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:
La longitud de onda es l y es la inversa de la frecuencia:
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.