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materiale di studio
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Luce, colore e visione

La struttura concettuale

La modellizzazione degli aspetti fisici

 

1.Intensità   2.Colori   3.L'occhio, gli oggetti, l'aria

 

Vediamo più o meno "bene" a seconda che ci sia più o meno luce. A un primo livello, questa è una consapevolezza abbastanza diffusa, anche se non a tutti viene in mente che si può non vedere affatto se la luce è "troppo poca" (bambini, ma anche adulti, pensano che comunque un po' ci si possa vedere anche quando la luce manca del tutto) o è "troppa" ed abbaglia. Per contro, molti, basandosi sul fatto che azioni come il leggere o lo scrivere sono possibili solo nelle immediate vicinanze di una candela accesa, pensano che la luce resti circoscritta attorno allo stoppino che brucia per una distanza che indicano con un'apertura di braccia ...

Nell'espressione "vederci più o meno bene" sono contenuti molti aspetti, non sempre identificati spontaneamente, ma che possono essere facilmente fatti osservare: l'identificabilità di un oggetto, la sua separazione visiva dallo sfondo o da altri oggetti, il grado di "luminosità" con cui viene percepito, la brillantezza e la distinguibilità dei colori ... Luminosità e colori fanno parte degli aspetti modellizzati dalla fisica, che di nuovo richiedono un'interpretazione delle caratteristiche della luce, delle sorgenti primarie e secondarie, dell'occhio e delle loro mutue interazioni.


Perché da vicino non riesco a guardare l'uscita di un proiettore da diapositive acceso e da lontano ci riesco?


La modellizzazione delle caratteristiche della luce e della sua sorgente che dà ragione delle percezioni relative alla luminosità difficilmente costituisce oggetto di un percorso scolastico, nonostante che sia affrontabile sin dall'inizio sul piano osservativo, accessibile tecnologicamente1 e aggredibile cognitivamente già a livello di fine scuola primaria, dove può portare all'elaborazione iniziale di "modi di guardare" estremamente importanti sul piano scientifico2, in quanto costituiscono una condizione indispensabile per poter comprendere, nel triennio della scuola secondaria o a livello universitario, il significato delle operazioni matematiche (calcolo integrale e differenziale) che sono alla base del concetto fisico di campo (in particolare elettromagnetico).

Entro il biennio della scuola secondaria superiore si può arrivare alla costruzione delle variabili fotometriche fondamentali3, portando a compimento sul piano della formalizzazione matematica le osservazioni qualitative sulla variazione contemporanea di estensione ed intensità delle "macchie di luce" provocate su uno schermo da una torcia che viene via via avvicinata (o allontanata).


La prima figura evidenzia la ricostruzione della forma del fascio luminoso di una torcia nello spazio a partire dalla successione di macchie luminose illustrata nelle due immagini successive.


1 Esistono piccoli radiometri poco costosi e di facile uso che consentono di misurare l'intensità di illuminazione in un punto dello spazio.

2 Dal confronto fra quanto avviene alla luce di una torcia e al flusso d'acqua che esce dal manubrio di una doccia, si può per esempio iniziare a costruire e generalizzare una strategia di pensiero che consente di affrontare situazioni di flusso stazionario nelle quali si abbia una sorgente di qualcosa (l'acqua, la luce) che si propaga nello spazio durante il tempo, distinguendo e correlando grandezze estensive e grandezze intensive (dalla quantità totale di acqua/luce emessa durante l'intera attività della sorgente, alla quantità che passa ad un istante dato per un dato punto dello spazio e così via ...).

3 Intensità di una sorgente puntiforme, flusso luminoso, intensità di illuminazione in un punto. La costruzione di tali variabili può costituire un ottimo ambito per riflettere sul processo fisico di costruzione di grandezze misurabili, fondamentali e derivate.


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