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Teoria della luce

Stimolazione, sensazione e percezione visiva

 L’occhio è l'organo del nostro corpo che ha il compito di raccogliere gli stimoli luminosi provenienti dal mondo esterno e di tradurli in impulsi nervosi da trasmettere al cervello. Il funzionamento fisico dell'occhio è assimilabile a quello di un apparecchio fotografico. L'iride regola la quantità di luce esattamente come il diaframma mentre il cristallino permette la messa a fuoco dell'immagine come la lente in un obiettivo pur utilizzando un diverso sistema di regolazione; nel caso del cristallino vi é una deformazione, nel caso dell’obiettivo un movimento delle lenti avanti ed indietro. La retina, infine, è l'elemento sensibile su cui si trovano le terminazioni del nervo ottico ed equivale alla pellicola fotografica.
Le estremità del nervo ottico sono formate da cellule fotosensibili: i coni ed i bastoncelli. In particolare i bastoncelli servono per la visione crepuscolare (scotopica) e non sono sensibili al colore mentre i coni servono per la visione diurna (fotopica), funzionano solo con livelli di luminanza ed illuminamento superiori ad una certa soglia e permettono di percepire e distinguere i colori.

La distribuzione dei coni e dei bastoncelli sulla superficie della retina non è omogenea e, di conseguenza, la risposta agli stimoli luminosi varia in relazione alla porzione di retina interessata. La sensibilità della retina diminuisce allontanandosi dal centro, in cui vi è la massima concentrazione di cellule fotosensibili, verso l’esterno con il risultato che la visione nitida si riesce ad avere al’interno di un cono angolare di pochi gradi.
L'energia luminosa raccolta dalla retina attiva i coni ed i bastoncelli che producono un segnale elettrico che viene trasmesso ed elaborato dal cervello dando luogo alla sensazione visiva. Nel caso di un brusco ed intenso aumento dello stimolo o di una sua rapida diminuzione la retina impiega un certo tempo per adattarsi al nuovo livello energetico ed in questo periodo di tempo la visione risulta meno efficiente.
Il tempo di adattamento completo alle nuove condizioni di luce è dell’ordine di circa 1 minuto passando dal buio alla luce e di circa 30 minuti nel caso opposto. La curva di adattamento varia in relazione alla differenza di luminosità secondo un andamento di tipo logaritmico con un adattamento molto rapido all’inizio e quindi più lento.
Il processo percettivo inizia con la captazione degli stimoli ricevuti dall’occhio e termina con la loro elaborazione ed interpretazione da parte del cervello. La modalità di interpretazione degli stimoli è solo parzialmente innata e subisce una continua evoluzione ed un adattamento nel tempo. Occorre comunque ricordare che la percezione non si riferisce ad un singolo stimolo isolato ma alle condizioni ambientali-luminose nella loro completezza. Un ambiente illuminato in maniera costante potrà essere percepito come correttamente o scarsamente illuminato a seconda delle aspettative del fruitore, della sua motivazione, delle condizioni atmosferiche esterne, dell’epoca dell’anno, ecc.

D’altra parte l’occhio ed il cervello non sono particolarmente sensibili al valore assoluto degli illuminamenti e delle luminanze mentre sono molto sensibili alle differenza di questi valori all’interno del campo visivo. La modulazione della luce nello spazio e le sue qualità sono elementi difficili da quantificare in fase di progetto ma sono i veri responsabili del successo nella progettazione illuminotecnica. L’attenzione del progettista dovrà quindi essere principalmente orientata al come, piuttosto che al quanto illuminare; il dimensionamento preciso dei livelli di illuminamento e delle luminanze verrà valutato di conseguenza in un momento successivo.