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Ottica

Definizione – Etimologia

Dal greco optiké, arte o scienza del vedere, indica in origine le conoscenze geometriche relative ai fenomeni luminosi e alla visione. Impiegato nella valutazione ottica delle distanze già da Talete (VII-VI secolo a.C.) il modello della propagazione lineare della luce e del campo visivo come stella di rette con vertice nel punto di vista è legittimato da Euclide nel trattato di ottica (III secolo a.C.). La coerenza con la visione fisiologica è verificata più tardi dagli studiosi arabi, in particolare da Al-Hazen (965-1039), che rivedono pure quella teoria “estromissiva” per cui la luce sarebbe emessa dall’occhio, in favore dell’opposta tesi “intromissiva”. In quanto riferita alla visione naturale, l’ottica è nota nel Rinascimento come perspectiva naturalis o communis, distinguendosi dalla rappresentazione prospettica, detta invece perspectiva artificialis o grammica o pingendi.
L’antica disciplina comprende l’ottica, riguardante il modello geometrico associato alla visione, la catottrica, concernente la riflessione della luce per mezzo di specchi, la diottrica, relativa alla rifrazione della luce nei mezzi trasparenti, ambiti sistematizzati poi da Keplero (1571-1631) nella moderna ottica geometrica. Divenuta oggetto d’indagine dell’ottica fisica e ulteriormente esplorata dall’ottica quantistica, la luce si qualifica come fenomeno “duale”, simultaneamente “onda elettromagnetica” in accordo con la teoria ondulatoria di Christian Huygens (1629-1695) e “fotone” in accordo con la teoria corpuscolare di Isaac Newton (1642-1727), assunzioni entrambe confermate dalla teoria della relatività di Albert Einstein (1879-1955).
Dal punto di vista elettromagnetico, lo spettro visibile si colloca tra le lunghezze d’onda dei raggi ultravioletti (400 nm – viola scuro) e dei raggi infrarossi (700 nm – rosso scuro) definendo l’intera gamma cromatica percepibile a occhio nudo, materia di studio della percezione visiva per gli aspetti soggettivi della visione, e della colorimetria per gli aspetti misurabili della radiazione luminosa e della sua interazione con la materia (diffrazione, riflessione, rifrazione).
Riferita alla visione o intesa come apparato teorico e strumentale, l’ottica è dispositivo di base nei processi conoscitivi, formativi, costruttivi della forma architettonica, avendo altresì stimolato lo sviluppo della rappresentazione grafica, specie dei metodi codificati dalla geometria descrittiva e proiettiva, basati su quell’operazione di “proiezione/sezione” lungamente anticipata dalla teoria della visione fisiologica e artificialmente riproposta nelle macchine ottiche.
Fra gli artefatti e i fenomeni ottici impiegati in architettura e scenografia si ritrovano panorami e diorami, iridescenze, effetti caleidoscopici e stroboscopici, sia in versione analogica che digitale, mentre le proprietà fisiche della luce sono sfruttate anche sotto il profilo illuminotecnico ed energetico.

Strumenti ottici

Utilizzano le proprietà della luce e si impiegano in architettura per varie finalità. Scopiche, ovvero di osservazione, come monocoli, binocoli, cannocchiali, occhiali. Metriche, ovvero di misurazione (rilievo architettonico e topografico), basati sul principio del traguardo per la misura di angoli e/o distanze, potendosi distinguere in naturali e diottrici: i primi, più antichi, sono dotati di semplice mirino, come la dioptra, il quadrante, il baculo, e più complessi congegni a funzioni integrate, a differenza dei secondi, dotati di lenti, come il cannocchiale e il teodolite. Entrambi i tipi includono elementi graduati e goniometri, talvolta livelli, piombi e bussole e nella versione digitale si va dai più semplici distanziometri ottici alle cosiddette stazioni integrate, idonee al prelievo e all’elaborazione di grandi quantità di informazioni compatibili con altri dispositivi hardware e software. Descrittive, volte a supportare la riproduzione grafica, quali camere oscure, stenopeiche o dotate di lenti, e le camere lucide, utili per proiettare immagini del contesto fisico su supporti piani agevolandone la copia; o finalizzate alla riproduzione automatica di immagini su supporto fotosensibile (analogico o digitale), come lo stenoscopio, la macchina fotografica e la videocamera. Fotocamere a focale fissa e asse ottico centrato sul fotogramma (camera metrica) si impiegano, spesso in coppia (bicamera), nei rilevamenti fotogrammetrici e aerofotogrammetrici, con simultanea funzione descrittiva e mensoria. Speciali strumenti ottici consentono riprese anche al di fuori dello spettro visibile, ad esempio nel campo infrarosso. Finalità diverse sono infine assolte dalle fibre ottiche nel trasporto di informazioni e dai tunnel a riflessione per il trasferimento canalizzato della luce, entrambi non destinati alla produzione di immagini.

Illusioni ottiche

Percezioni falsate, principalmente dovute ad alterazioni nella riflessione della luce, a particolari condizioni scopiche, ad ambiguità grafica, a distorsioni spaziali.
Alterazioni della traiettoria della luce producono i “miraggi” più comuni: la coltre di umidità dovuta all’impatto termico fra aria e suolo riflette specularmente l’ambiente circostante sotto forma di miraggi “inferiori” su terraferma (riflessione in basso) e miraggi “superiori” in mare (riflessione in alto).
La percezione delle profondità può essere alterata con dispositivi “stereoscopici” le cui coppie d’immagini selettivamente destinate ai due occhi inducono moti oculari di “collimazione” analoghi a quelli indotti dallo spazio reale. L’illusione si produce con visori analogici a doppio oculare o mediante dispositivi digitali abbinati all’impiego di occhiali schermati per la ricezione selettiva delle coppie d’immagini. Con speciali “pseudoscopi” la percezione delle profondità può essere anche invertita.
Ambiguità grafiche sono alla base dell’illusione d’“instabilità”, come nella figura di Boring che simultaneamente mostra i profili di una giovane e di un’anziana donna; o della “instabilità” dei volumi raffigurati che appaiono alternativamente rovesciati, come in alcune opere di Escher (percezione visiva). Illusioni ottiche possono altresì ottenersi per via proiettiva, predisponendo immagini correttamente visibili, direttamente o tramite specchi, solo da un preordinato punto di vista (anamorfosi).
Tipicamente architettoniche sono le illusioni derivanti da distorsioni direttamente applicate allo spazio reale per falsarne le dimensioni apparenti, come nella “prospettiva solida”, in cui lo scorcio risulta compresso in una profondità ridotta (prospettiva accelerata), o sviluppato in una profondità estesa (prospettiva rallentata). Casi architettonici esemplari sono l’abside di Santa Maria presso San Satiro, la Scala Regia Vaticana, la Galleria di Palazzo Spada, alcuni allestimenti scenici (prospettiva teatrale) fra cui la scena lignea della Via Regia nel Teatro Olimpico di Vicenza, e taluni spazi urbani ispirati al medesimo principio come la Piazza del Campidoglio. Simili scorci caratterizzano anche gli ambiti scultorei del basso e dell’alto rilievo. Più estreme e irregolari, ancorché frutto di analoghi artifici ottico-proiettivi sono le “anamorfosi solide”, esempio paradigmatico la Camera di Ames.

Correzioni ottiche

Si distinguono dalle precedenti nella finalità, consistendo in alterazioni delle forme costruite volte a prevenirne la percezione aberrata. Esemplari l’inarcatura dei profili orizzontali e la convergenza impressa alle masse verticali nel Partenone (V secolo a.C.) al fine di restituire alla vista un’immagine perfetta.

Bibliografia

Feynman R.P., Six easy pieces, California Institute of Technology, Pasadena (USA), 1963; Frova A., Luce Colore Visione. Perché si vede ciò che si vede, Bibilioteca Universale Rizzoli, Milano, 2000; Kemp M., The Science of Art. Optical themes in western art from Brunelleschi to Seurat, Cambridge University Press, Cambridge 1970; Pirenne H.M., Optics, Painting & Photography, Cambridge University Press, Cambridge 1970.

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