Visualizzazioni totali

La percezione del colore: dai fotoni ai neuroni

Abbiamo già parlato del colore e della sua importanza nel mondo dell’arte. Oggi proveremo ad indagare i fenomeni che sono alla base della percezione del colore, soffermandoci inoltre sul modo in cui il nostro cervello è in grado di riconoscerlo. 
Colore e luce sono intimamente collegati e quest’ultima è indispensabile per far sì che l’occhio umano possa percepire il colore in quanto tale. La luce è una particolare radiazione elettromagnetica le cui lunghezze d’onda sono per noi visibili grazie alla “traduzione” effettuata dal nostro cervello che, per l’appunto, trasforma queste lunghezze d’onda in segnali elettrochimici. In realtà, lo spettro del visibile è una porzione molto ristretta dell’intero spettro delle radiazioni elettromagnetiche: le lunghezze d’onda percepibili dall’occhio umano corrispondono ai colori dell’arcobaleno e vanno dai 380 ai 760 nanometri (Fig.1). 

Figura 1: Spettro della radiazione elettromagnetica visibile. Credits: matematicamente.it

Dunque, cosa determina il colore di un oggetto? La luce, incidendo su un oggetto, può essere trasmessa (ovvero l’oggetto appare trasparente alla luce), assorbita (cioè l’oggetto può trattenere alcune componenti cromatiche) o riflessa (ovvero diffusa in varie direzioni).
L’oggetto risulterà di un determinato colore a seconda della capacità della sua superficie di assorbire la luce incidente, riflettendo verso l’osservatore le lunghezze d’onda non assorbite; bisogna quindi guardare alla curva di riflessione del corpo. Un oggetto rosso avrà ad esempio uno spettro di riflessione con un picco nella zona delle lunghezze d'onda lunghe. Analogamente, se un corpo riflette tutte le lunghezze d’onda appare bianco; se assorbe tutta la radiazione elettromagnetica risulterà nero.
La responsabilità dell’assorbimento va ricercata nella struttura dell’atomo. Semplificando molto la questione, gli elettroni di un atomo possono disporsi solo a determinate energie discrete, dipendenti dal tipo di atomo, occupando dapprima gli strati più interni della struttura atomica, ad energia più bassa, fino a quelli più esterni ed energetici.
In condizioni normali gli elettroni si dispongono nello stato di minima energia. Quando la radiazione colpisce un atomo, se l'energia dei fotoni è uguale alla differenza fra l'energia dello stato eccitato e quella dello stato fondamentale, la radiazione viene assorbita e l’atomo passa allo stato eccitato. La lunghezza d’onda del fotone assorbito è determinata dalla relazione:

ΔE = hc/λ

Dove ΔE è la differenza di energia tra lo stato fondamentale e quello eccitato, h è la costante di Plank (6.626 x 10-34Js) e c la velocità della luce.

Dunque, l’assorbimento della luce nella transizione di elettroni fra livelli energetici è responsabile  della visione del colore: solamente i fotoni che permettono la transizione tra le bande energetiche degli elettroni saranno assorbiti. Ma in che modo il nostro sistema nervoso codifica i colori?
Innanzitutto, non siamo in grado di percepire le singole lunghezze d’onda bensì soltanto la loro risultante psicologico, ovvero una radiazione blu ed una rossa saranno percepire viola, senza poter distinguere i costituenti. L’intensità luminosa è invece dovuta al numero di fotoni che colpiscono il fondo dell’occhio. I recettori presenti nella retina sono di quattro tipi: i bastoncelli, sensibili alla bassa illuminazione; tre tipi di coni in grado di riconoscere ciascuno corrispondente alla percezione dei rossi, dei verdi e dei blu. La percezione del colore nel cervello è quindi articolata in tre parti: la corteccia visiva primaria, chiamata V1, valuta la lunghezza d’onda e smista l’informazione proveniente dalla retina; in V4 vengono poi valutate le tinte rispetto ai contorni e ai colori vicini, distinguendo le aree caratterizzate dalla medesima costanza cromatica. Infine, in più zone, come la corteccia temporale inferiore e l’ippocampo, avviene un controllo cromatico basato sulla memoria. 
I fotoni consentono quindi all'occhio umano di percepire milioni di sfumature cromatiche, eppure il cervello, attraverso l'informazione mediata dai neuroni, riesce a codificarne in un insieme discreto di colori.

Alessandra e Francesca
Riferimenti bibliografici:
R. Falcinelli, Cromorama, Einausi. Stile Libero Extra (2017).
Grant R. Fowles, Introduction to modern optics, Dover(1989).

Commenti

Etichette

Emanuele Dell'Aglio Pigmenti Metalli Silvia Soncin Chimica Conservazione Colore Film&Art Restauro Analisi Diagnostiche Diagnostica non invasiva Musei Resti Umani Tecniche non invasive UNESCO Carta Spettroscopia Spettroscopia Raman Datazione Elettrochimica Imaging Ceramica Degrado Film Lapidei Spettrometria di Massa Spettrometro di Massa Studi di provenienza Alessadra Virga Archeometria Arte Contemporanea Audiovisivi Bronzo Corrosione Dipinti ENEA Gemme Laser Libri Machine Learning Materiali Materiali di origine animale Museo News from Diagnostic World NfDW Papiri Picasso Piombo Pittura Rame Research for Cultural Heritage Sincrotrone Vetro Voltammetria di Microparticelle arte libro Adorazione dei Magi Alimenti Antropologia Archeoastronomia Artemisia Gentileschi Biodeterioramento Cervello Cinema Coloranti Costantino D'Orazio Dagherrotipia Data Science Diagnosta Egitto Ercolano Firenze Galleria degli Uffizi Gialli di cadmio Graphic Novel Inquinamento Atmosferico Legno Leonardo da Vinci Luce Mass Spectrometry Materiali cartacei Medioevo Memoria Michelangelo Microscopia Monitoraggio Nanomateriali Ottica Papiri carbonizzati Parchment Pellicole Prodotti innovativi Proteine Restauro digitale Rinascimento Roma SERS Storia del Restauro Strumenti musicali Tecnologie Termoluminescenza Van Gogh Vesuvio ZooMS acceleratori biologia calce cancro del bronzo dipinti ad olio inchiostri isotopi stabili leganti pulitura radiocarbonio raggi-X supporto scrittorio tecnica pittorica tessuti vegetali ANEDbc ANOVA ATR Ablation Actinobatteri Adriana Iuliano Affresco Alabastro Alberto Angela Ambiente Amedeo Modigliani Analisi degli Isotopi Stabili Analysis of variance Anton Cechov Antonio Stradivari Archeologia Giudiziaria Archeologia Invisibile Archeologia subacquea Archeology Archeomafie Argento Arsenico Arte Povera Arte moderna Artista Assorbimento Atacama Attribuzione Autobiografia Avorio Azzurrite Beatrice Luzi Benedetta Vitale Benzotriazolo Bible Bioprodotto Biopulitura Birra Blu Bolzano Book CERN CSGI Caffè Calchi Cammeo Cantiere Cappella Scrovegni Caravaggio segreto Casa del Bicentenario Ceprano Christie's Ciclo pittorico Cile Cina Cinquecento Cioccolato Cleaning Codice dei beni culturali Conservazione Preventiva Coppa di Licurgo Coronavirus Crimini contro il Patrimonio Culturale Cromatografia DESY DNA Datazione U-Th Datazione al radiocarbonio Declorazione Diamanti Diffrattometria Neutronica Dimorfismo Sessuale Donatello ESRF Edmond de Belamy Elementi in traccia Emanuele Imbucci Enrico Lo Verso Esposizione Eufronio FT-IR Falsificazione Fenici Ferro Fotocatalizzatori Fotoemissione Fotografia Fotoluminescenza Francesca Gherardi Frida Kahlo Fruizione Gaia Servadio Gesso Gioacchino Rossini Golden Lilium Gallery Goujian Gran Sasso Heinrich Schliemann Howard Carter INFN IRMS Idrogel Nanostrutturato Il viaggio a Reims Illuminazione Imaging XRF Inibitori Biologici Insetti Internet of Things Intervista Io sono fuoco Isabella Otto Italia Ivano Marescotti John Ruskin KHA LIF Laboratorio Laboratorio Arvedi di Diagnostica Non-Invasiva Lapislazzuli Laser Scanner Lazurite Leonardo MIUR Macchina di Antikythera Margaret Keane Marina Abramovic Marmo Matisse Maya Blu Mercurio MiBACT Michelangelo Buonarroti Michelangelo infinito Microclima Microscopia elettronica ESEM Microstruttura Mikhail Bulgakov Modelli tridimensionali Modigliani Modì Monetazione Romana Mozia Muoni Murex Brandaris Musei Vaticani Musei virtuali Museo Archeologico dell'Alto Adige Museo Egizio Nanocellulosa Nanotecnologie Nasiergel Nastri magnetici Neandertal Nopalgel Northumbria University Notre Dame de Paris Obvious Occhio Opera lirica Opera&Art Opificio delle Pietre Dure Ossidiane Ottica Non Lineare PIXE Padova Palmira Percezione Performance Pergamena Perkin Peste Petrografia Philippe Daverio Physically Based Renderer Piogge acide Pompei Porcellana Porpora Porpora di Tiro Potere Risolutivo Progetto Grande Rilevanza Italia - Messico RGB Rafael Parra Reazioni chimiche Reggia Rendering Repliche Research Riflessione Risoluzione Sacra Sindone Sali solubili Salvator Mundi Scientia ad Artem3 Seconda Armonica Sheele Sindone Sistina Smeraldo Sofia Podestà Solfatazione Spettroscopia FTIR Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica Sticky-Shed Syndrome Stonehenge Storia dell'arte Storie dell'arte Storie di Sant'Orsola Street art Strontium isotopes Strumenti ad arco TEM TLS Tecnica EVA Teleri Teoria del Restauro Terahertz The cleaner Titanio Tiziana Pasciuto. Tomografia Computerizzata (CT) Tomografia a Raggi X a Contrasto di Fase Turismo Tutankhamon Urina VIMP VMP Valentina Risdonne Venaria Reale Venezia Verde Vermeer Victoria and Albert Museum Vinegar Syndrome Vino Violini Viollet-le-Duc Visione Vittore Carpaccio William Turner Workshop XPS XRF Zooarchaeology Zucchero adesivi affreschi algoritmo ametista art bagnabilità cera ciclotrone cinabro cloro code colla collanti colorante colorante di sintesi cultural heritage dieta doratura escher foglia d'oro giallo indiano i colori dell'anima idrogel il gesto dell'arte illusioni ottiche marine reservoir effect mauveina minerali mosaico mostra nastri adesivi natura del materiale nerofumo oli siccativi origine animale origine vegetale oro particelle pelle pietre preziose processo fotossidativo proteomica protoni registri mortuari Milano rimozione rosso sintetici solubilità statistica storia del papiro storico dell'arte tempere tempere polisaccaridiche tempere proteiche tempo di presa tintura triangolo di Teas viola viscosità Ötzi
Mostra di più