Colore

Il meccanismo che determina la formazione dei colori per assorbimento della luce da parte delle diverse sostanze non è ancora del tutto chiaro; apparentemente dipende dalla struttura molecolare delle sostanze. Nel caso di composti organici, solo quelli in cui gli atomi di carbonio presentano legami non saturi (ovvero nei quali alcuni elettroni sono liberi di vibrare, e dunque di intercettare particolari lunghezze d'onda della luce) sono colorati, e il loro colore può essere modificato per mezzo di reazioni chimiche (vedi Chimica organica). I composti inorganici sono invece generalmente incolori in soluzione o allo stato liquido, a eccezione di quelli contenenti gli elementi di transizione.

Si può avere colorazione anche per cause diverse dall'assorbimento della luce. I colori della madreperla o delle bolle di sapone, ad esempio, sono dovuti al fenomeno dell'interferenza. Alcuni cristalli mostrano una colorazione diversa quando varia l'angolo di incidenza del fascio di luce sulla loro superficie (il fenomeno è detto pleocroismo). Diverse sostanze inoltre mostrano una colorazione diversa a seconda che la luce sia trasmessa o riflessa; così una sottilissima lamina d'oro, gialla nella luce riflessa, appare verde alla luce trasmessa. Il 'fuoco' di certe gemme, in modo particolare del diamante, è dovuto alla dispersione della luce bianca nelle sue componenti spettrali, esattamente come si verifica nel prisma. Alcune sostanze, se illuminate con una luce monocromatica, assorbono il colore a essa associato ed emettono una radiazione diversa, sempre di lunghezza d'onda maggiore; questo fenomeno è detto fluorescenza, oppure, nel caso particolare in cui l'emissione sia ritardata, fosforescenza. Il blu del cielo è dovuto alla diffusione, da parte delle molecole dei gas atmosferici, delle componenti blu a corta lunghezza d'onda della luce bianca proveniente dal Sole. Un'analoga diffusione si nota nella sala buia di un cinema: visto di lato, il fascio di luce del proiettore appare blu a causa della polvere e delle particelle di fumo sospese nell'aria che diffondono i raggi luminosi.

Tuttavia, la nostra percezione dei colori delle diverse parti di una scena non dipende unicamente dalla composizione fisica della radiazione luminosa che viene riflessa dagli oggetti visibili. Quando portiamo un corpo dalla luce artificiale, che contiene una componente dominante rossa, alla luce del giorno, che contiene invece una quantità maggiore di luce blu, la composizione della luce riflessa, o diffusa, dalla superficie del corpo varia notevolmente. Tuttavia solo in alcuni casi notiamo un reale cambiamento nei colori del corpo. Questa 'costanza del colore' è dovuta alla capacità del sistema occhio-cervello di confrontare le informazioni cromatiche provenienti da tutte le parti del corpo. Edwin Herbert Land, il fisico statunitense che inventò il sistema di fotografia 'istantanea' Polaroid, ha dimostrato la complessità enorme delle valutazioni che la 'retinex' (come egli chiama il sistema retina-corteccia) esegue per rivelare le variazioni di illuminazione e per compensarle, al fine di mantenere la costanza dei colori.

L'occhio e il cervello possono 'ricostruire' i colori da pochissime informazioni. Land fotografò con pellicola in bianco e nero due volte la stessa scena, una volta illuminata con luce rossa e una volta con luce verde. Quando proiettò le due diapositive sullo stesso schermo, usando per la prima un proiettore a luce rossa e per la seconda un proiettore a luce verde, apparve una riproduzione con tutti i colori. Lo stesso fenomeno si verificò usando luce bianca in uno dei proiettori. Invertendo i colori della luce dei due proiettori, la scena apparve con i colori complementari.