0162. Il fenomeno dei grattacieli di Dallas

Sono una studentessa inscritta alla facoltà di Ingegneria Edile e vi scrivo nella speranza che possiate rispondermi a qualche quesito riguardante la doppia riflessione. Durante una lezione di ottica si è parlato del fenomeno che caratterizza alcuni grattacieli di Dallas, per il quale questi ultimi, composti da due strati di vetro, durante il giorno riflettono una luce verde. Volevo chiedere come è possibile questo. Inoltre volevo sapere se è vero che, se i due strati di vetro sono posti in orizzontale, durante tutto l'arco della giornata, il colore riflesso varia da rosso a violetto. E, ponendo sotto i due strati di vetro una lastra di alluminio, aumenta l'intensità della luce riflessa. Nel caso non fosse possibile ottenere l'effetto del cambiamento di luce durante la giornata con questo metodo, come è possibile ottenerlo? Un'ultima domanda, di che tipo di vetro e di alluminio bisogna disporre per poter ottenere risultati molto soddisfacenti? (Marina)(2020)

Il fenomeno della Doppia Riflessione produce importanti effetti in ottica, sia nel caso di un fascio di luce che attraversa un materiale, sia nel caso di un fascio di luce che incontra successivamente due materiali.

Un esempio del primo caso si ha quando un fascio di luce attraversa una lastra di vetro: il fascio viene riflesso parzialmente in aria dalla prima superficie quando entra nel vetro; viene nuovamente riflesso parzialmente in vetro dalla seconda superficie quando esce dal vetro. Come effetto di tale fenomeno, si ha che specchiandosi in uno vetro si ottengono due immagini [96]; più o meno evidenti in funzione dello spessore del vetro, delle condizioni di luminosità e della posizione del soggetto rispetto al vetro.

Un esempio del secondo caso si ha quando un fascio di luce viene riflesso consecutivamente da due vetri: il fascio viene riflesso parzialmente dalla prima superficie del primo vetro in direzione del secondo vetro, per essere poi parzialmente riflesso dalla prima superficie del secondo vetro.

Come effetto di tale fenomeno, il fascio che ha subito le due riflessioni parziali può essere più o meno polarizzato, in funzione dell’angolo con cui le due riflessioni hanno avuto luogo. Il fenomeno della Doppia Riflessione è alla base dell’effetto mostrato da alcuni vetri in uso per tanti edifici, ma anche in campo automobilistico (in effetti si verifica una ‘miriade di doppie riflessioni in cascata’): la riflessione di un colore predominante ed il variare di tale colore in funzione dell’angolo di osservazione. In questo caso i vetri sono provvisti di una sottile Pellicola Multistrato, solitamente disposta fra i vari strati di vetro che compongono ‘il vetro’ che noi vediamo.

Esistono Pellicole Multistrato di vario tipo, che possono produrre gli effetti più disparati e contrastanti: esistono ad esempio sia Pellicole Multistrato ‘antiriflesso’ che riducono moltissimo la riflessione di un vetro (possono essere usati sulle lenti degli occhiali), sia Pellicole Multistrato ‘riflettenti’ che rendono un vetro praticamente trasparente da un lato, ma fortemente specchiante dal lato opposto (sono spesso usati in edilizia, producendo il frequente effetto del ‘palazzo specchio’). Le Pellicole Multistrato, come lo stesso nome dice, sono composte da un elevato numero di sottili strati ed il fenomeno della Doppia Riflessione ha luogo sulle due superfici di ciascuno strato componente. Il combinarsi della Doppia Riflessione dovuto a ciascuno strato realizza l’effetto desiderato (specchiatura, riflessione selettiva di un colore, …). Nel caso della riflessione selettiva di un colore, il colore riflesso è determinato dalla lunghezza del cammino che la luce percorre all’interno della Pellicola Multistrato.

Tale lunghezza dipende dall’angolo con cui la luce incide sul vetro: se incide perpendicolarmente, la lunghezza è minima; quanto più incide obliquamente, tanto maggiore è la lunghezza. Nel caso dei vetri di un edificio, durante la giornata l’angolo di incidenza della luce solare cambia costantemente, e ciò può provocare una variazione del colore prevalentemente riflesso (la lunghezza d’onda del colore rosso è maggiore della lunghezza d’onda del colore viola). Disponendo il vetro orizzontalmente, la variazione dell’angolo di incidenza durante la giornata può certamente essere maggiore che per un vetro disposto verticalmente sulla parete di un edificio, e l’effetto della variazione di colore prevalentemente riflesso può essere maggiormente evidente. Per ottenere un effetto molto marcato di riflessione selettiva di un colore, è evidentemente necessario disporre di una Pellicola Multistrato estremamente efficiente (cosa assolutamente non facile da ottenere).

Michele Caponero – Fisico