La luce del sole comprende la radiazione ultravioletta (UV), la radiazione infrarossa (IR) e la porzione visibile (con lunghezza d’onda da 390 a 760 nm). La porzione visibile dello spettro suscita una risposta a livello retinico (sensazione visiva) che costituisce il punto di partenza del complesso e affascinante fenomeno della visione.
LA RADIAZIONE INFRAROSSO
L’infrarosso trae il suo nome dal fatto che rappresenta le frequenze di valore minore a quella del rosso (ma superiore alle microonde). In realtà l’intervallo comprende radiazioni che hanno un comportamento molto differente.
LA LUCE VISIBILE
La regione dello spettro con lunghezze d’onda compreso tra 760 nm (rosso) e 380 nm (violetto) è l’unico intervallo di frequenze per cui l’occhio umano è sensibile. A radiazioni visibili di diversa lunghezza d’onda (e quindi frequenza) corrispondono tutti i diversi colori dell’arcobaleno. Vi è una quasi perfetta coincidenza tra la sensibilità dell’occhio umano e la radiazione emessa dal sole.
LA RADIAZIONE ULTRAVIOLETTO
Nella parte successiva dello spettro vengono gli Ultravioletti indicati con l’acronimo UV. Le frequenze al di sopra del visibile manifestano molto chiaramente il carattere quantistico della radiazione elettromagnetica. La radiazione UV ha energia sufficiente a spezzare legami molecolari e ionizzare parzialmente gli atomi. Gli effetti dannosi sul corpo umano di tali radiazioni sono ben note in quanto tali radiazioni non solo provocano bruciature, ma possono causare danni irreparabili ai tessuti del corpo umano. Il sole emette, principalmente luce visibile, ma anche una certa quantità di UV
I RAGGI X
I raggi X sono stati scoperti solo alla fine del XIX secolo (differentemente dagli ultravioletti noti da un secolo prima).
La ragione è che la loro produzione non è semplice. Infatti vengono principalmente prodotti bombardando dei bersagli metallici con elettroni di alta energia e quindi che viaggiano in un vuoto spinto. I raggi X prodotti dipendono sia dall’energia degli elettroni incidenti, ma anche dal bersaglio.
L’utilizzazione più importanti dei Raggi X, fin dalla loro scoperta, sono state in radiografia e cristallografia. In radiografia si sfrutta l’assorbimento diverso dei vari tessuti profondi del corpo umano. In cristallografia si sfrutta il fatto che i raggi X hanno una lunghezza d’onda paragonabile alla distanza tra gli atomi di un reticolo cristallino, e quindi l’immagine di diffrazione permette di conoscere la struttura atomica dei solidi.
Il corpo umano è abbastanza trasparente ai raggi X, pur tuttavia nell’attraversare il corpo umano ionizzano gli atomi presenti danneggiando in maniera irreversibile anche i tessuti profondi. Sono quindi classificati tra le radiazioni ionizzanti dannose all’organismo. Il danno provocato dai raggi X è peggiore di quello degli UV in quanto agisce a maggiore profondità e i raggi X hanno una energia per fotone maggiore. Schermi metallici spessi sono una buona protezione per radiazioni di tale tipo.
I RAGGI GAMMA
I raggi gamma rappresentano le lunghezze d’onda più brevi dello spettro delle onde elettromagnetiche. I raggi gamma sono prodotti da reazioni che avvengono all’interno del nucleo atomico.
LE ONDE RADIO, LE BANDE DI FREQUENZA
Le frequenze inferiori a 3 GHz vengono chiamate genericamente onde radio. Sono le frequenze generalmente utilizzate nelle telecomunicazioni di tecnologia più datata come la radiofonia e la televisione, ma anche nella più recente telefonia mobile e le comunicazioni senza fili.
Le onde VHF e UHF si propagano praticamente senza assorbimento nell’atmosfera
Le onde radio sono generate e captate da antenne, la cui dimensione è dello stesso ordine di grandezza della lunghezza d’onda da emettere o rivelare.
Il contenuto di informazione trasportabile da una onda elettromagnetica è tanto maggiore quanto maggiore è la frequenza di oscillazione dell’onda.
LE MICROONDE
Anche se ufficialmente le microonde sono al di sopra dei 3 GHz, nel linguaggio comune frequenze superiori a 1 GHz vengono dette microonde. La differenza sostanziale tra le microonde e le onde radio è la maggior frequenza propria e quindi, un diverso meccanismo di interazione con la materia. Secondo la meccanica quantistica, infatti, onde elettromagnetiche a diversa frequenza (e quindi diversa energia), vengono assorbite eccitando diversi stati energetici del materiale attraverso cui passano.
LE GRANDEZZE E LE UNITA’ DI MISURA
Le grandezze fisiche mediante cui sono espressi i valori limite nel caso delle radiazioni elettromagnetiche a radiofrequenza sono fondamentalmente le seguenti:
L’intensità del campo elettrico E, è la forza per unità di carica esercitata su una carica elettrica puntiforme. Unità di misura nel sistema SI (sistema internazionale) è il Volt per metro (V/m);
L’intensità del campo magnetico H, è la forza esercitata su un polo magnetico unitario, ovvero su un elemento unitario di corrente elettrica. Unità di misura, nel sistema internazionale: Ampere per metro (A/m);
Per campi magnetici generati da correnti che passano attraverso un conduttore si usa invece un’altra grandezza: l’induzione magnetica (B), data dal prodotto dell’intensità di campo magnetico H per la permeabilità magnetica del mezzo (m) che dipende dal mezzo stesso.
La densità di potenza S (densità di flusso di energia), e per definizione è la potenza radiante incidente su di una piccola sfera, divisa per l’area della sfera stessa. La sua unità di misura nel sistema SI è il Watt per metro quadrato (W/m2).
GLI EFFETTI NOCIVI DEI RAGGI ULTRAVIOLETTI ED INFRAROSSI
Le radiazioni UV e IR non sono invece visibili e possono avere effetti nocivi sui tessuti biologici oculari, inducendo danni che crescono proporzionalmente alla quantità di radiazioni che l’occhio assorbe.
La porzione IR (lunghezza d’onda superiore a 760 nm), quando è eccessiva, è responsabile della denaturazione delle proteine lenticolari che inducono la formazione della cataratta. La porzione UV (lunghezza d’onda inferiore a 390 nm) viene filtrata dai mezzi ottici oculari e non raggiunge la retina, ma può provocare danni al segmento anteriore dell’occhio dato che il suo assorbimento avviene prevalentemente da parte della cornea, della congiuntiva e del cristallino (Catalano, 2001).
LA LUCE BLU
Recentemente è stata posta l’attenzione sulla luce blu, che ha lunghezza d’onda da 400 a 500 nm nella porzione visibile. La luce blu è dotata di un quantitativo energetico maggiore rispetto alle altre lunghezze d’onda della porzione visibile dello spettro e, quando penetra all’interno dell’occhio, si irradia in tutte le direzioni; il suo elevato quantitativo energetico “illumina” la retina e, a dosi elevate o per tempi di esposizione prolungati, è in grado di danneggiare le strutture oculari Gli occhiali da sole di qualità sono definiti “filtri” quando non sono dotati di potere diottrico ma impediscono unicamente il passaggio alla luce di determinate lunghezze d’onda; vengono invece definite ‘lenti filtranti’ quando, oltre a ridurre e selezionare le lunghezze d’onda della luce trasmessa, correggono le ametropie.
GLI OCCHIALI DA SOLE
Gli occhiali da sole con filtri o lenti filtranti di qualità sono il miglior mezzo per proteggere gli occhi dai danni indotti dalla luce solare. Per essere di qualità devono soddisfare quattro requisiti:
- Eliminare i raggi UV.
- Ridurre in modo significativo la trasmissione dei raggi IR.
- Ridurre l’intensità della radiazione visibile.
- Non alterare l’equilibrio cromatico della percezione visiva.
LA CLASSIFICAZIONE DEI FILTRI
La classificazione dei filtri solari protettivi e quindi degli occhiali da sole tiene conto del livello di protezione e dell’uso. La EN 1836/1997 prevede 5 classi, dette categorie di protezione, che sono stabilite in base alla quantità di luce che il filtro lascia passare (trasmittanza); pertanto più alto è il numero della categoria, più il filtro assorbe la radiazione luminosa.
L’utilizzo di occhiali da sole con filtri di qualità è particolarmente importante in vacanza, dove l’elevata riflettanza delle superfici orizzontali (in estate la sabbia della spiaggia, in inverno la neve delle piste da sci) veicola alte dosi di raggi UV e luce blu verso l’occhio; al tempo stesso essi sono opportuni anche in città, dove è buona regola indossarli anche quando il cielo non è limpidissimo.
I filtri di qualità, non solo proteggono l’occhio ma preservano dall’invecchiamento precoce la cute intorno agli occhi, contribuendo a ritardare la formazione delle rughe. Se i filtri non sono di qualità, sono inutili e addirittura dannosi, in quanto favoriscono una maggior apertura pupillare (midriasi) e, di conseguenza, un aumentato passaggio della radiazione blu e UV.
LA PROTEZIONE DEGLI OCCHI DEI BAMBINI
Al sole la categoria più a rischio è quella dei bambini, nei quali l’azione protettiva del cristallino non è ancora efficace.
Spesso i genitori sottovalutano l’esposizione prolungata alla luce solare, non dotando i propri figli di adeguati occhiali da sole, oppure provvede ad acquistarli dove capita. Invece l’acquisto di un occhiale da sole di qualità è il punto di partenza per una corretta prevenzione visiva: adattati opportunamente al volto del bambino, non gli daranno alcun fastidio e gli garantiranno sicurezza e protezione durante l’esposizione al sole.
I FILTRI COLORATI:
Si possono utilizzare occhiali da sole con filtri colorati, fotocromatici oppure polarizzati.
I filtri colorati assorbono in maniera diversa e selettiva la radiazione luminosa di determinate lunghezze d’onda poichè proteggono l’occhio facendo variare la distribuzione spettrale della luce trasmessa. I filtri fotocromatici si scuriscono per effetto della luce solare e tornano chiari quando l’intensità luminosa si attenua; essi sono quindi capaci di adeguare l’assorbimento di luce visibile in funzione della quantità e della qualità della luce incidente e dei tempi di esposizione.
I filtri polarizzati consentono il passaggio solo alla luce che vibra su un piano; essi sono consigliabili alle persone che, per le loro caratteristiche o per il tipo di attività che svolgono, hanno necessità di attenuare la luce riflessa.
L’EQUILIBRIO CROMATICO DELLA SCENA VISIVA OSSERVATA
Tutti i tipi di filtri devono mantenere l’equilibrio cromatico della scena visiva osservata; i colori che più ne rispettano il cromatismo sono il grigio, il marrone e il verde oliva. Qualunque sia il tipo e il colore del filtro scelto per la protezione solare, è opportuno sia dotato di trattamento antiriflesso, il quale permette di aumentare il contrasto delle immagini percepite.
CONCLUSIONI
- Lo spettro elettromagnetico abbraccia sorgenti sia naturali sia artificiali di campi elettromagnetici.
- Le radiazioni ionizzanti, come i raggi X e gamma, consistono di fotoni che trasportano un’energia sufficiente per rompere i legami molecolari. I fotoni delle onde elettromagnetiche a frequenze industriali e a radiofrequenze hanno un’energia molto inferiore, e non hanno quindi questa capacità.
- Nella regione delle radiofrequenze e microonde, i campi elettrici e magnetici vengono considerati insieme, come le due componenti dell’onda elettromagnetica. La densità di potenza, misurata in watt al metro quadro (W/m2) descrive l’intensità di questi campi.
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