La ciencia de la luz y el color: ¿Qué es la luz? ¿Dónde y cómo se origina?
La luz es una radiación electromagnética
(del mismo tipo que las que a veces nos hacen mucho daño). El espectro
electromagnético incluye desde los rayos gamma hasta las ondas de
radio.
El espectro visibles constituye una pequeña
parte del espectro y estos son sus colores:
La luz visible está formada por vibraciones electromagnéticas
con longitudes de onda que van aproximadamente de 350 a 750 nanómetros
(1 nm=1 milmillonésimas de metro). Lo que conocemos como luz blanca es
la suma de todas las ondas comprendidas entre esas longitudes de onda, cuando
sus intensidades son semejantes.
La luz se forma por saltos de los electrones en los
orbitales de los átomos. Como sabes, los electrones poseen la
extraña cualidad de moverse en determinados orbitales sin consumir
energía, pero cuando caen a un orbital inferior de menor energía
(más próximo al núcleo) emiten energía en forma de
radiación. Algunos de esos saltos producen radiación visible que
llamamos luz, radiación que ven nuestros ojos en su manifestación
de color.
En un mol de materia (por ejemplo en 23 gramos de
sodio) tenemos 6,023·10 23 átomos, con muchos electrones
girando. Si millones de estos electrones externos caen de nivel, se emite
radiación suficiente para ser vista. Cada elemento químico emite
luz de determinados colores, su espectro, porque los
electrones saltan en todos lo átomos de ese elemento entre los
mismos niveles permitidos.
La frecuencia de la luz emitida depende de la
diferencia de energía de los niveles entre los que salta el
electrón:
Es- Ei =hn
La longitud de onda es l y es la inversa de la
frecuencia:
l=1/n
La cantidad de radiación que emite un cuerpo
depende de su temperatura.
Los cuerpos sólidos emiten
prácticamenete todo tipo de radiaciones -todo el espectro- ya que al
tener átomos y enlaces muy diversos los tránsitos
energéticos permitidos son muy variados. Al aumentar la temperatura el
máximo de la intensidad radiada se produce a menores longitudes de
onda.
Todos emitimos radiaciones. Los animales de sangre
caliente emiten en el infrarrojo.
La piel detecta otras radiaciones de mayor longitud de
onda que la luz: las radiaciones caloríficas.
En el sol hay cantidades enormes de átomos de
elementos muy diversos que emiten radiaciónes y el conjunto total de
esas radiaciones produce la luz blanca.
En la Tierra también producimos luz pero el mecanismo
interno de producción siempre es el mismo: los saltos de los electrones
entre los diferentes niveles de energía (orbitales).
La luz se mueve en el vacío aproximadamente a
300.000 km/s, y mientras no interactúa con la materia y llega a nuetros
ojos no la vemos. El espacio está lleno de luz y
sin embargo lo vemos oscuro.
Cuando una radiación luminosa incide sobre un
cuerpo parte de la luz se refleja, parte se transmite a través de
él y el resto, correspondiente a determinadas longitudes de ondas, es
absorbida por el cuerpo.
Dentro de las sustancias transparentes la luz va a
menor velocidad que en el vacío y una parte de ella siempre es absorbida
debido a su interacción con los electrones de la materia. Podemos ver la
luz difundida por la superficie (luz reflejada) o la transmitida por el cuerpo
si es traslúcido. Al interactuar la luz con la
materia es cuando se produce el color.
Al conjunto de radiaciones que tienen frecuencias muy
próximas le damos el nombre correspondiente al color con que el ojo
humano las identifica. Así, a las radiaciones agrupadas en torno a los
600 nm se las denomina color amarillo. Las que rondan el extremo del visible,
próximas a 350nm, son las violeta etc. Más pequeñas, y ya
no visibles por el ojo, son las ultravioleta que ya no son colores, son
sólo radiación.
El color que emite la superficie de las sustancias
coloreadas (lo que vemos) se llama color superficial. Parte de la
radiación se refleja y parte es absorbida por el cuerpo. Si el cuerpo es
una lámina fina puede que la radiación lo atraviese. Así
una laminilla de oro se ve amarilla por la luz que refleja (rojo, anaranjado,
amarillo) y al trasluz se ve azul-verdoso porque transmite el resto del
espectro. Los componentes que se absorben por los cuerpos producen los colores de las mezclas
sustractivas.
Una pantalla blanca refleja todas las radiaciones.
Podemos ver sobre ella la mezcla de colores aditivos si separamos parte de la
radiación antes de que llegue y dejamos que el resto se mezcle.
Esto es lo que llamamos mezcla
aditiva.
El color de un cuerpo depende de
- la naturaleza de su superficie
- del tipo de luz que lo ilumina
Un objeto sólo se ve con su propio color si se
ilumina con luz blanca o con luz de su mismo color.
Los aspectos del color superficial son:
Matiz o tonalidad.- Se
refiere al nombre del color, al tipo de longitud de onda de la
radiación. Como no es una radiación concreta ( un color es un
conjunto de radiaciones próximas) no es un valor cuantitativo y se da
(cualitativamente) por descripción, matiz verde, rojo, púrpura,
etc. según la longitud de onda dominante. Al existir un matiz tienen que
existir también brillo y saturación.
Brillo.- Es la intensidad
subjetiva con la que vemos el color (captación de la intensidad luminosa
reflejada). Depende del ángulo con que miremos la superficie. La luz
blanca no tiene matiz (no tiene color), pero tiene brillo.
Saturación.- Es la
pureza del color. Dentro de un mismo color rojo podemos distinguir entre un
rojo pálido o un rojo fuerte según su distinta saturación.
Cuanto más blanco contiene menos saturado está el color: el rosa
pálido está poco saturado.
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— ¿Qué es la luz?