STEP #12 - Nel cinema

Il colorimetro è inaspettatamente apparso in un episodio del cartone animato Calimero, più precisamente nell'episodio 10 della seconda stagione (nuova edizione uscita nel 2014 in Italia).  
Calimero è un intrepido e sfortunato piccolo pulcino nero che, con i suoi inseparabili amici, è alle prese ogni giorno con nuove fantastiche avventure e sfide.
In questa scena non si parla del colorimetro che noi conosciamo e che stiamo approfondendo in questo blog, ma di una sua simpatica rappresentazione all'interno di un cartone animato per bambini.
La serie venne annunciata dalla Alphanim e in Italia andò in onda su Rai 2 nel contenitore Cartoon Flakes.
Oggi l'episodio lo possiamo ritrovare su Ray Yoyo: st. 2 ep. 10 (11 min)

STEP #11 - I costruttori

La produzione dei colorimetri è sempre stata affidata a costruttori esperti nel campo dell'ottica e della fotometria.
Lo stesso Duboscq possedeva un laboratorio di strumenti ottici, ereditato dal suocero Jean-Baptiste-François Soleil, in cui poteva effettuare degli esperimenti sulla luce e inventare e commercializzare nuovi apparecchi. 
Per quanto riguarda il XIX secolo, Giovanni Battista Amici è considerato uno dei maggiori costruttori di strumenti scientifici ottici del suo tempo. In particolare, egli perfezionò il moderno microscopio e realizzò telescopi, cannocchiali, livelli, meridiane, e prismi.
Oggi non esiste più questa figura del costruttore, ma la produzione dei colorimetri è affidata a moltissime aziende specializzate in questo campo, le quali creano dispositivi differenti a seconda dell'ambito di utilizzo e dell'analisi da effettuare. Per citarne qualcuna: la Konica Minolta che produce colorimetri da banco per laboratori, la HANNA Instruments che vende colorimetri particolari per l'analisi ambientale di acque, la S.A.M.A. ITALIA SRL per l'analisi del colore nell'industria tessile, e molte altre.

STEP #10 - I libri

Qui propongo una bibliografia storica sul colorimetro, dall'Ottocento a oggi:

• Professor MORTON, Duboscq's new colorimeter, in ≪Chemical news≫, London, 1870;
• P. G. NUTTING, A new precision colorimeter, in ≪Journal of the Washington Academy of Sciences≫, Vol. 2, No. 7, 1912;
• Foster Dee SNELL, Colorimetric Analysis, New York: D. Van Nostrand Company , 1921;
• Robert W. BURNHAM, A Colorimeter for Research in Color Perception, in ≪The American Journal of Psychology≫, Vol. 65, No. 4, 1952;
• E. GORDON YOUNG, Technical progress, in: The Development of Biochemistry in Canada, Toronto: University of Toronto Press, 1976;
  
• Sergio PALAZZI, Colorimetria. La scienza del colore nell'arte e nella tecnica, Nardini editore, 1995;
• Louis ROSENFELD, Four Centuries of Clinical Chemistry, New York: Routledge, 1999;
• Noboru OHTA, Alan ROBERTSON, Colorimetry: Fundamentals and Applications, Wiley, 2005.

STEP #09 - Gli inventori

Louis Jules Duboscq è stato un fotografo e un costruttore francese di strumenti ottici ed è considerato l'inventore, nel 1854, di uno dei primi colorimetri. Questo strumento, il cosiddetto colorimetro di Duboscq, in seguito si è rivelato essere uno dei più popolari e utilizzati per oltre un secolo.
Altre informazioni sulla biografia di questo personaggio si possono trovare qui.

Louis Jules Duboscq,

Villennes, 18 marzo 1817 – 24 settembre 1886
(fotografia di Louis Rosenfeld)

L'invenzione dello strumento si colloca nel periodo tra la prima e la seconda rivoluzione industriale e in contemporanea all'avvento del Positivismo, corrente di pensiero che pone la scienza a fondamento della conoscenza ed estende il metodo scientifico a tutti i campi del sapere. 
Questa invenzione ha rinnovato sia la scienza ottica sia gli studi sulla percezione del colore, poiché ha permesso di trovare grandezze che potessero rendere il colore misurabile e classificabile.

STEP #08 - I materiali

Un colorimetro è costituito da diversi materiali, molti dei quali caratterizzano le componenti di cui è costituito. 
Possiamo trovare:

• vetro o quarzo delle cuvette, cioè le celle a sezione circolare che contengono la soluzione di cui dobbiamo ricavare la concentrazione;
• filamenti di tungsteno o deuterio nella lampada, la quale funge da sorgente di onde luminose.
  Nei moderni colorimetri, lampada e filtri possono essere sostituiti da una serie di diodi ad emissione luminosa (LED) di diversi colori;
• materiali semiconduttori per il funzionamento dei componenti elettronici, in questo caso un fotoresistore;
• vetro con aggiunta di materiali inorganici o organici (nei filtri ottici colorati), i quali permettono di assorbire alcune lunghezze d'onda della luce lasciandone passare altre. A volte si utilizzano materiali plastici (spesso policarbonato o acrilico) per produrre filtri di gel;
  

Molti materiali hanno portato a dei miglioramenti nel funzionamento del colorimetro. In particolare l'invenzione della plastica ha permesso di ottenere un prodotto più leggero e molto meno costoso, mentre l'utilizzo di componenti moderne e digitali ha facilitato molto la lettura dei dati e delle rilevazioni effettuate. 

STEP #07 - Il mito

Per quanto riguarda il colorimetro, vorrei esporvi una leggenda messicana, che racconta la storia della nascita dei colori. Essendo il mio strumento risalente a due secoli fa, non ho trovato nessun mito in cui fosse presente, ma mi è sembrato coerente trattare di un tema fondamentale per il suo utilizzo, cioè la presenza dei colori negli oggetti. 

La leggenda narra che tanto tempo esistevano solo due colori, il Bianco e e il Nero.
Un giorno, tutti gli dei si riunirono in assemblea e decisero di partire alla ricerca di altri colori per cambiare questo mondo così triste.
Ognuno degli dei intraprese un viaggio e inventò altri colori a seconda di ciò che vedeva: il Rosso del sangue dopo aver sbattuto la testa, il Verde per rappresentare la speranza, il Marrone dopo aver scavato sotto terra, l'Azzurro dopo aver visto il cielo da una montagna altissima e il Giallo per rappresentare il sorriso di un bambino.
A fine giornata gli dei misero tutti i colori che avevano trovato dentro una scatoletta. Siccome la scatola non era ben chiusa, i colori cominciarono a uscire e a mescolarsi tra loro facendo nascere tanti altri colori. Quando gli dei si svegliarono, videro che i colori erano molti di più dei sette che avevano trovato e cominciarono a lanciarli dappertutto, in modo da abbellire il mondo. 
Gli dei, infine, cominciarono a pensare a un modo per conservare i colori perché temevano di dimenticarli. Ma ecco che, proprio in quel momento, passò di lì la Guacamaya. 

Domitilla DOMINGUEZ, 
Videro arrivare la guacamaya, 1997

Gli dei la presero e le allungarono le piume, poi le appiccicarono addosso tutti i colori che riuscirono. La Guacamaya ancora oggi è fiera di poter mostrare agli uomini che i colori e i pensieri sono tanti e che la bellezza del mondo risiede nella sua varietà.

STEP #06 - Il simbolo

Al colorimetro ho associato un simbolo molto particolare e anche abbastanza popolare, il prisma di Newton. Lo scienziato inglese lo utilizzò per un esperimento in cui scoprì che il colore non era una qualità dei corpi ma della luce stessa e del suo carattere corpuscolare.
In questa immagine non è rappresentato lo strumento in sé, ma penso sia perfetta per esprimere la relazione che c'è tra la luce e il colore, relazione che è anche alla base del funzionamento del colorimetro. Fondamentale è, infatti, comprendere il fenomeno di riflessione e assorbimento delle onde all'interno di un materiale per capire di che colore noi vediamo un determinato oggetto.

Prisma di Newton

(Isaac NEWTON, New Theory about Light and Colours, 1672)

Questo è un simbolo che è stato molto utilizzato e che abbiamo visto spesso in tutti gli ambiti, anche nel mondo musicale. Infatti è apparso sulla copertina del famosissimo album dei Pink Floyd, "The dark side of the moon". Può essere vista, perciò, come un allegoria della relazione che sussiste tra luce e colore. 

Copertina presa dall'album dei Pink Floyd,
 "The dark side of the moon", 1973

STEP #05 - Il principio fisico

Il colorimetro, come sappiamo, ci permette di determinare la concentrazione di un soluto all'interno di una soluzione colorata a concentrazione incognita.
Per determinare la concentrazione incognita del soluto, viene sfruttata la legge di Lambert-Beer, la quale mette in relazione l'assorbanza con il valore di concentrazione.

La formula è la seguente:

A = ε 𑁉 b 𑁉 C

Nella quale:

• ε è il coefficiente di assorbimento molare;
• b è il cammino ottico (cm) ovvero lo spessore della soluzione contenuta nella cuvetta e attraversata dalla luce;
• C è la concentrazione della soluzione (in mol/L) contenuta nella cuvetta;

In parole semplici, un colorimetro funziona facendo passare una specifica lunghezza d’onda di luce attraverso una soluzione, e poi misurando la luce che passa attraverso l’altro lato. Nella maggior parte dei casi, più concentrata è la soluzione, più luce sarà assorbita.

STEP #04 - La scienza

Il colorimetro è lo strumento fondamentale per quella disciplina, la colorimetria, che si occupa di definire un modello matematico in base al quale la sensazione dei colori possa essere misurata, ossia possa essere individuata con dei numeri.
La colorimetria moderna è nata per scopi industriali tra la fine del 1800 e l'inizio del secolo scorso, anche se conosciamo osservazioni che hanno approccio scientifico sul colore ben precedenti, a tale scopo ricordiamo la teoria dell'arcobaleno di Ruggero Bacone, la teoria dei colori di Goethe e gli studi sulla luce dovuti ad Isaac Newton. Questa scienza ha avuto un'ulteriore espansione venendo applicata nel campo della cosmesi, mentre ora, oltre a tutte le problematiche legate alla computer grafica e alla riproduzione dei colori, sta prendendo piede anche per l'analisi e la documentazione di superfici antiche.
La colorimetria, a sua volta, è una branca della scienza ottica, la quale studia i fenomeni relativi all'emissione, alla propagazione e alla ricezione della luce.
Essa è stata definita come "branch of color science concerned with specifying numerically the color of a physically defined visual stimulus” (citazione di  Wyszecki e Stiles, 1982, traduzione: "branca della scienza del colore che si occupa di specificare numericamente il colore di uno stimolo visivo definito fisicamente").

Link e fonti bibliografiche:
- Sergio PALAZZI, Colorimetria. La scienza del colore nell'arte e nella tecnica, Nardini editore, 1995
(Colorimetry. The science of color in art and technology)
- Isaac NEWTON, New Theory about Light and Colours, 1672

STEP #03 - Un glossario

 Le parti essenziali di un colorimetro tradizionale sono:

• una sorgente luminosa (4), cioè una lampada a filamento di tungsteno (per analisi del campo visibile) o una lampada al deuterio (per analisi nel campo dell'ultravioletto);
• una fenditura regolabile (7);
• un monocromatore (all'interno), si tratta di filtri colorati che possono essere convenientemente selezionati a seconda del campione da analizzare;
• una cuvetta (all'interno), ovvero una cella a sezione circolare di vetro (per analisi del campo visibile) o di quarzo (per analisi nel campo dell'ultravioletto) con diametro variabile da 1 a 5 cm;
• un rilevatore o un fotoresistore (all'interno), cioè un componente elettronico la cui resistenza è inversamente proporzionale all'intensità della luce che lo colpisce;
• un display digitale (5), su cui si possono leggere i dati e le rilevazioni;
• tasto di selezione della lunghezza d'onda a cui vogliamo operare (1);
• regolatore della sensibilità (8);

Rappresentazione schematica di un colorimetro digitale 

STEP #02 - L'immagine

Immagine del colorimetro storico di Duboscq

Il colorimetro di Duboscq (1854) fu uno dei primi colorimetri ad essere costruiti. Venne usato inizialmente per l’analisi delle urine e in seguito per l’analisi del sangue nel determinare le concentrazioni dei suoi componenti in laboratori di fisiologia e per la diagnosi medica.

Questo tipo di colorimetro è stato sicuramente l'esemplare più utilizzato nel passato ma oggi è ormai abbandonato e si preferisce un modello di tipo digitalizzato e più moderno.

Immagine di un colorimetro da banco moderno

STEP #01 - Il nome

Un colorimetro è uno strumento sensibile alla luce che permette di misurare la quantità di colore che viene assorbita da un oggetto o, in modo simile, la concentrazione incognita di un soluto all'interno di una soluzione colorata.
Il colorimetro è una strumento diffuso e utilizzato in tutto il mondo e in ogni lingua è scritto e pronunciato con nomi diversi. Ecco alcuni esempi:

• in inglese, colorimeter; 
• in francese, colorimètre;
• in spagnolo, colorìmetro; 
• in tedesco, kolorimeter; 
• in greco, χρωματόμετρο (chromatómetro);

Il termine colorimetro viene coniato in Francia nei primi decenni del XIX secolo, periodo storico in cui vengono costruiti questi primi strumenti ottici, dalla composizione delle parole colore- e -metro (dal greco μέτρον, "misura"), il cui significato è letteralmente "misura del colore".