Interazione tra luce e materia: colorimetria e fotodegrado in ambito illuminotecnico

The correct color rendering in which objects appear denotes the quality of the design of a lighting system, especially in particular environments such as museums and art galleries where the perception of color is crucial in interpreting correctly the art-works. At the same time, the light sources must be chosen so as they do not to cause damage to illuminated objects and preserve their original color-aspect. In the first case you need to make a spectrometric characterization of the surface, obtained by special instruments which required long time and laborious task, in particular for polychrome subjects. The second requirement imply the requires knowledge of the sensitivity of the material for all long-term exposure to light:; unfortunately this quantity is not defined yet for material categories, furthermore few models are available, and for few material only, to determine the degree of damage power of a specific source. The present thesis moves along two parallel lines in an attempt to examine both the aspects here above presented regarding the designing a lighting system. On one hand, here it is presented a system allowing the characterization of large polychrome surfaces from a spectroradiometric point of view though it present good accuracy as more conventional and time consuming instruments. Starting from the diagnostic techniques commonly used in cultural heritage, a new measuring device was developed: it consists of a CCD camera and a bank of tunable interference filters characterized by both high spectral and spatial resolution. On the other side the work makes a deep analysis of the theory on the phenomenon of photodeterioration and proposes and applies a new procedure specifically defined for the determination of the photosensitivity characteristic of a specific material. For this reason, the process of color change under the exposure to light was reproduced experimentally in the laboratory, in particular on samples of printing ink placed inside an ad-hoc realized aging chamber.

La corretta resa dei colori con cui appaiono gli oggetti denota la buona qualità di progettazione di un impianto di illuminazione, soprattutto in ambienti particolari quali musei e gallerie d'arte dove la percezione cromatica è fondamentale per l'interpretazione dell'opera. Contemporaneamente, le sorgenti luminose devono essere scelte in modo da non arrecare danno agli oggetti che illuminano e preservare la loro tinta originaria. Nel primo caso è necessario effettuare una caratterizzazione spettroradiometrica delle superfici ottenuta tramite appositi strumenti che però attualmente consentono la misura solo in modo puntuale, rendendo l'operazione lunga e laboriosa per i soggetti policromi. La seconda condizione richiede che si conoscano le sensibilità dei materiali all'esposizione prolungata alla luce, ma per tante categorie non sono state ancora definite come anche i modelli per stabilire il grado di dannosità di una sorgente. Il presente lavoro di tesi si sviluppa su due linee parallele nel tentativo di esaminare entrambi i suddetti aspetti nel problema di progettazione di un impianto di illuminazione. Da un lato si è definito un sistema che consenta una caratterizzazione spettroradiometrica di ampie superfici policrome rapida, ma al contempo precisa ed accurata. Prendendo spunto da tecniche diagnostiche utilizzate nell'ambito dei beni culturali, è stato messo a punto un dispositivo di misura, composto da una fotocamera a CCD ed un banco di filtri interferenziali sintonizzabili, caratterizzato da un'elevata risoluzione sia spettrale sia spaziale. Dall'altro lato è stata approfondita la teoria riguardante il fenomeno del fotodegrado e si è voluto cercare, in particolare, una procedura che sia sistematica per determinare la fotosensibilità caratteristica di uno specifico materiale. Per questo motivo è stato riprodotto sperimentalmente in laboratorio il processo di viraggio del colore per esposizione alla luce su campioni di inchiostro da stampa inseriti dentro un'apposita camera di invecchiamento.