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Spettro luminoso: definizione e spiegazione

Lunghezze d’onda nello spettro luminoso

Lo spettro indica la distribuzione delle onde elettromagnetiche. Solo una piccola parte compresa tra i 380 e i 780 nanometri (nm) è visibile all’occhio umano: questa parte dello specchio è definita luce, comunemente chiamata «luce visibile». Dalla distribuzione spettrale di una sorgente luminosa derivano sia le tonalità della luce, sia la sua resa cromatica. A seconda del modo in cui si genera la luce si possono distinguere dei tipi fondamentali di spettri luminosi: lo spettro continuo (la luce diurna, le lampade a incandescenza e i LED bianchi), lo spettro discreto (lampade a scarica a bassa pressione) e lo spettro a bande (lampade a scarica ad alta pressione).

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Panoramica sullo spettro luminoso

Cos’è l’intervallo visibile dello spettro luminoso?

La luce è solo una piccola porzione dello spettro molto più ampio delle onde elettromagnetiche, che vanno dai raggi cosmici alle onde radio.
Non è un caso che l’intervallo tra i 380 e i 780nm sia alla base della visione umana: proprio questo intervallo è presente in modo relativamente uniforme sulla Terra sotto forma di raggi solari e quindi può fungere in modo affidabile da base per la percezione.
Rappresentazione dell’intervallo di luce visibile.

Intervalli dei raggi elettromagnetici.
Lo spettro della radiazione visibile comprende il piccolo intervallo tra 380 e 780nm.

Interessante:

Accanto alla parte dello spettro luminoso visibile all’occhio umano si trovano da un lato gli UV a onde corte (raggi ultravioletti) e dall’altro gli IR a onde lunghe (raggi infrarossi). Queste aree confinanti e opposte tra loro sono parzialmente visibili per altri esseri viventi.

L’occhio umano è in grado di percepire la distribuzione spettrale e l’intensità delle onde elettromagnetiche. Per via della sua evoluzione, l’occhio si è adattato all’unica sorgente luminosa che ha avuto a disposizione per milioni di anni: il sole. Per questo la sensibilità spettrale è massima nell’intervallo in cui si trova anche la massima quota di raggi solari. Anche la percezione dei colori è determinata dallo spettro continuo della luce solare. La luce bianca è un effetto cromatico che si compone dell’intero spettro dei colori dell’arcobaleno. In linea di massima, già da rosso, verde e blu si ottiene un effetto cromatico bianco tramite la mescolanza additiva. Il modo in cui le diverse lunghezze d’onda della luce sono percepite come colori è determinato dall’apparato visivo umano, un sistema molto complesso.

Quali tipi di spettro esistono?

Uno spettro continuo è riferito alla luce emessa da una lampada a incandescenza, quindi proveniente da sorgenti luminose che sfruttano il calore. Si parla di spettro continuo quando la luce contiene tutte le lunghezze d’onda. Anche con i LED si possono ottenere spettri continui. La prima sorgente luminosa artificiale è stata la fiamma luminosa del fuoco. Le particelle incandescenti di carbonio producono una luce che compone uno spettro continuo, come la luce del sole. Per molto tempo la tecnologia di generazione della luce si è basata su questo principio, che è stato sfruttato in modo sempre più efficace anche con la fiaccola e il legno resinoso, passando per le candele e le lampade a olio, fino ad arrivare alla luce a gas. Con il LED, oggi esiste una tecnologia che trasforma l’energia in luce tramite l’elettroluminescenza e produce così uno spettro continuo.
Rappresentazione della distribuzione spettrale di una lampada a scarica a bassa pressione a vapore di sodio.

Distribuzione spettrale relativa Se (λ) delle lampade a scarica a bassa pressione a vapore di sodio.
Lo spettro discreto si trova nei pressi della massima sensibilità dell’occhio

Si parla di spettro discreto quando la luce contiene soltanto determinate lunghezze d’onda. Tramite la combinazione mirata di lunghezze d’onda discrete si forma uno spettro che crea un effetto cromatico bianco. Un esempio è la luce arancione nelle lampade a scarica a bassa pressione, come nell’illuminazione delle strade.

Rappresentazione della distribuzione spettrale di una lampada a scarica ad alta pressione a vapore di mercurio.

Distribuzione spettrale relativa Se (λ) delle lampade a scarica ad alta pressione a vapore di mercurio.

Uno spettro a bande è uno spettro che ha numerose linee spettrali sovrapposte e disposte in fasci. Un esempio sono le luci polari o le lampade a scarica ad alta pressione.

Buono a sapersi:

Negli spettri discreti e a bande esistono degli intervalli vuoti che separano tra di loro gli intervalli di radiazioni.

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