Luce
Lunghezza d’onda e frequenza: come la luce ottiene il suo colore
Il colore non è un caso: ogni colore di luce corrisponde a una determinata lunghezza d’onda. Questo spiega perché possiamo descrivere un colore LED con precisione in nanometri, e perché il nostro occhio percepisce un colore molto più brillante di un altro.
La luce si muove in piccole onde, un po’ come le onde sull’acqua. In alcune onde le creste sono molto distanti, in altre molto vicine.
La distanza tra due creste si chiama lunghezza d’onda. E quella lunghezza d’onda determina il colore! La luce rossa ha onde più lunghe, la luce blu onde più corte. Così il tuo occhio sa quale colore vede.
Curiosamente, il nostro occhio vede meglio di tutto la luce giallo-verde. Per questo il giallo e il verde risaltano particolarmente bene, anche da lontano.
Poiché la luce si comporta come un’onda, possiamo misurare due cose: la lunghezza d’onda (la distanza tra due creste) e la frequenza (il numero di onde che passano per un punto ogni secondo). Le due sono inversamente proporzionali: più alta è la frequenza, più corta è la lunghezza d’onda, e viceversa.
La lunghezza d’onda descrive il colore con precisione
Di solito diciamo «rosso», «verde» o «blu», ma nel mondo dei LED serve un linguaggio più preciso. Per questo usiamo la lunghezza d’onda in nanometri (nm). I LED rossi usati negli schermi da esterno si trovano, per esempio, intorno ai 625 nm. L’occhio umano vede lunghezze d’onda comprese tra circa 400 e 700 nm.
Non tutti i colori sembrano ugualmente brillanti
In un ambiente ben illuminato, l’occhio è più sensibile alla luce attorno ai 555 nm (giallo-verde) e molto meno sensibile al rosso profondo e al blu. A parità di energia, la luce giallo-verde sembra quindi più brillante. È proprio per questo che gli indumenti ad alta visibilità e molti schermi di avviso sono giallo-verdi, e per questo ciò entra in gioco nella progettazione di uno schermo leggibile.
Per la radiazione elettromagnetica vale c = λ·ν, con c la velocità della luce. La lunghezza d’onda e la frequenza sono dunque l’una l’inverso dell’altra a c costante. Per la luce visibile, la lunghezza d’onda (nm) è la descrizione consueta; la lunghezza d’onda dominante determina la tonalità percepita. La percezione del colore, tuttavia, dipende da più della sola lunghezza d’onda: intervengono anche tonalità (hue), saturazione e luminosità.
La sensibilità dell’occhio V(λ)
La sensibilità spettrale dell’occhio in luce diurna è descritta dalla funzione di visibilità fotopica V(λ), con un picco a 555 nm. Questa funzione fa da ponte tra la radiometria (energia fisica) e la fotometria (luminosità percepita): due sorgenti di luce con la stessa energia radiante ma diversa lunghezza d’onda forniscono un flusso luminoso diverso in lumen.
Conseguenza per il colore dei display LED
Poiché un LED emette a banda stretta attorno a una lunghezza d’onda dominante, i primari LED sono molto saturi. Mescolare rosso, verde e blu (sintesi additiva del colore) produce un’ampia gamma di colori (gamut). La scelta delle lunghezze d’onda esatte dei chip R, G e B contribuisce a determinare l’ampiezza di quella gamma e il bilanciamento del bianco dello schermo.