ANNO DELLA LUCE/ La palla passa ai campioni (di misura)

A una settimana dall’inaugurazione ufficiale a Parigi, l’Anno della Luce 2015 si apre anche in Italia con una cerimonia a Torino. Con MARIA LUISA RASTELLO parliamo di metrologia della luce

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Immagine di archivio

Misurare la luce, misurare con la luce. A una settimana dall’inaugurazione ufficiale a Parigi, l’Anno della Luce 2015 (IYL 2015) vede la sua cerimonia di apertura italiana oggi nella Sala del Senato di Palazzo Madama a Torino, con un evento organizzato dalla SIF (Società Italiana di Fisica) in collaborazione con l’INRIM (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica), che ha sede proprio nel capoluogo piemontese. La metrologia ha fatto ampio uso della luce e oggi in particolare la misura della velocità della luce entra pesantemente negli altri ambiti metrologici con la nuova definizione dell’unità di lunghezza, cioè il metro, definito dal 1983 come lo spazio percorso dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/299.792.458 secondi, dove si assume come valore standard della velocità della luce 299.792.458 metri al secondo. Di metrologia della luce parlerà oggi, in chiusura del convegno dell’IYL2015, Maria Luisa Rastello, Direttore scientifico del Dipartimento dell’INRIM, che ha anticipato a ilsussidiario.net alcuni contenuti del suo intervento.

Cosa si intende con metrologia della luce?

Con metrologia della luce si intende tutto quello che attiene la misura della intensità luminosa; quindi tutti gli aspetti che riguardano poi, in pratica, l’illuminazione artificiale, la visione, il colore.

Quali sono i compiti del vostro istituto in questo ambito?

Il nostro istituto, l’Inrim, nato nel 2006 dalla fusione dell’Istituto Elettrotecnico Nazionale “Galileo Ferraris” (IEN) e dell’Istituto di Metrologia “Gustavo Colonnetti” del Cnr (IMGC), si occupa principalmente di quelli che sono i riferimenti, per poter garantire che nel Paese ci sia una uniformità di riferimenti corretti per tutte le applicazioni delle sorgenti di luce. Il nostro è l’istituto nazionale primario, quello che ha i “campioni”, e non solo per la luce. Chi deve produrre un nuovo dispositivo deve aver misurato le sue caratteristiche con della strumentazione che sia stata tarata con riferimento ai nostri campioni. Da parte nostra dobbiamo realizzare questi campioni di riferimento primari, poi dobbiamo clonarli in campioni di lavoro che ne mantengano identiche le caratteristiche e che vengono distribuiti alla catena produttiva per le operazioni di confronto.

Quali sono stati i passi principali dell’illuminazione artificiale?

L’INRIM è attivo nel campo della fotometria fin dalla nascita dell’IEN nel 1934; in questi ottant’anni sono stati sviluppati tutti i riferimenti e i metodi di misura per la valutazione della luce e del suo effetto sull’osservatore umano. Sulla base di indagini svolte si può raccontare, come farò nella relazione al convegno IYL 2015, lo sviluppo storico dei sistemi di illuminazione, a partire dalle candele, quelle in sego, poi alla lampadina a incandescenza, passando per il corpo nero di Planck come sorgente campione e arrivando ai giorni nostri ai LED e alle sorgenti e ai rivelatori di singolo fotone.

Cosa è cambiato in questi anni?

Oggi i riferimenti di misura, per quanto riguarda la misura di tipo radiometrico, hanno raggiunto un’accuratezza di una parte per milione partendo da un livello che era l’1% subito dopo la seconda guerra mondiale. Quindi negli ultimi 60 anni c’è stato un miglioramento molto significativo. Dal punto di vista della tecnologia, quello che vale la pena sottolineare è l’aspetto dell’efficienza delle sorgenti che abbiamo a disposizione nella vita di tutti i giorni. Qualche dato: all’inizio del secolo scorso le lampade a incandescenza avevano un’efficienza di 16 lumen al watt (lumen indica la potenza utile dal punto di vista dell’utente); poi con le lampade a fluorescenza, intorno agli anni ’40, siamo passati a un’efficienza di 100 lumen al watt e adesso con le sorgenti a stato solido, i LED, siamo a 250 lumen al watt. Questo per quanto riguarda l’effetto utile per la visione. Quello che è molto migliorato ultimamente è il meccanismo di conversione della potenza elettrica in segnale luminoso, con la conseguenza dell’aumento dell’efficienza e perciò con un notevole vantaggio in termini di risparmio energetico.

Tra i riflessi dell’evoluzione tecnologica sulla nostra quotidianità, c’è anche quello relativo alla sicurezza: cosa si intende?

Lo sviluppo di particolari tecniche ottiche permette oggi di affrontare meglio alcune questioni tipiche della sicurezza. Si pensi al il problema della visibilità dei segnali in assenza di illuminazione centrale: se in un ambiente si spegne l’illuminazione principale si pone il problema della visibilità e della riconoscibilità ad esempio dei cartelli che indicano le vie di fuga o di tutte le spie che segnalano il funzionamento di un’apparecchiatura, una buona misurabilità della luce diventa fondamentale. L’altro problema per la sicurezza è quello collegato ai puntatori laser, oggi molto diffusi; recentemente sono comparsi articoli sull’abbagliamento di un portiere durante una partita di calcio o di un pilota in fase di atterraggio: è un tipico problema di misura di quanto il puntatore emette nella regione in cui l’occhio è sensibile. I nostri studi diventano importanti per indirizzare le normative e regolare le applicazioni delle nuove apparecchiature e dei sistemi illuminotecnici. Spesso veniamo anche chiamati dai tribunali come periti nelle indagini che coinvolgono problemi del genere.

 

Parliamo dei colori. anche qui grandi cambiamenti …

Anni fa c’era solo luce bianca; oggi il mondo, le nostre case e le città si stanno colorando sempre più. Il fatto è che siamo diventati molto abili nel manipolare e isolare il contenuto spettrale di una sorgente luminosa. D’altra parte, l’esigenza dei colori non è solo quella spettacolare o commerciale. Pensiamo alla segnaletica luminosa: esiste un codice preciso per cui il colore trasmette immediatamente una certa informazione: è facile capire che il rosso trasmette un’informazione di pericolo o di allarme, perciò ad esempio nei cruscotti delle automobili saranno rossi i simboli che inducono a un pronto intervento e saranno arancio quelli che si limitano a indicare l’esistenza di un problema ma senza particolare carattere di urgenza. Il colore delle luci di certe infrastrutture (ponti, tralicci …) dipende molto anche dalle condizioni dello sfondo.

 

Pensando alla luce a livello planetario, colpiscono le immagini da satellite della Terra di notte, punteggiata in modo disomogeneo dalle luci delle città. Sono immagini che, oltre a richiamare il tema delle diseguaglianze nella distribuzione delle risorse energetiche, documentano quel fenomeno noto come inquinamento luminoso che rende più difficile agli abitanti delle metropoli la visione della volta celeste. Ci sono tecnologie che permettono di ridurre il problema?

Da parte nostra, siamo disponibili per effettuare misure al fine di poter stimare meglio questi fenomeni. Il prossimo 12 febbraio, qui a Torino, una intera giornata sarà organizzata dall’Osservatorio astronomico dedicata al problema dell’inquinamento luminoso e anche noi parteciperemo. Circa le tecnologie, sicuramente oggi abbiamo tante possibilità; inoltre si conoscono meglio i meccanismi della visione umana. Quindi, ad esempio, è possibile pensare di illuminare le strade in un modo più intelligente: non portandole a livelli di illuminazioni pari a quelli di un interno bensì a livello più basso al quale però l’uomo può facilmente adattarsi. Ci sono studi molto avanzati in proposito e progetti già realizzati in alcuni Paesi con risultati molto lusinghieri. L’anno della luce 2015 potrà dare maggior impulso anche a questo.

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