Antico specchio convesso.
Nell`inventario del 1906, a pag. 234 n° 838 si legge: “3 specchi piano, convesso e concavo montati su sostegni. Condizione mediocre. ₤ 3 [tot. N.d.R.] ₤ 10”. Destinati al Gabinetto di Fisica.
Sul retro dello specchio si legge: f = – 1,22 m, che è la sua distanza focale.
Dopo aver detto che comunemente questo tipo di specchi si usa per esigenze di visibilità ai bordi delle strade, per la retro-visione negli automezzi ecc., tralasciamo le spiegazioni della formazione delle immagini con l`ottica geometrica (che si possono trovare nei testi di ottica elementare e in rete), e ci occupiamo di come sono fatte la superfici del vetro e del metallo affinché lo specchio possa “specchiare”.
Dunque si osservi la foto della superficie di uno specchio di alluminio, ottenuta al microscopio elettronico: a destra in basso c`è il riferimento dimensionale di un micron (un milionesimo di metro), mentre l`oggetto più grande si vede in alto a sinistra. Nell`ambito della teoria ondulatoria della luce, la lunghezza d`onda nel visibile dell`occhio umano va da 630 nm del rosso scuro ai 380 nm del violetto; l`occhio è più sensibile nel giallo-verde a 550 nm. 1 nm corrisponde a 1/1000 micron; pertanto la superficie è “liscia” quando le sue screpolature sono di dimensioni inferiori alla lunghezza d`onda di un micron, che corrisponde all`infrarosso.
Isaac Newton era solito fabbricare le lenti e gli specchi per i suoi esperimenti e i suoi telescopi e sapeva che la lucidatura consisteva nell`uso di polveri dai granuli via via più minuscoli.
Le superfici passavano dunque da un color grigio chiaro opaco alla trasparenza man mano che i graffi, da larghi e profondi, divenivano più lievi e sottili.
Nella scheda relativa allo specchio piano ci si è chiesti perché, quando sono illuminati in luce bianca, l`alluminio e l`argento sono adatti per fabbricare gli specchi comuni, mentre il rame, il bronzo e l`oro danno delle colorazioni particolari.
Questa fenomenologia è abbastanza complessa e l`energia riflessa dipende (nell`ambito della teoria ondulatoria) dalla frequenza, dall`angolo di incidenza e dallo stato di polarizzazione della luce incidente.
Dal punto di vista quantistico essa dipende da come i fotoni interagiscono con gli elettroni quasi-liberi presenti nel metallo.
I fotoni passano dalle molecole dell`aria a quelle del vetro non subendo particolari assorbimenti, ma mentre l`alluminio e l`argento hanno una conformazione dei legami metallici tale che gli elettroni quasi liberi interagiscono con i fotoni senza assorbirne molti alle frequenze dello spettro del visibile, le strutture del rame o dell`oro nell`interazione fotone – elettrone assorbono quei fotoni che, colpendo la retina dell`occhio, danno le sensazioni dei colori dal verde fino al violetto, mentre assorbono poco i fotoni che danno le sensazioni corrispondenti ai colori dal giallo al rosso.
Le interazioni fotoni-elettroni quasi- liberi avvengono nei primi strati atomici, l`assorbimento dei fotoni nel metallo è esponenziale; infatti il metallo è opaco per la trasmissione della luce.
L`alluminio e ancor meglio l`argento riflettono nel campo del visibile circa l`85% della luce incidente, tendendo al 100% verso il violetto, l`oro ad esempio riflette l`84% della luce gialla e il 33% della luce azzurra.
Se si desidera approfondire le cause delle colorazioni dei metalli in riflessione della luce bianca, si veda ad esempio all`indirizzo: http://www.phys.uniroma1.it/DipWeb/web_disp/d6/dispense/Frova_Mataloni.pdf .
Inoltre una spiegazione qualitativa della polarizzazione per riflessione sulle superfici di un vetro e di un metallo si trova alle pagine 450, 451 e 452 di: F. S. Crawford Jr., Onde e Oscillazioni, La Fisica di Berkeley. Vol. 3, Zanichelli, Bologna 1972.
La foto della superficie dell`alluminio al microscopio elettronico è tratta da: AA. VV. PPC Progetto Fisica , Vol. B, Zanichelli, Bologna 1986.
Le notizie su Newton sono tratte da: R. P. Feynman, QED la strana teoria della luce e della materia, Adelphi, Milano 1989.
La cartolina dove si vede uno dei tre specchi antichi della collezione del Montani è probabilmente del primo Novecento.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
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