Si pregunto al azar, en la calle o en el trabajo, a una persona, ¿de qué color son las hojas de los árboles?, ¿de qué color es la sangre?, ¿de qué color son las manzanas?, ¿de qué color es la rosa que está en tu jardín?, ¿de qué color es tu carro?, puedo asegurar casi al 100 por ciento que sus respuestas serán verde, roja, amarilla, azul. Estamos tan acostumbrados a hablar de colores, que damos por hecho tales afirmaciones, sin detenernos a pensar si nuestras respuestas son acertadas.
Les propongo que antes de responder, nos formulemos esta pregunta: ¿los objetos tienen color? Si no están seguros de lo que responderán, los invito a que juntos nos adentremos a este mundo maravilloso de la interacción entre la luz y la materia, y vayamos poco a poco descubriendo y contestando ésta y muchas preguntas más que estoy segura irán formulándose y replanteándose en sus mentes.
Podemos responder a esta pregunta haciendo uso del espectro visible de la luz, dividiéndolo en tres tercios (la idea principal surge del artículo Understanding the arithmetic of color, que escribí en colaboración con Sandra Balderas y Carlos Zúñiga, y que apareció este año en la Revista Mexicana de Física), lo que nos ayudará a predecir los nuevos colores obtenidos al mezclar luces (mezcla aditiva) o pinturas (mezcla sustractiva), sin olvidar que para ello es necesaria una fuente de luz que emita e incida sobre los objetos o el entorno, y por supuesto, tener un par de ojos sanos, que de manera natural y automática percibirán y detectarán los resultados.
Esto sucede ya que al hablar de color involucramos tanto acciones físicas, que producen un estímulo en forma de luz, como acciones de detección e interpretación de esos estímulos, que llegan a nuestros ojos y se transmiten al cerebro, el cual procesa la información, indicándonos que algo se percibe como verde, rojo, azul, amarillo, etcétera, además de darnos información de las características físicas de los objetos en relación a su textura, forma o bordes, entre otros parámetros.
Interacción luz-materia
Si llegamos a casa cuando la luz del sol está entrando al máximo por la ventana, y llama nuestra atención un plato maravilloso lleno de frutas como el mostrado en la figura 1, podríamos afirmar categóricamente que las manzanas son rojas, las hojas, verdes y las guayabas, amarillas.
En la figura 1 debemos tomar en cuenta que la fuente de iluminación que incide sobre este objeto es nuestra estrella brillante, la más cercana al planeta Tierra, llamada Sol, la cual es una fuente de luz natural que nos permite de día, por medio de nuestros ojos, observar y apreciar el entorno.
Figura 1. Plato de frutas
El Sol, a simple vista, se observa como una fuente de luz convencional, pero gracias al experimento realizado por Isaac Newton en 1666, se mostró su complejidad. En el experimento usó un prisma como elemento dispersor y obtuvo lo que ahora se conoce como la descomposición espectral de la luz, muy similar a lo que observamos cuando se forma un arcoíris, donde las gotas de agua se comportan como prismas. Antes de que la luz del Sol pase por el prisma, ésta es percibida por el ser humano como blanca, después de que la luz atraviesa al prisma y sale por uno de sus lados, esta luz blanca se dispersa en una gama de colores, como se aprecia en la figura 2.
Figura 2. a) Descomposición espectral de la parte visible del sol (arcoíris) b) partición del arcoíris en tres tercios (R, G, B) Figura 3. Para simular cada tercio de la figura 2b se usaron focos emitiendo en rojo (R), verde (G) y azul (B), cuya energía luminosa fue incidida sobre el plato de frutas. a) imagen simulando al sol como si solo emitiera luz roja (R) b) imagen simulando al sol como si solo emitiera luz verde (G) c) imagen simulando al sol como si solo emitiera luz azul (B)
A Newton también se le debe la síntesis de este experimento, colocó otro prisma al final de las bandas coloreadas, obteniendo nuevamente la luz blanca que llegaba del Sol antes de entrar al primer prisma. A partir de ese experimento se definió a la luz blanca como aquella que contiene todas las longitudes de onda visibles de manera continua (sin interrupción). Esta descomposición espectral de la luz del Sol genera un conjunto de bandas de luces coloreadas (bandas del arcoíris), las cuales son ondas electromagnéticas, a las que les corresponde una longitud de onda determinada.
La luz del Sol en la parte visible está compuesta de longitudes de onda que van aproximadamente de 380 nm (violeta) a 780 nm (roja). Esto no significa que la luz del Sol esté compuesta solo de estas longitudes de onda, tiene muchas más, sin embargo, para explicar el porqué de los colores del objeto de la figura 1, es de nuestro interés únicamente la parte visible del espectro, es decir, solo lo que nuestros ojos pueden detectar.
Debemos tomar en cuenta que no podemos hablar de color sin una fuente de luz emitiendo energía radiante con determinada cantidad de riqueza espectral (bandas coloreadas), sin materia (objetos) interactuando con ésta y sin un par de ojos para detectarlo.
A partir de este punto, y para facilitar la lectura, partiremos al espectro visible en tres tercios, donde a cada tercio lo llamaremos rojo (R), verde (G) y azul (B) (R, G, B por sus nombres en inglés Red, Green, Blue), tal como se muestra en la figura 2 b).
Ahora bien, pensemos por un momento, ¿qué pasaría si el Sol, en lugar de emitir todas esas luces coloreadas en la figura 2 a), solo emitiera el primer tercio de la figura 2 b), el cual corresponde a la luz roja (R)? ¿Cómo se percibiría, por ejemplo, la imagen de la figura 1? Tomando en cuenta que los objetos son opacos, es decir, que sólo pueden absorber o reflejar, pero no transmitir, la luz que incide sobre ellos, podemos ver en la figura 3 a) que las hojas se perciben negras, las manzanas y las uvas rojas, y las guayabas de un rojo muy claro. Que las hojas se perciben negras, significa que la luz roja que incide sobre ellas es absorbida y no reflejada, no así en las manzanas, uvas y guayabas, ya que tienen la capacidad de reflejar la luz roja que incide sobre ellas, razón por la cual no se ven negras u obscuras.
¿Qué pasaría si ahora el Sol emitiera sólo el segundo tercio de la figura 2 b), el cual corresponde a la luz verde (G), y ésta incidiera en los mismos objetos de la figura 1? Observamos en la figura 3 b) que las hojas se perciben verdes, las guayabas de un verde muy claro, y las manzanas y uvas negras, lo que significa que las hojas y las guayabas sí tienen la capacidad de reflejar la luz verde, no así las manzanas y las uvas.
Por último, imaginemos que el Sol emite ahora sólo el tercer tercio de la figura 2 c), el cual corresponde a luz azul (B) e incide sobre los mismos objetos de la figura 1. Observamos en la figura 3 c) que todos los objetos se perciben negros u obscuros, lo que significa que ninguno de éstos tiene la capacidad de reflejar la luz azul.
Con la figura 3 podemos claramente dar respuesta a la pregunta realizada inicialmente, ya que se ha demostrado que al interactuar la luz con los objetos (materia), éstos van a responder de diferente manera, y con este sencillo ejercicio, podemos responder: ‘‘el color de los objetos que un par de ojos sanos percibe siempre va a depender del tipo de la fuente de luz (riqueza espectral) que los ilumine’’.
Entender ahora por qué las manzanas y las uvas se perciben como rojas y las hojas de los árboles como verdes, es fácil, pero, ¿y las guayabas? Si observamos las figuras 3 a) y 3 b) podemos apreciar que las guayabas reflejan los tercios de la luz roja y verde, que al mezclarse generan un nuevo estímulo de color conocido como amarillo y es por esta razón que las percibimos de este color.
En conclusión, cuando debamos dar respuesta a preguntas como las realizadas al inicio, nunca hay que olvidar tomar en cuenta la riqueza espectral de la fuente de luz que incide sobre lo que nuestros ojos están viendo.
Más información:
Understanding the arithmetic of color
Juana Medina, Sandra Balderas y Carlos Zúñiga
Revista Mexicana de Física
Sensación y percepción visuales
Cohen Jozef
Editorial Trillas, México
El cielo en una botella
Peter Pesic
Editorial Gedisa
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