
Velluto nero diffusa 0,4%

 

La rifrazione si verifica quando la luce, attraversando corpi trasparenti, subisce deviazioni di percorso che dipendono dalla densità ottica del mezzo, dalla natura chimico-fisica, dallo spessore, dalla forma delle superfici di entrata e uscita della luce, dal colore della luce e dall'angolo d'incidenza.
Questo fenomeno è alla base della branca dell'ottica che studia le lenti/obiettivi.

Le figure che seguono esemplificano quanto descritto circa i fenomeni di base.

 

Ombre e penombre

La luce produce ombre ed è il rapporto luce/ombra che genera la sensazione di forma, aspetto, spessore, profondità, carattere, movimento, eccetera.
Esistono vari tipi di ombre:
- ombre proprie: sono quelle connaturate con la forma del corpo;
- ombre portate: sono quelle che il corpo proietta intorno in direzione opposta alla luce che lo colpisce;
- ombre scure e nette: sono quelle prodotte da sorgenti di luce concentrata, intensa rispetto ad altre luci e riflessioni, relativamente distanti dal soggetto e questo vicino alla superluce dove si forma l'ombra portata (atmosfere drammatiche).
- ombre sfumate e morbide: sono quelle prodotte da sorgenti di luce diffusa e investite da luce riflessa (atmosfere romantiche).
- penombra: è la zona sfumata nel passaggio ombra/luce; è prodotta dal fatto che l'oggetto è illuminato da più sorgenti e direzioni e dalle riflessioni.

 

Parametri fisici/fotometrici

Per il carattere della trattazione memorizziamo solo grandezze che sono alla base dell'approccio per le applicazioni pratiche:
- candela: flusso di luce irradiato da una sorgente in una determinata direzione (simbolo I - intensità)
- Lumen: flusso luminoso emesso da una sorgente (simbolo ¿).
- Lux: illuminamento prodotto da una sorgente luminosa (simbolo E - base di calcolo per progetti di luce).

Data una sorgente caratterizzata da un'emissione luminosa espressa in lumen, l'illuminamento normale a una superficie varia inversamente al quadrato della distanza e inversamente all'area della superficie stessa con le relazioni semplificate:
- Lux = flusso/distanza al quadrato (espressa in metri)
- Lux = flusso/area superficie (espressa in mt2)

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