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Todo sobre los colores

¿Si un rayo de luz cae en un bosque y nadie está mirando, el bosque tiene colores?
Para responder necesitamos primero saber qué es el color, así que ¡A la Bati-wikipedia!

“El color es una percepción visual que se genera en el cerebro de los humanos y otros animales al interpretar las señales nerviosas que le envían los fotorreceptores en la retina del ojo, que a su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético (la luz).”

Pues entonces, para ver los colores necesitamos tres elementos: Luz, ojos y cerebro.

¿De donde viene la luz?

Lo primero que uno piensa es en el sol y los bombillos, pero ¿de donde sacan ellos la luz?
La respuesta está en los átomos que los conforman. Los átomos están formados de un núcleo al rededor del cual giran electrones en diferentes niveles energéticos u orbitales, mientras más alejado esté el orbital del núcleo, más energía necesitará el electrón para estar en él. Por lo tanto si un electrón baja de nivel le sobrará energía y esta será emitida en forma de luz, esto es lo que ocurre con las reacciones de fusión en el sol o al transformar energía eléctrica en calor, como sucede en una lámpara incandescente.
Cada elemento químico emite luz de un color específico y la diversidad de elementos en el sol hace posible que la luz que nos llega de él contenga todos los colores del espectro visible.

El espectro visible

Las ondas electromagnéticas son aquellas que no necesitan de un medio material para propagarse, entre ellas están los rayos X, las ondas de radio, la luz infrarroja y ultravioleta, etc. Todas ellas tienen una longitud de onda y las que podemos ver, es decir la luz visible, están entre los 400 y 700 nanómetros, las longitudes mayores o menores son invisibles a nuestros ojos. Pero están ahí.

Como mencioné anteriormente, el sol emite todos los colores de este espectro, es decir rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta, pero al viajar a gran velocidad se ve blanca, esto lo puedes probar en tu casa con un experimento sencillo ¡El disco de newton!

El mundo de colores

Al principio dije que para ver los colores necesitábamos solo tres elementos, la verdad es que mentí, se necesitan cuatro y el cuarto es un material que refleje la luz, si la luz no es reflejada no la podemos ver, por eso el espacio es negro a pesar de estar lleno de fotones (partículas de luz)

Todos los materiales tienen la capacidad de absorber o reflejar la luz y por eso los objetos que nos rodean se ven de colores. Por ejemplo, la sangre absorberá todos los colores, menos el rojo, este será reflejado hacia nuestros ojos. Si la luz incide esta vez sobre un huevo, será reflejada en su totalidad y se verá blanco. Por el contrario si la luz incidiera sobre digamos… la capa de Batman, toda la luz será absorbida, no reflejará ningún color y la capa se verá negra, pero también absorberá mucha energía y se calentará más que los objetos de otros colores. Así que ya sabemos por qué Batman prefiere salir de noche.

Mientras algunos materiales se ven de colores por la absorción selectiva de las longitudes de onda, otras cosas se ven de color por la capacidad de refractar la luz, por ejemplo el cielo que se ve azul o rojo en diferentes ocasiones.

La refracción de la luz

La luz blanca como ya dijimos, está compuesta por luz de todos los “colores del arco iris” y cada color tiene su longitud de onda específica.

Todos los materiales transparentes tienen un índice de refracción, este es un número que representa la velocidad con que se mueve la luz dentro de él, por lo tanto si se hace pasar un haz de luz de un medio transparente a otro la velocidad a la que viaja va a cambiar. Este cambio de velocidad también lo hará cambiar de dirección y a esto se le llama refracción.
Además el índice de refracción de muchos materiales, como el vidrio por ejemplo, depende de la longitud de la onda que pasa a través de él. Entonces cada color viajará con diferente velocidad dentro del vidrio, en consecuencia la dirección de los rayos de cada color será diferente y podremos ver los colores por separado, a esto se le llama dispersión.
Para que este efecto sea visible depende del ángulo con que entran los rayos y la geometría del material, para ello se pueden utilizar prismas de dispersión.

Sabiendo esto es fácil imaginar por qué se forman los arco iris.
Los días en que llueve con sol se pueden ver arco iris ya que las gotas de agua actúan como prismas dispersando y refractando la luz y todas ellas en conjunto forman el arco iris. Pero en este caso, las gotas no tienen la forma de prisma, si no que son esféricas, así que en vez de entrar por un lado y salir por el otro, la luz se reflejará dentro de la gota y la luz saldrá hacia el mismo lado desde el que entró pero a unos 42º del rayo de luz original.
Por eso cada vez que miras un arco iris el sol está por detrás de ti.
Además esa es la razón por la que no se puede llegar al final del arco iris, si te acercas al arco iris hasta cambiar el ángulo requerido para observarle, este desaparecerá.

El gato no ve el arco iris… ni la olla con oro.

El cielo azul

El mismo efecto ocurre con el cielo, la luz del sol entra a la atmósfera donde la luz con menos longitud de onda (azul y violeta) choca con las diferentes partículas que hay flotando en ella (aire, vapor, polvo) y va cambiando su dirección muchas veces “esparciendo” el color en el cielo, es decir, la luz azul del cielo no llega directamente del sol, si no de los sucesivos rebotes.
Si bien las longitudes de onda que más rebotan son la azul y la violeta, el ojo es más sensible al azul y por esto el cielo se ve de ese color.
En cambio si miramos al sol (no lo hagan) lo vemos amarillo porque los rayos amarillos y rojo casi no sufren dispersión.

Al atardecer la luz del sol debe atravesar más capas de aire y polvo, y estás capas además son más densas por estar más cercanas a la superficie, entonces la dispersión de luz es mayor y ya no solo para la luz azul, si no también para el resto de las longitudes de onda. Y esta vez si miramos al sol este se verá rojo por que el rojo es el color con mayor longitud de onda.

¿Se acuerdan de la Pregunta de Keanu Reeves?

Dejemos la pregunta como la siguiente ¿son los colores que veo yo, los mismos que ves tu?
Ya vimos que cada color tiene su longitud de onda específica, pero como mencioné al comienzo hay cuatro componentes que influyen en la visión, ya hablamos de dos de ellos y nos quedan dos, los ojos y el cerebro.

La estructura de los ojos encargada de ver es la retina, ella recibe la luz con unas células especiales llamadas fotorreceptores, estas contienen un pigmento que reacciona químicamente con la luz y transforma esta señal química en un impulso nervioso que viajará al cerebro donde será interpretado. Hay dos tipos de fotorreceptores, los conos y los bastones, los conos son los encargados de la visión en colores y de los detalles, los bastones se encargan de la visión en penumbra y no ven color.

Los conos son los que nos interesan, ellos tienen pigmentos que reaccionan con la luz roja, verde y azul en humanos, a menos que seas daltónico.
En el daltonismo puede faltar uno, dos o los tres tipos de pigmentos en la retina y por lo tanto son ciegos para el color de pigmento que no tienen.
Pero además del daltonismo enfermedades visuales y/o patologías del cerebro pueden cambiar la percepción al color y al contraste.
Así que, ¿son los colores que veo yo, los mismos que ves tu? Si ambos fuésemos jóvenes saludables, lo más probable es que sí.

Para terminar, volvamos a la pregunta del principio:
¿Si un rayo de luz cae en un bosque y nadie está mirando, el bosque tiene colores?

Pues, ni idea, depende de tu corriente filosófica, pero yo te podría decir que hay longitudes de onda siendo reflejadas desde el follaje.

 

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deemonita

Estudiante de tecnología médica, ciudadana de internet, gamer y escéptica.
Una vez vio volar a Santa Claus y nadie puede probar lo contrario.

3 Comments

  1. July 28, 2012 at 12:57 am —

    La explicación del cambio de nivel energético de un electrón y la consecuente emisión de luz me parece genial, sencilla y comprensible. Gracias!
    Un par de puntualizaciones:
    No hace falta un objeto aparte del propio ojo para apreciar la luz y el color. Cuando la luz entra en nuestros ojos directamente desde la fuente también podemos apreciar su color y su intensidad. Esa es la detección por transmisión aunque tecnicamente siempre es así porque los objetos que reflejan la luz son en si mismos emisores de luz que llega por transmisión directamente a nuestros ojos, aunque siempre filtrada por las características de absorción del objeto.
    Y una tontería más: Si Batman absorve toda la luz y se calienta está emitiendo radiación infrarroja.
    La última tontería, perdona, me podrías decir que Batman está emitiendo en una frecuencia de radiación invisible para nuestros ojos y que por eso lo vemos negro. Es cierto, pero no es menos cierto que no somos ciegos a la radiación infraroja. No? seguro? Ja!! a ver si me puedes dar la respuesta. Podemos percibir la radiación infrarroja con nuestro cuerpo humano?

    • August 6, 2012 at 8:17 am —

      Ups! respondí muy tarde!
      Pero si, batman emite radiación infrarroja y los humanos y animales también.
      Ja! me querías pillar con la pregunta, no podemos percibir la radiación infrarroja, pero los objetos que tienen temperatura emiten radiación infrarroja y eso si lo podemos sentir.

  2. August 6, 2012 at 8:20 am —

    jaja me refería al traje de batman al principio, porque batman también es humano…

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