Introduzione Ottica



Leonardo ritiene le teorie  di emanazione dei corpi luminosi avanzate da aristoteliche e dagli arabi, interessanti ma ancora "acerbe" di contenuto. 


Visione monoculare

La visione monoculare (dal greco antico mono, uno e dal latino oculus, occhio) è la visione in cui i due occhi non collaborano per la visualizzazione della stessa immagine. 

Difatti l'immagine non viene proposta sullo stesso piano retinico da entrambi gli occhi come nella visione binoculare. Con la visione monoculare viene limitata la percezione della profondità, ma aumenta il campo visivo.

 “L’occhio, che si dice finestra dell’anima, è la principale via donde il comune senso può più copiosamente e magnificamente considerare le infinite opere della natura

(Libro di pittura, § 15)

Questa immagine mostra come nella visione monoculare gli occhi non collaborano tra di loro.
L'occhio sinistro si focalizza sul cono, mentre quello destro sul cilindro


Visione binoculare

Anche detta visione stereoscopica o stereopsi o stereopsia, è una caratteristica del sistema visivo, propria di alcune specie animali, quali l'essere umano.

Questa avviene in genere per un campo ristretto rispetto alla più ampia visione bi-oculare, e proprio quando entrambi gli occhi partecipano alla visione dello stesso soggetto o della stessa area di campo. 

Ovvero, quando la parte del singolo campo visivo monoculare dell'occhio destro, può sovrapporsi alla stessa parte visibile anche dal singolo campo visivo monoculare dell'occhio sinistro, formando appunto una singola immagine binoculare.

La visione binoculare, è la parte utilizzata per la maggior parte del tempo durante l'osservazione attenta (lettura, visione TV, ecc), approssimabile mediamente in una finestra di forma ellittica con rapporto d'aspetto tra 1,2:1 e 1,35:1 circa, che copre un campo visivo esteso mediamente per circa 95° orizzontali e per circa 80° verticali, ma tutto dipende dalla morfologia del viso.

L'acutezza visiva della visione binoculare, risulta molto maggiore rispetto a quella monoculare, ovvero potrebbe raggiungere anche più del doppio e fino a circa il 240% come valore massimo.




Oroptero

E' quella porzione di spazio in cui gli occhi percepiscono un'immagine su aree retiniche corrispondenti, i cui punti vengono visti singolarmente. La scoperta è attribuita a Vieth, nel 1818. La porzione di spazio più distale e più prossimale rispetto alla superficie circolare definita oroptero viene percepita doppia, poiché non stimola aree retiniche corrispondenti. Questo fenomeno è definito "diplopia fisiologica".


I colori

ll colore è la percezione visiva generata dai segnali nervosi che i fotorecettori della retina inviano al cervello quando assorbono le radiazioni elettromagnetiche di determinate lunghezze d'onda e intensità nel cosiddetto spettro visibile o luce.

La dottrina greca che vedeva i colori originati dalle due opposte polarità, chiaro e scuro, rimase predominante durante il Medioevo, in cui soprattutto quella aristotelica continuò a essere discussa e commentata. Concezioni analoghe furono elaborate nel Rinascimento: ad esempio Leonardo da Vinci, artista e scienziato insieme, attingendo alle teorie aristoteliche vedeva nel bianco e nel nero gli estremi fondamentali della gamma cromatica, a partire dai quali egli studiò il modo in cui due colori complementari si pongono reciprocamente in risalto, distinguendo le tinte prodotte dalla luce, come il giallo e il rosso, dai colori delle ombre, spesso tendenti al verde e all'azzurro.

Egli distingueva così sei colori fondamentali:


« De' semplici colori il primo è il bianco, benché i filosofi non accettano né il bianco né il nero nel numero de' colori, perché l'uno è causa de' colori, l'altro è privatione. 

Ma perché il pittore non può far senza questi, noi li metteremo nel numero degli altri, e diremo il bianco in questo ordine essere il primo nei semplici, il giallo il secondo, il verde il terzo, l'azzurro il quarto, il rosso il quinto, il nero il sesto: ed il bianco metteremo per la luce senza la quale nissun colore veder si può, ed il giallo per la terra, il verde per l'acqua, l'azzurro per l'aria, ed il rosso per il fuoco, ed il nero per le tenebre che stan sopra l'elemento del fuoco, perché non v'è materia o grossezza doue i raggi del sole habiano à penetrare e percuotere, e per conseguenza alluminare. »


(Leonardo da Vinci, Trattato della pittura, cap. CLXI)



1478

Tra i suoi studi, riportiamo il prospettografo. Si tratta di uno strumento ottico di proiezione, utilizzato in fotogrammetria, che deforma le immagini. La deformazione che se ne ottiene è equivalente a un mutamento di prospettiva dell’oggetto rappresentato nel fotogramma, cioè si ottiene un nuovo fotogramma dell’oggetto preso da un diverso centro di vista.

Leonardo Da Vinci, Prospettografo, 1480 ca. dal Codice Atlantico particolare f. 5


1513

Negli anni in cui a Roma vengono svelati i capolavori vaticani di Michelangelo e Raffaello, dal suo arrivo nella Città Eterna nel 1513 Leonardo dedica principalmente i suoi studi alla speculazione scientifica e i fogli qui esposti del Codice Atlantico registrano questo tipo di interessi. 

Anche il Vasari nella Vita di Leonardo da Vinci ricorda che a Roma...


“attendeva molto a cose filosofiche e massimamente alla alchimia”

 

I progetti tecnologici, studi matematici, di ottica e di geometria fin dalla giovinezza hanno interessato l’artista. Alle commissioni di Giuliano de’ Medici, presso cui Leonardo è ospite a Roma, devono farsi risalire probabilmente gli studi tecnologici sugli specchi concavi, la loro lavorazione, molatura e lucidatura, e quelli sul moto perpetuo a cui si riferisce lo schizzo di un tubo a spirale. 

Più astratti – e negli ultimi anni sempre più ossessivi – sono gli studi sul cerchio e l’equivalenza tra superfici curvilinee e rettilinee del foglio n. 268, che conserva anche il disegno di un gatto, mentre il n. 1061 presenta il disegno a matita di una piramide tratta dagli Elementa di Euclide (circa 300 a.C.), tra i trattati fondativi della geometria.


VII.6 Leonardo da Vinci, Cod. Arundel, 87v-86r (P65v) ,London, The British Library - Museo Galileo


VII.6.a Leonardo da Vinci Studi sulle caustiche di riflessione e sul tornio da specchi Londra, British Library
Codice Arundel, ff. 84v – 88r (P64v) Penna e inchiostro; 1504 c.


Foglio di sinistra: diagramma di specchio concavo di sezione circolare. Leonardo mostra che i raggi solari paralleli non vi si riflettono in un unico punto. Per questa ragione, le superfici riflettenti emisferiche non costituiscono la soluzione migliore per gli specchi ustori. Nella parte inferiore del foglio, macchina per produrre specchi concavi.


Foglio di destra: specchio concavo di curvatura diversa dalla sferica, costruito geometricamente in maniera tale che tutti i raggi riflessi convergano nello stesso punto. Ne risulta uno specchio ustorio della massima efficacia.


A                                        B

Leonardo da Vinci Studi di meccanica e ottica Londra,
British Library Codice Arundel, ff. 93v-79r (P85r)

Penna e inchiostro; 1504 c.


Foglio di sinistra: studi sulla formazione di immagini riflesse in acqua in relazione alla posizione dalla quale vengono osservate.


Foglio di destra: note e disegni sull'inalterabilità della condizione di equilibrio dei sistemi meccanici quando si aggiungano (o si sottraggano) ad essi pesi uguali. 


A                                B

VII.6.b2
Leonardo da Vinci Studi di meccanica e ottica Londra,
British Library Codice Arundel, ff. 79v – 93r (P85v)

Penna e inchiostro; 1504 c.


Foglio di sinistra:
disegni di "elementi macchinali", probabilmente destinati al trattato che Leonardo intendeva dedicare ai princìpi della meccanica.

Foglio di destra: studi sul rapporto tra gradi di impeto e corrispondenti gradi di percussione, indicazione di unità di misura fiorentine.

Leonardo e la camera oscura

1515

Siamo agli inizi del nuovo secolo e Leonardo si occupa di studi sulla rifrazione e la riflessione luminosa, sulle superfici sferiche, e molto probabilmente è alla ricerca di un metodo. Leonardo da Vinci descrisse nel 1515, precisamente nel Codice Atlantico, un procedimento per disegnare edifici e paesaggi dal vero, che consisteva nel creare una camera oscura nella quale veniva praticato un unico foro su una parete, sul quale veniva posta una lente regolabile (come verificò Gerolamo Cardano)

Sulla parete opposta veniva così a proiettarsi un'immagine fedele e capovolta del paesaggio esterno, che poteva essere copiata su un foglio di carta ("velo") appositamente appeso, ottenendo un risultato di estrema precisione.

Con la camera oscura Leonardo intendeva dimostrare che le immagini hanno natura puntiforme, si propagano in modo rettilineo e vengono invertite dal foro stenopeico, arrivando a ipotizzare che anche all'interno dell'occhio umano si avesse un analogo capovolgimento dell'immagine.

Leonardo da Vinci, studiando la riflessione della luce sulle superfici sferiche, descrisse una camera oscura che chiamò Oculus Artificialis (occhio artificiale).


1515, camera oscura di Leonardo Codice Atlantico, foglio D, « l'occhio dell'omo raddoppia in tenebre la sua popilla ».

Con questa teoria Leonardo spiega quanto il buio sia determinante per la visione precisa del dettaglio in quanto ha notato la grande dilatazione della "popilla", cioè pupilla. Questo disegno, insieme ad altri relativi alla profondità e alla rifrazione, sono inseriti all'interno del Codice Atlantico.


Una citazione di Leonardo relativa alle lenti da occhiali e d’ingrandimento: 

questo ochiale di cristallo debbe essere netto di machie e molto chiaro e da lati debbe essere grosso un’oncia d’un’oncia cioè 1/144 di braccio e sia sottile in mezo secondo la vista che lui l’à adoprare, cioè secondo la proporzione di quelli ochiali che a lui stanno bene” 

(Codice F, fol. 25r).


1544, 24 gennaio
A distanza di pochi anni lo scienziato olandese Rainer Geinma Frisius Matematico e cosmografo di origine fiamminga, applicò le sue conoscenze matematiche all'astronomia, alla geografia e alla costruzione di mappe. A lui risale la più antica trattazione dei principi della triangolazione. Animò un centro di fabbricazione di strumenti costruiti secondo le sue indicazioni. 


In quegli anni, e nei secoli successivi, la camera oscura venne utilizzata soprattutto dagli artisti del Rinascimento per proiettare l'immagine del mondo esterno su una parete, così da poter disporre di un campione di riferimento per realizzare disegni e dipinti. 

Si sa ad esempio che Raffaello ne fece ampio uso e con lui tutti quegli artisti che avevano necessità di riprodurre in maniera fedele le ampie prospettive dei paesaggi.

In pittura, i colori vengono classificati in primari, secondari, terziari.


I colori primari 

I (sottrattivi) sono colori fondamentali perché non si possono ottenere dalla mescolanza di nessun altro colore e sono il rosso (magenta), il blu (ciano) e il giallo. Dai colori primari si ottengono, mescolandoli, tutti gli altri. Insieme al nero e al bianco, i colori primari rappresentano la tavolozza essenziale di un pittore.


I colori secondari 

Si ottengono mescolando tra loro due colori primari in uguali quantità. Ogni coppia di colori primari mescolati genera un colore secondario, in questo modo:


  • giallo + rosso = arancione
  • giallo + blu = verde
  • rosso + blu = viola


I colori terziari 

Si ottengono dalla mescolanza di colori primari in diverse parti, come per esempio:


  • blu + rosso + rosso = rosso violaceo
  • blu + giallo + giallo = verde giallognolo
  • rosso + blu + blu = viola bluastro
  • rosso + giallo + giallo = giallo aranciato
  • giallo + blu + blu = blu verdastro
  • giallo + rosso + rosso = rosso aranciato