Disco di Benham
Un disco bianco e nero che quando gira produce l’illusione del colore
Facendo girare questo motivo bianco e nero alla velocità giusta, si possono vedere dei cerchi colorati al suo interno. Questo accade perché i recettori di luce presenti nei nostri occhi rispondo a velocità di rotazione diverse.
- Disco con motivo (cfr. sezione «Assemblaggio»)
- Cartoncino bianco (vanno bene anche fogli di carta bianchi, ma funzionano e durano meno, quindi se utilizzate la carta, attaccate i fogli su un supporto)
- Forbici
- Pennarello nero
- Trapano elettrico a più velocità (perfetto perché può ruotare in entrambe le direzioni)
- Vite (per es. 10-24, 3 o 4 pollici), due rondelle (per es. SAE 10) e un dado a farfalla (per es. 10-24) adatti alla vite; in alternativa potete fissare il disco al rotatore con il nastro biadesivo
- Stampate il disco che trovate qui (cliccate sull’immagine per ingrandirla) su un cartoncino bianco.
- Ritagliatelo. Se il nero della stampante non è intenso, ripassatelo con un pennarello nero. Potete anche ingrandire e rimpicciolire le dimensioni del disco.
- Praticate un foro al centro del disco e infilateci la vite in modo che il cartoncino abbia una rondella davanti e una dietro e che il dado a farfalla lo tenga fermo. Inserite la vite nel trapano e stringetela in modo che non esca.
Attenzione: per semplificare al massimo, potete stampare o fotocopiare il disco riducendone le dimensioni e potete fissarlo sulla superficie piatta di un giocattolo adatto. Potete anche provare a farlo ruotare sulla punta di una penna o con una puntina e una gomma. Dovrebbe funzionare con qualsiasi cosa riusciate a trovare per far girare il disco in sicurezza.
Fate girare il disco sotto la luce del sole o sotto a una lampada a incandescenza. Funziona anche con le luci a fluorescenza e LED, ma si produce un effetto strobo con il quale il disco sembra pulsare e diventa più difficile osservarlo. L’intensità della luce favorisce la riuscita dell’effetto.
Osservate le strisce colorate che si vedono sul disco? Guardate la sequenza dei colori. Quale colore vedete al centro? Come sono le altre strisce? Cambiate direzione di rotazione e confrontate l’ordine dei colori, partendo dal centro e andando verso l’esterno.
Provate a cambiare velocità di rotazione e usate un disco di misura diversa per poi confrontare i risultati con ciò che avete osservato all’inizio.
Le persone vedono colori di intensità diversa sul disco che gira. Non sono del tutto chiare le ragioni per le quali è possibile vedere dei colori, ma l’illusione coinvolge delle cellule visive, dette coni, presenti nei nostri occhi.
Esistono tre tipi di coni. Uno è sensibile alla luce rossa, uno alla luce verde e uno alla luce blu. Ciascun tipo ha un tempo di latenza diversa (il tempo che impiega per rispondere a un colore) e di persistenza (il tempo che impiega a rispondere dopo la rimozione di un stimolo). I coni sensibili al blu, per esempio, sono i più lenti a rispondere (hanno un tempo di latenza più lungo degli altri), ma continuano a rispondere più a lungo (hanno anche il tempo di persistenza più lungo).
Se guardiamo un punto su un disco che gira, stiamo vedendo delle sorgenti di luce bianca alternate al nero. Quando passa il bianco, tutti e tre i tipi di coni rispondono, ma gli occhi e il cervello vedono il bianco solo una volta che tutti e tre i tipi di coni hanno risposto. Il fatto che alcuni tipi di coni rispondano più rapidamente di altri, e che alcuni continuino a rispondere più a lungo, porta a uno sbilanciamento che spiega, in parte, come mai vediamo i colori.
I colori variano sul disco perché in diverse posizioni radiali, gli archi neri hanno lunghezze diverse. Questo fa sì che anche la durata del bianco e del nero sulla retina sia diversa.
È difficile spiegare del tutto i colori che si osservano sul disco di Benham (per esempio gli archi neri corti su tutti i dischi devono essere sottili, altrimenti non è possibile vedere nessun colore), ma la spiegazione di base è sostanzialmente quella fornita sin qui.
Il disco di Benham è stato inventato da Charles Benham, un fabbricante di giocattoli del XIX secolo che aveva visto i colori su un motivo bianco e nero che aveva montato su un gioco. Ancora adesso si possono trovare giocattoli con il disco di Benham sopra.
Come avviene con i coni dell’occhio umano, anche i sensori dei tre colori di alcune videocamere hanno un tempo di latenza e un tempo di persistenza. Quando una videocamera passa rapidamente di fronte a una luce bianca nel suo campo visivo, spesso produce una striscia colorata sullo schermo del televisore.
