4. Newton: il fenomeno della dispersione della luce
Per capire in che modo avviene la dispersione della luce, facciamo un passo indietro nella storia, verso Newton. Egli scoprì che quando un raggio di luce bianca entra in un prisma di vetro, le varie componenti cromatiche subiscono una rifrazione che è diversa per ciascuna di esse. [ Fig. 3 ]
[ Fig. 4 ] Le sei gamme principali dello spettro dell'iride, suddivise in tonalità intermedie. A destra è mostrata la loro luminosità per l'occhio umano adattato alla luce diurna, espressa in percento del suo valore massimo, che si ha a 555 nm. La curva dice che a 610 nm sul lato del rosso e a 510 sul lato del blu, la sensibilità dell'occhio si è già ridotta alla metà. Si noti anche che la sensibilità nel violetto e nel rosso profondo è decine di volte più bassa che nella zona gialol-verde.
In altre parole, ogni colore subisce una deviazione della propria direzione di marcia che risulta essere tanto più grande quanto più piccola è la lunghezza d'onda che gli corrisponde. Così il rosso devia molto meno del violetto, mentre gli altri colori hanno un comportamento intermedio. Lo stesso fenomeno si ripete all'uscita del prisma, in modo che su di uno schermo posto dopo il prisma si osserva che la luce è sparpagliata a ventaglio, colore per colore, su una vasta zona. Newton riuscì anche a ricombinare i colori, così da ripristinare il fascio di luce bianca: gli bastò farli ripassare attraverso un secondo prisma uguale al primo, ma capovolto, il quale aveva il compito di "disfare" l'effetto della dispersione.
Sebbene il numero dei colori dispersi sia infinito, perché possiamo pensare di suddividere l'intervallo di lunghezza d'onda tra 380 e 760 nm in intervalli più piccoli, la sensazione visiva per l'occhio si può ridurre a sei famiglie di colori principali, i colori dell'iride: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro e violetto. In realtà, Newton parlò di sette colori, perché tra l'azzurro e il violetto credette di distinguere anche l'indaco, influenzato dalla convinzione che la natura preferisce esprimersi attraverso il numero sette, a quel tempo considerato il numero perfetto.
[ Fig. 3 ] Il fenomeno della dispersione della luce come si osserva facendo passare un fascio di luce bianca attraverso un prisma di vetro. I colori dell'iride appaiono separati: tra tutti il rosso risulta il meno deviato rispetto alla direzione del fascio incidente, il violetto il più deviato.
5. I sei colori dell'iride
I sei colori dell'iride cadono negli intervalli di lunghezza d'onda, e frequenza, riportati nella [ Fig. 4 ].
Per completezza sono state riportate anche alcune suddivisioni per le principali tinte intermedie ed è stata indicata la curva di luminosità per l'occhio umano adattato alla luce diurna.
I colori dello schema e tutte le loro gradazioni intermedie, sono detti colori spettrali. Ognuno di essi è un esempio di luce monocromatica; d'altra parte, mescolando tra loro due o più luci monocromatiche di diverso colore spettrale, di solito si ottiene una luce che al nostro occhio ha anch'essa l'apparenza di un colore spettrale, diverso da quelli di partenza.
E' noto che tutte le gradazioni tra blu e verde, o giallo e verde, che nello spettro solare corrispondono ciascuna ad una precisa lunghezza d'onda intermedia tra le due, si possono ottenere anche mescolando la coppia di colori in proporzioni diverse. Così blu e giallo insieme, a seconda di come vengono miscelati, danno tutta la gamma dei verdi, come rosso e giallo danno gli arancioni, rosso e verde i gialli (o il marrone, che è un giallo di bassa luminosità), e così via.
Ma c'è un'eccezione: una mescolanza di rosso e di blu non produce una sensazione di colore equivalente a quella di una lunghezza d'onda intermedia, altrimenti si dovrebbe ottenere qualcosa nella regione del giallo o del verde. Si ottiene invece la famiglia dei viola, in tutte le sue gradazioni. Colori così ottenuti non sono quindi colori spettrali.
Il viola, curiosamente, produce sul nostro occhio una sensazione di colore abbastanza simile al colore spettrale chiamato violetto, che ha una lunghezza d'onda più alta, assente da qualsiasi miscela di rosso e di blu. Non è identico, naturalmente, ma può essere con esso confuso. Ai fini dell'analisi di armonia dei colori si suole prendere il viola come anello di congiunzione che permette di chiudere su se stessa in modo ciclico la gamma dei colori spettrali.