La Fisica dei Colori

illustrazione di Matteo Sarlo
parole di Serena Pagliaroli

Ognuno di noi considera il colore come una scontata caratteristica propria degli oggetti. La percezione del colore è, invece, un fenomeno molto più complicato, che coinvolge la luce, la relazione occhio-cervello, i fenomeni di assorbimento, riflessione e rifrazione (legati alla diversa composizione chimico-fisica della materia). Schematicamente, noi vediamo perché

• alcuni oggetti emettono luce, altri invece semplicemente la riflettono;

• parte di questa luce arriva agli occhi, che trasmettono segnali nervosi al cervello;

• il cervello interpreta questi segnali.

In fisica, la luce è descritta come un fascio di particelle, chiamate fotoni, che viaggiano con una velocità pari a circa 300 000 km/s . Queste particelle vibrano con una certa frequenza, associata alla loro energia, e questo ci permette di interpretare la luce come un’ onda.
L’insieme delle frequenze della luce è racchiuso nello spettro elettromagnetico, di cui l’occhio umano riesce a distinguere solo le frequenze comprese i fra i 400 nanometri (luce ultravioletta) e i 700 nanometri (luce infrarossa), comunemente dette luce visibile. Ogni colore corrisponde esattamente ad una frequenza dello spettro visibile.
Il colore non è, dunque, una qualità dei corpi, ma della luce stessa.

Il primo a descrivere i colori in maniera scientifica e a collegarli alla luce fu Isaac Newton .
Nel 1666, Annus Mirabilis, lo scienziato inglese fece passare un raggio di luce bianca attraverso un prisma di vetro , ottenendo in uscita i vari colori dell’arcobaleno. Fu la dimostrazione che la luce bianca è tale perché composta da tutte le frequenze dello spettro visibile.
Più nel dettaglio, il colore bianco corrisponde all’assorbimento di tutte le frequenze e alla conseguente loro riemessione. Il colore nero, invece, corrisponde all’assorbimento di tutte le frequenze, senza che ne venga riemessa alcuna. Gli altri colori, infine, saranno caratterizzati da una parziale riemissione di alcune delle frequenze.

Ad Isaac Newton si deve anche il primo modello di rappresentazione dei colori: un disco con al centro il colore bianco e intorno i colori dell’arcobaleno (rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto).

Oltre ai sette colori del cerchio di Newton, detti colori spettrali , le diverse sfumature che vediamo in natura sono date dalla mescolanza di questi. In particolare, se si mescolano con diverse proporzioni i due colori agli estremi dello spettro visibile, rosso e violetto, otteniamo una gamma di colori non spettrali, chiamati porpore .

 La classificazione dei colori

 Lo studio dei colori ha da sempre affascinato non solo gli scienziati come Newton, ma anche e soprattutto gli artisti, che ne hanno fatto una ragione di vita. Così scrive Johannes Itten:

Il colore è vita, un mondo senza colori sembrerebbe morto. Come la fiamma produce la luce, la luce produce il colore. Come l’intonazione conferisce colore alla parola parlata, il colore conferisce un suono spiritualmente realizzato alla forma. (…) Cosa sarebbe il mondo senza colori? Un universo infelice di ombre.

 L’ Arte del colore (1961) è l’opera del pittore, scrittore e designer svizzero che idealizzò il cerchio cromatico , un’evoluzione del disco di Newton.
Itten sostiene che i nostri sensi valutano sempre e solo mediante confronti: “Riconosciamo che una linea è lunga soltanto quando essa è messa a confronto con una più corta. La stessa linea ci pare corta quando la paragoniamo ad una più lunga. Allo stesso modo, gli effetti cromatici possono venire potenziati o indeboliti dai colori che li contrastano.”
Studiando i caratteri e gli effetti cromatici più caratteristici, si possono stabilire sette distinti tipi di contrasto, con leggi tanto diverse da dover venire esaminati separatamente.

• Il contrasto di colori puri è il più semplice, in quanto basta accostare colori con il più alto punto di saturazione. Per saturazione (o purezza) intendiamo l’intensità di una specifica tonalità: una tinta molto satura ha un colore vivido e squillante, invece al diminuire della saturazione il colore diventa più debole e tende al grigio.

• Il contrasto di complementari riguarda le coppie di colori i cui pigmenti mescolati diano un grigio-nero neutro. Dal punto di vista fisico, invece, si dicono complementari due luci colorate, purché la loro miscela dia una luce bianca.

I complementari, per quanto contrari, si richiamano reciprocamente: giustapposti raggiungono il loro massimo grado di luminosità, mescolati si annullano nel grigio. Di ogni colore esiste un solo complementare. Nel disco cromatico di Itten, i complementari risultano diametralmente opposti.
Se si scompongono le coppie di complementari, si nota che in esse sono sempre contenuti i tre colori fondamentali (giallo, rosso e blu):

giallo/viola = giallo/rosso e blu

blu/arancio = blu/giallo e rosso

rosso/verde = rosso/giallo e blu

Poiché la combinazione di giallo, rosso e blu dà il grigio, anche la combinazione di due complementari darà il grigio.

• Il contrasto di chiaroscuro coinvolge colori con contrasti polari. Ad esempio, il bianco e nero sono polari da ogni punto di vista, ma fra di essi si sviluppa la gamma dei grigi e dei colori. Il grigio è un colore neutro, ma è facile portarlo a splendide tonalità. Può risultare da una miscela di bianco e nero, di giallo, rosso, blu e bianco o da una qualsiasi coppia di colori complementari.

• Il contrasto di freddo e caldo introduce, nel campo della percezione ottica dei colori, una componente termica. In un esperimento condotto in due diversi laboratori, tinteggiati rispettivamente in verde-blu e rosso-arancio, si è osservata una variazione anche di 3°- 4° nella sensibilità personale al freddo. Nel locale verde-blu le persone sensibili sentivano freddo a una temperatura di 15° , in quello rosso-arancio a 11° – 12°. Ciò dipende dal fatto, scientificamente accertato, che il verde-blu rallenta a circolazione sanguigna, mentre il rosso-arancio la attiva.
Un secondo esperimento venne fatto coinvolgendo gli animali. Una scuderia di cavalli da corsa fu divisa in due parti, di cui una venne dipinta in blu, l’altra in rosso-arancio. Nella zona blu i cavalli, dopo una corsa, si rilassavano molto più rapidamente, nella zona rossa rimanevano a lungo irrequieti. Inoltre la zona blu non era più infestata da mosche, numerose invece nella zona rossa.
I due esperimenti dimostrano l’importanza del contrasto di freddo e caldo nella tinteggiatura degli ambienti chiusi.

• Il contrasto di simultaneità è quel fenomeno per cui il nostro occhio, guardando un dato colore ne esige simultaneamente il suo complementare e, non ricevendolo, lo rappresenta da solo. Quest’ultimo colore non esiste nella realtà esterna, ma solo nella percezione cromatica della persona che guarda.

• Il contrasto di qualità riguarda il grado di purezza (o saturazione) dei colori.

• Il contrasto di quantità nasce dal reciproco rapporto quantitativo fra due o più colori, in modo che ci sia equilibrio fra di essi e nessuno risalti più dell’altro.

Nella sua Teoria dei colori, Goethe stabilisce una scala di luminosità e intensità dei colori in rapporto alle dimensioni del campo colorato.
Una classificazione più quantitativa dei colori viene introdotta da Albert Henry Munsell nel XX secolo. Il sistema è rappresentato da un cono 3 d in cui:

• la tonalità (hue) viene misurata in gradi su di un cerchio;

• la saturazione (chroma o saturation) si misura radialmente dall’asse neutro dei grigi verso l’esterno;

• la luminosità (lightness o value) si misura verticalmente sull’asse dei grigi dal colore nero al colore bianco.

Munsell determinò il posizionamento dei colori nel sistema misurando la risposta percettiva umana ai colori. I colori complementari si trovano opposti sulla circonferenza delle tonalità e la loro mescolanza genera il grigio della stessa luminosità. Inoltre, nel sistema Munsell non esiste un limite al valore di saturazione, in quanto questa dipende da come il colore viene percepito dall’occhio umano.

Una catalogazione più schematica, ma meno efficace, è rappresentata dal modello RGB, introdotto nel 1936 . Il nome deriva dai tre colori su cui si basa: R = Red (Rosso), G = Green (Verde) e B = Blue (Blu).

L’RGB è un modello additivo: unendo i tre colori con la loro intensità massima si ottiene il bianco, mentre la combinazione di due dei tre dà il ciano, il magenta e il giallo.
Ogni immagine visibile può essere scomposta, attraverso filtri o altre tecniche, in questi colori base che, miscelati tra loro, danno quasi tutto lo spettro dei colori visibili, ad eccezione delle porpore.
La scelta dei colori primari è dovuta al fatto che essi stimolano maggiormente il nostro occhio, che risponde più alla luce rossa, verde e blu ed è più sensibile alla luce verde-gialla e alle differenze di tonalità nella regione verde-arancione.

Il potere dei colori

Ma la società è condizionata dall’utilizzo di un colore piuttosto che un altro? Potrebbe sembrare strano ma esso ha un effetto incredibile sulle persone, sull’umore, la percezione e anche sulle scelte della nostra vita quotidiana.

In un articolo di Satyendra Singh, Impact of color on marketing , si fa notare come “Il colore sia onnipresente e sia una fonte di informazione. Le persone prendono una decisione entro 90 secondi dall’iniziale interazione che hanno con gli oggetti. Tra il 62% ed il 90% delle decisioni viene condizionata solamente in base al colore. Quindi, un uso controllato dei colori può contribuire ad influenzare umori e sentimenti, in maniera positiva o negativa, delle persone e, di conseguenza, il loro atteggiamento verso alcuni prodotti.”

Ad esempio, l’arancione viene spesso usato per rendere più invitanti quei prodotti che hanno un prezzo alto, perché psicologicamente li fa sembrare più convenienti. Il rosso, invece, è utilizzato nei fast food perché stimola l’appetito, mentre il blu toglie l’appetito. Al contrario servire il cibo in un piatto blu invoglia a mangiare, rispetto a servirlo in piatti bianchi.
Ancora, quando vediamo una figura politica in televisione, non facciamo particolarmente caso al colore del suo vestito, anche se spesso è stato accuratamente scelto. E per questo, se si indossa il colore blu, si trasmette tranquillità e calma perché stimola il cervello a rilasciare ormoni calmanti. Invece, se si indossa il colore rosso, si trasmette forza ed energia, perché stimola un veloce battito cardiaco ed accelera la respirazione.

Da un ulteriore studio, il Colour Assignments , è emerso che donne e uomini hanno preferenze diverse di colore. Gli uomini preferirebbero, infatti, colori come il blu, il verde e il nero, mentre meno graditi sarebbero il marrone, l’arancione e il viola. Le donne, invece, preferirebbero colori come il blu, il viola e il verde, mentre meno graditi sarebbero l’arancione, il marrone e il grigio.
Se parliamo di sfumature, gli uomini prediligono i colori accesi, mentre le donne i colori più tenui, i famosi colori pastello.
Inoltre, gli uomini sono più propensi a scegliere colori scuri, ovvero tonalità con un’aggiunta di nero, mentre le donne sono molto più ricettive ai colori chiari, cioè tonalità con un’aggiunta di bianco.

Le preferenze di colore differiscono anche a seconda dell’età (Color Psychology and Color Therapy di Birren e Faber). Birren afferma che “con la maturità si preferiscono colori con lunghezza d’onda corta (blu, verde, viola) piuttosto che colori con lunghezza d’onda più lunga (rosso, arancione e giallo)“. Il blu ed il rosso hanno, dunque, una preferenza elevata per tutta la vita, ma colori come il giallo sono molto apprezzati dai bambini e poco dagli adulti.
È quindi evidente come i colori della realtà che ci circonda condizionino continuamente la percezione che abbiamo di esso. Potremmo, persino, attribuire l’antipatia “a pelle” verso qualcuno o qualcosa in base al suo colore. Da oggi, quindi, attenzione ai colori che indossate!

Serena Pagliaroli ama il colore, la moda e i viaggi. Laureata in Fisica, racconta le sue leggi e curiosità da un’altra prospettiva.