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OTTICA NELLA STORIA

 

Lo sviluppo dell'ottica è necessariamente legato allo sviluppo di diverse materie, come la fisica, l’anatomia e la filosofia. Cerchiamo di ripercorrere brevemente il percorso storicamente fatto per giungere alle conoscenze che oggi sono note in questo ambito:

 

 

Nell’antica Grecia l’oftalmologia era una branca della medicina che, soprattutto ad Alessandria, aveva ricevuto molti stimoli dalla tradizione medica indigena egizia e mesopotamica.

Erodoto, uno storico greco, nei suoi scritti parla dell’esistenza di medici egizi specialisti dell’occhio, delle sue malattie e dello sviluppo di lenti, grazie al ritrovamento di alcuni papiri dell’epoca faraonica.

 

Gli studi degli egizi influenzarono certamente anche gli studi oftalmici di Erofilo, un medico greco, il quale fu il primo a studiare l’anatomia interna dell’occhio e ad introdurre una nomenclatura; il suo studio Sugli occhi è uno dei primi trattati greci ad essere stato dedicato esclusivamente all’oftalmologia.

 

 

Nell’antichità greca il dibattito era concentrato essenzialmente sul problema della visione e non sulla natura della luce.

Si possono individuare due correnti di pensiero principali:

 

  1. la scuola pitagorica, la quale adottava una teoria per cui l’occhio dovesse emettere una specie di radiazione o fuoco interno (opis) che raggiungendo l’oggetto, avvolgendolo come con dei tentacoli, permettesse di vederlo.

  2. La scuola atomista, invece, assumeva che gli oggetti emettessero una loro immagine la quale , viaggiando fino all’occhio ed entrando in esso, provocava la visione.

 

Il problema legato a queste teorie era che non riuscivano a spiegare la visione notturna e, specialmente la seconda, era in difficoltà di fronte all’obiezione su come possano entrare nell’occhio le immagini di grandi oggetti, come le montagne.

 

 

Euclide, allievo di Platone, (300 a. C.) si dichiarò nettamente a favore della teoria pitagorica e basò le sue teorie su studi di anatomia precedenti.

Egli scrisse il primo trattato noto riguardante questi argomenti, l’Ottica, nel quale riprese il modello dei pitagorici, geometrizzandolo con l’introduzione dell’idea astratta di raggi visuali e di postulati simili a quelli della moderna ottica geometrica insegnata a scuola.

Euclide non definì la natura fisica di questi raggi visivi ma, utilizzando i principi della geometria, discusse gli effetti della prospettiva, arrivando a supporre che la figura formata dai raggi visivi fosse un cono con vertice nell'occhio e base al margine dell'oggetto osservato. Inoltre, analizzò il fenomeno per cui la dimensione apparente di un oggetto dipende dalla distanza dell’oggetto stesso dall’occhio.

 

L’uso dei raggi modifica profondamente la concezione globale delle teorie precedenti, permettendo un’analisi punto per punto dell’oggetto e dell’immagine e uno studio grafico e geometrico in dettaglio dei vari fenomeni, in particolare quelli relativi a specchi piani e curvi.

 

 

La teoria di Euclide viene in seguito sviluppata da Erone e Tolomeo con lo studio della riflessione e della rifrazione (la cui legge tuttavia è definita chiaramente solo nel XVII secolo da Snell e Descartes).

 

 

Nei secoli successivi venne sviluppata l'ottica geometrica, sia nel mondo

occidentale (in particolare da Claudio Tolomeo nel II secolo) sia in quello

 islamico, ad esempio con i contributi di  Alhazen (965-1039), il cui trattato

ebbe molta influenza in Europa, stimolando ulteriori ricerche.

 

Egli rifiutò il concetto di raggio visuale, sostenendo che la visione è provocata

dalla luce che arriva all’occhio: osservò che una luce molto intensa può

danneggiare l’occhio e fare male, il che dimostra che essa è un’entità reale che

agisce sull’occhio; se invece la luce ha intensità media, essa produce la visione

degli oggetti, in questo modo la luce diventa un’entità reale valutabile

quantitativamente, oggetto quindi di studio fisico.

 

La sua analisi dell’aspetto geometrico della formazione delle immagini lo

portò a scoprire come le immagini degli oggetti si formino capovolte sulla

retina: ciò lo lasciò perplesso e per risolvere il dilemma abbandonò

l’esperienza e invocò una ipotesi del tutto errata, cioè il nostro sistema visivo

sentirebbe l’immagine quando essa si forma sulla prima superficie del cristallino.

 

Le sue teorie vennero portate in occidente nel XIII secolo.

 

 

 

Nel Medioevo, nonostante l’evoluzione dell’ottica sia piuttosto lenta, si iniziarono a distinguere sempre più chiaramente il problema della visione e quello delle proprietà fisiche della luce.

 

Avicenna, medico persiano (980-1037) introdusse la divisione tra lux, qualità luminosa degli oggetti e sostanza origine della luminosità, in cui si concentrano gli aspetti soggettivi della visione, e lumen, l’effetto dell’interazione della luce con gli oggetti, in cui si ritrovano le proprietà fisiche della luce.

 

 

Questa separazione divenne completa e chiara con Keplero (1571–1603), il quale riformulò i principi base dell’ottica euclidea in termini di fasci luminosi, formati da infiniti raggi, emessi da ogni punto dell’oggetto. Tali fasci sono deviati, assorbiti o modificati quando incontrano altri oggetti, seguendo le leggi della riflessione e della rifrazione e quando uno di essi arriva nell’occhio, il cristallino, che funziona come una lente convergente, lo fa convergere in un punto della retina, provocando la visione.

Keplero elaborò, inoltre, una teoria riguardante le lenti e affermò che l'immagine vista dietro lo specchio non vi si trova realmente, perché è una figura soggettiva, creata dall'osservatore in base agli stimoli ricevuti sulla retina ed in base ad un calcolo della psiche.

 

 

Successivamente, nel 1621, Willebrord Snellius (1580-1626) scoprì sperimentalmente la legge matematica della rifrazione, ora conosciuta come legge di Snell. Contemporaneamente tale legge venne scoperta anche da René Descartes (1596-1650) in modo indipendente.

 

 

Dopo questo periodo l’ottica continuò a sviluppare sempre maggiori teorie, grazie anche all’evoluzione dei concetti fisici di onde e, in particolare, di luce. Vennero, quindi, sviluppate tecnologie e strumenti a sostegno di questa branca della fisica, tutt'oggi in evoluzione.

 

 


 

 

Valentina Graziola - Physical Science Communication and Teaching Methods (UniTn)

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