Per soddisfare i più curiosi e tutti coloro che amano chiedersi il perché delle cose, mi sembra giusto cominciare con un po’ di teoria, iniziando dall’analisi di uno dei parametri più importanti da considerare per ottenere belle foto, non solo per quanto riguarda gli acquari: la Temperatura del Colore.

A chi non abbia voglia di addentrarsi in complicate questioni puramente teoriche, oppure sia allergico alla matematica e alla fisica, consiglio di passare direttamente ai prossimi articoli della serie.

La temperatura, anche quella del colore, in fisica si misura in Kelvin, indicati con la lettera K. La conversione tra Kelvin e Celsius (quelli a cui siamo abituati) è presto fatta:

Temperatura K = (Temperatura °C) + 273.15

viceversa,

Temperatura °C = (Temperatura K) - 273.15

Tutti noi acquariofili coltivatori di piante o appassionati di acquari marini di barriera, ci siamo trovati di fronte al problema di stabilire quali lampade comprare per il nostro acquario; guardando i cataloghi dei produttori si scopre che il tipo di luce emessa è indicato col termine di temperatura colore, misurata proprio in Kelvin.

La Tabella 1 illustra alcuni esempi al riguardo.

La definizione formale è la seguente: “Temperatura Colore è la temperatura alla quale si trova un corpo nero che emette una tonalità di luce più simile possibile a quella considerata”.

Questo significa che un corpo “nero” emette luce tendente al blu se si trova ad una temperatura superiore ai 5000K, mentre emette luce rossastra se si trova a soli 2700K.

Non mi soffermo sulla definizione di corpo nero: si tratta di un corpo che a differenza degli oggetti colorati, i quali riflettono le lunghezze d’onda del proprio colore e assorbono quelle complementari, assorbe tutte le onde elettromagnetiche che ne incidono la superficie, qualunque sia la lunghezza d’onda (infrarossi, luce visibile, ultravioletti, ecc.). Come dimostrato dal teorema di Kirchhoff, tale corpo è anche in grado di emettere onde elettromagnetiche a qualunque lunghezza d’onda.

Quando un oggetto è a temperatura superiore a 0K (cioè sempre!) la sua superficie emette radiazioni elettromagnetiche a frequenze che dipendono dalla temperatura stessa: più la temperatura è elevata, più l’oggetto contiene energia ed è quindi maggiormente in grado di emetterla sotto forma di onde elettromagnetiche.

L’energia delle onde elettromagnetiche emesse è, quindi, proporzionale a quella contenuta nell’oggetto. Sapendo che le onde elettromagnetiche hanno un contenuto energetico che cresce con la frequenza (secondo la costante di Plank), si arriva a comprendere come mai un corpo a 5000K possa emettere luce di tonalità più fredda di uno a 2500K: il corpo a 5000K contiene più energia di quello a 2500K, perciò emette onde elettromagnetiche a frequenza maggiore, com’è appunto la luce blu rispetto a quella rossa. Ad una temperatura superiore il corpo inizierebbe ad emettere soltanto radiazioni ultraviolette.

Per i più curiosi, riporto anche qualche formula che consente di misurare esattamente l’entità del fenomeno.

Il flusso di energia emessa dal corpo nero per unità di lunghezza d’onda (il cosiddetto “potere emissivo monocromatico” o “emittanza monocromatica”, indicata come qemesso), nell’intorno della lunghezza l è dato dalla formula, nota come Legge di Plank, mostrata in Figura 1.

Come si può vedere sul Grafico 1, questa funzione presenta un massimo, che si sposta verso lunghezze d’onda più corte all’aumentare della temperatura, e si ricava imponendo

d q_emesso / d l = 0

Calcolando la derivata, si ottiene la formula che Wien aveva già trovato con altri sistemi prima che Plank formulasse la sua legge:

T×l_max = 0,2898 cm×K

Da questa legge è immediato ricavare lmax in funzione di T e viceversa; ad esempio, il sole ha lmax = ~ 0,5 mm, quindi la sua Temperatura Colore è

T = 5700 ÷ 5800K.

I produttori assegnano ad ogni lampada la temperatura per la quale il corpo nero emette la luce più simile a quella della lampada stessa.

Bibliografia:
M.Pedrocchi, E.Silvestri: Introduzione ai fenomeni di trasporto, ed. Clup

La fotografia senza l'uso del flash
Fotografare gli acquari senza usare il flash presenta alcuni inconvenienti, che elenco di seguito illustrandone le possibili soluzioni.

I buchi nello spettro
Come i più furbi avranno capito, non mi riferisco ai lenzuoli dei fantasmi corrosi dalle tarme, ma ad un problema che capita con molte lampade a scarica (tubi al neon, lampade, HQI, HQL, ecc.), il cui spettro di emissione è fortemente discontinuo: a differenza del sole e delle lampade ad incandescenza, queste presentano dei “buchi” a volte anche molto marcati.

Facciamo qualche esempio; le lampade a mercurio non emettono luce rossa, quelle al sodio la emettono solo gialla, quelle attiniche solo blu e viola; se un colore non viene emesso, non può essere riflesso da pesci, piante, invertebrati, ecc. Un pesce rosso illuminato solo da lampade di questo genere appare nero!

Le lampade maggiormente usate, per fortuna, emettono luce in più bande di colore. Il produttore, spesso, fornisce un grafico dello spettro di emissione, che costituisce il sistema migliore per capire la resa dei colori. Le lampade con la resa più alta sono quelle caratterizzate da un’emissione costante a tutte le frequenze, senza buchi né picchi elevati.

Quando non si dispone di tali informazioni, di solito viene almeno indicato l’indice Ra, un valore numerico compreso tra 0 e 100, che sintetizza, un po’ come la temperatura colore, la fedeltà di riproduzione dei colori che la lampada è in grado di offrire.

E` chiaro che negli acquari i colori sono fondamentali, non solo per fare fotografie, ma anche semplicemente per poter osservare meglio le sgargianti livree dei propri amici pinnuti; è pertanto consigliabile scegliere lampade con un indice Ra più elevato possibile.

Usare insieme lampade di tipo diverso, comunque, aiuta a riempire i “buchi” nello spettro e ridurre l’entità (in percentuale) dei picchi di emissione.

Tuttavia, la soluzione ottimale rimane, in ogni caso, quella di fornire dall’esterno le lunghezze d’onda che mancano, con un flash o con lampade supplementari.

Il Flickering
Le lampade a scarica non emettono la luce costantemente, ma ad impulsi a bassa frequenza, quella della rete di alimentazione (50 Hz). Esistono anche alimentatori elettronici, a proposito dei quali potete trovare un mio breve articolo sul sito GAEM, che pilotano le lampade con impulsi a frequenza molto elevata, dell’ordine dei kHz, ma, purtroppo, visto il loro costo, costituiscono una rara eccezione nel mondo degli acquari.

Usare tempi di scatto più veloci di 1/125, può comportare gravi problemi: si rischia di scattare la foto nell’istante in cui la vasca è quasi buia! In aiuto viene il fatto che, in realtà, i tubi al neon presentano una fluorescenza residua che attenua un po’ il fenomeno, ma è comunque bene prestarvi attenzione, al fine di evitare di avere alcune foto sottoesposte senza alcun motivo apparente.

Per fotografare pesci dai movimenti veloci o soggetti molto piccoli non immobili, quindi, l’uso del flash è indispensabile!

Temperatura Colore
Negli uffici, nelle case, nei nostri acquari, usiamo lampade con temperature di colore anche molto diverse tra loro, praticamente senza accorgercene; i nostri occhi, infatti, sono in grado di adattarsi automaticamente alle varie temperature di colore delle sorgenti luminose, compensandole. Se, per esempio, la luce che illumina la stanza è rossastra, i nostri occhi riducono la loro sensibilità al rosso e aumentano quella al verde ed al blu.

Per verificare quanto ho appena detto, propongo un piccolo esperimento: fissate per un minuto con un solo occhio (tenendo l’altro chiuso) un cartoncino colorato di rosso posto a pochi cm dal viso, in maniera da vedere solo questo colore. Ora provate a guardarvi intorno alternativamente con i due occhi: quello che ha fissato a lungo il cartoncino rosso per alcuni secondi vedrà tutto velato di una tonalità verde-azzurra, mentre quello che era rimasto chiuso vedrà i colori correttamente.

Le pellicole fotografiche non funzionano così; registrano fedelmente l’immagine con i veri colori che ne fanno parte, senza operare compensazioni automatiche di alcun tipo. Servirebbe una pellicola fatta apposta per ogni tipo di lampada in commercio, ma, ovviamente, questo è impossibile: ci sono solo quelle tarate per luce artificiale (3200 K) e quelle per luce diurna (5500 k). Pertanto, l’uso dei filtri è praticamente indispensabile, se si desidera una riproduzione di tutte le sfumature di colore che sia il più fedele possibile.

Invece che limitarmi a trascrivere una tabella dei filtri da usare in funzione della lampada e della pellicola, preferisco fornire un metodo più generale, che sia poi applicabile anche ad altre situazioni.

Per farlo, introduco un’altra scala con cui misurare la temperatura di colore: i valori Mired, dall’inglese MIcro REciprocal Degree, e pari a 1.000.000 / Temperatura in K.

Nella scala Mired, i cui valori sono dell’ordine delle centinaia, cifre maggiori indicano una temperatura più bassa e viceversa.

La conversione tra Kelvin e valori Mired per le sorgenti di luce più diffuse è riportata nella Tabella 1.

I risultati migliori si ottengono usando un termocolorimetro, che misura la temperatura colore delle lampade, ma, ovviamente, si tratta di un accessorio molto costoso.

Le pellicole per luce diurna sono tarate per un valore di 182 Mired (5500 K), quelle per luce artificiale per 312 Mired (3200 K).

Il filtro corretto da usare è ricavabile, in modo molto semplice, dalla seguente relazione algebrica:

Mired del filtro = (Mired della pellicola) – (Mired della lampada)

Se, per esempio, vogliamo fare foto in piena luce solare (182 Mired) usando una pellicola per luce artificiale (312 Mired), occorre un filtro da +130 Mired. Per fotografare con una pellicola per luce diurna (182 Mired) un acquario con lampade a tono caldo (3000 K, 333 Mired), occorre un filtro da –151 Mired.

I valori Mired sono additivi, con semplice somma algebrica: per ottenere una compensazione di +130 Mired, si possono ad esempio montare davanti all’obiettivo due filtri, uno da +100 Mired ed uno da +30 Mired.

Purtroppo anche in campo fotografico gli standard sono solo un miraggio: i filtri sono venduti indicando la compensazione che apportano in valori Mired, in DecaMired e/o con i codici Kodak Wratten. Riporto, pertanto, nella Tabella 2

il valore Mired dei più comuni codici Kodak Wratten o DecaMired. Devo però precisare che tutto questo va considerato solo a titolo orientativo; due lampade fluorescenti, con la stessa temperatura colore (e valore Mired) possono, in realtà, avere uno spettro di emissione molto diverso tra loro, con picchi più o meno evidenti ad alcune lunghezze d’onda. Fare delle prove resta, pertanto, indispensabile. Risultati più precisi si potrebbero ottenere con apparecchi che misurano l’intensità dei tre colori fondamentali separatamente (di cui la temperatura colore si può considerare una sorta di media), apportando poi le opportune compensazioni con filtri che agiscono sul singolo colore; il costo e la complessità di utilizzo, rendono però proibitiva una tale soluzione per molti acquariofili.

C’è, fortunatamente, una soluzione molto più economica e semplice da utilizzare, che risolve in “un attimo” tutti questi problemi, anche se ne introduce di nuovi: il flash, di cui parlerò nel prossimo articolo.

La resa dei colori: differenza tra diapositive e negativi
Per fotografare correttamente usando diapositive, è necessario conoscere con esattezza la temperatura colore delle lampade, in modo da utilizzare una pellicola tarata per lo stesso tipo di luce o i corretti filtri di compensazione, come spiegato nel precedente paragrafo.

Per quanto riguarda i negativi questa accortezza è inutile, in quanto le compensazioni di colore vengono fatte in automatico durante la stampa del negativo. Questo è, purtroppo, il motivo per cui molte foto altrimenti splendide, vengono stampate con i colori alterati! Per esempio, una foto fatta al tramonto con la caratteristica luce rossastra, di norma perde, una volta stampata, quasi completamente la dominante rossa, a causa delle compensazioni operate automaticamente dalla macchina stampatrice.

Usando i negativi, anche se si correggono perfettamente le dominanti in fase di ripresa, si rischia di ritrovarsele sulla stampa o di scoprirne di nuove! Per esempio, una foto “panoramica” di un acquario olandese, inevitabilmente conterrà molto verde: la macchina da stampa, tarata per fornire foto con livelli medi dei tre colori fondamentali, ritenendo che ci sia un’eccessiva dominante verde, la correggerà introducendo una velatura magenta (il magenta è il complementare del verde). Tutto questo anche se il negativo in realtà era privo di alterazioni cromatiche. L’unica soluzione, in questo caso, è chiedere al laboratorio fotografico una stampa manuale, molto più costosa, o una stampa senza compensazioni, che non fa quasi nessuno.

La luce ultravioletta
I tubi al neon comunemente usati per illuminare gli acquari emettono anche una certa quantità di ultravioletti, onde per le quali l’acqua risulta perfettamente trasparente. Dato che normalmente le pellicole registrano anche questi raggi, almeno i più vicini alla luce visibile, riportando una leggera velatura blu, è senz’altro consigliabile l’uso di un filtro UV.

Viceversa, non ci sono problemi per le radiazioni infrarosse: l’acqua è opaca a tali lunghezze d’onda e le pellicole, a parte quelle studiate apposta per questo scopo, sono insensibili a tali emissioni.

Bibliografia:
Riv. "Fotografare" - Febbraio 1998
Fotografare con i Filtri, ed. Il Fotografo Milano, Gennaio 1999