PERCEPCIÓN DE LOS COLORES

 

Otra contribución muy importante de Young, apoyada en su modelo ondulatorio de la luz, fue sobre la percepción de los colores. Young conocía bien el trabajo de Newton, y, en relación con este tema, replicó de forma expresa el modelo newtoniano en un largo trabajo que presentó en 1802 en la Royal Society de Londres.

 

Recordamos que según Newton la luz sería una granizada de corpúsculos y cada corpúsculo luminoso que portara un determinado color debía ser diferente al resto (que portarían colores diferentes). Young afirmó que esto era insostenible. Puesto que la gama de tonalidades del espectro visible parecía prácticamente continua, para que fuera correcta la propuesta de Newton tendría que haber un número enorme (casi ilimitado) de corpúsculos de luz de diferente tipo. Entonces, dentro de nuestros ojos, tendríamos que poseer un número extraordinariamente elevado de receptores de distintos tipos, para que cada uno de ellos pudiera detectar o ser sensible a cada uno de esos corpúsculos.

 

Young mostró que su modelo ondulatorio podía superar esta dificultad. Planteó que cuando varias ondas luminosas de colores diferentes (diferentes longitudes de onda o diferentes frecuencias) viajan juntas, se perciben como una onda luminosa de un solo color (una longitud de onda o una frecuencia), que resulta de la composición de los colores de esas luces. Partiendo de esta premisa, comprobó empíricamente que los diferentes colores de luz del espectro se pueden obtener combinando adecuadamente tres luces básicas: verde, roja y el azul intensa. De tal forma que las tres luces superpuestas se ven como luz blanca. Con ello, Young, además de reforzar su modelo ondulatorio, superó brillantemente la dificultad que había observado en la teoría de Newton, ya que puso de manifiesto que en nuestros ojos, solamente sería necesario tener receptores de tres tipos para distinguir todos los colores visibles.

 

Hoy es bien conocido que en la retina del ojo humano hay unas células especializadas, llamadas conos y bastones, que son sensibles a los rayos luminosos. Los conos, en un número del orden de siete millones, son sensibles a detalles finos de contraste, color y forma. Se activan en buenas condiciones de iluminación o luz "diurna". Por su parte, los bastones, en número del orden de 100 millones, se activan cuando reciben luz tenue o "nocturna". Los bastones no son capaces de distinguir el detalle fino o el color. Por eso, con baja iluminación es difícil distinguir los colores o ver límites precisos.

 

 

Tal como había predicho Young, existen básicamente tres tipos de conos: unos que presentan una sensibilidad máxima para las longitudes onda más largas ("conos rojos"), otros con mayor sensibilidad a las longitudes de onda medias ("conos verdes") y otros con mayor sensibilidad a las longitudes de onda más cortas ("conos azules"). La combinación de estas tres luces básicas en una mayor o menos proporción da lugar a la visión tri-cromática que poseen la mayoría de las personas y mediante la cual se abarcan todas las tonalidades del arco iris.

La animación adjunta, que pertenece a la Web Educaplus, permite practicar la suma aditiva de luces. Combinando las tres luces básicas (roja, verde y azul) de dos en dos se obtienen luces de otros tres colores del espectro visible (amarillo, magenta y cian) y combinando las tres luces se obtiene luz blanca. Esto significa que una fuente de luz se ve de cada uno de estos colores, cuando nuestros conos especializados reciben una, dos o las tres luces básicas con la misma intensidad.

Cualquier otro color intermedio (por ejemplo, naranja, marrón, gris, etc.) se obtiene siguiendo el mismo procedimiento de suma aditiva de los colores de las luces básicas, pero teniendo dichas luces intensidades relativas diferentes.

 

Para explicar el color con el que vemos muchos objetos que filtran la luz que les ilumina se recurre al concepto de suma sustractiva de colores (en lugar de la suma aditiva de luces). En términos generales, un filtro de luz es cualquier material (como las pinturas, las partículas de la atmósfera, etc.) que, al paso de ésta, absorbe algunas de las longitudes de onda y refleja y deja pasar el resto.

 

 

 

El color de un filtro puede ser igual al de una luz primaria o no. Por ejemplo: un filtro rojo absorbe las luces azul y verde, y deja pasar y refleja la luz roja; un filtro magenta absorbe la luz verde, y deja pasar y refleja las luces azul y roja (la suma de las luces azul y roja es magenta), etc. Al mirar un filtro iluminado nos llega el conjunto de longitudes de onda que deja pasar y refleja (suma sustractiva). El color correspondiente a ellas se llama color pigmento.

Con la animación adjunta, perteneciente a la Web Educaplus se puede practicar la suma sustractiva de colores superponiendo filtros primarios (colores primarios sustractivos). Por ejemplo, si se superpone un filtro magenta (deja pasar y refleja las luces azul y roja, absorbe la luz verde) a otro filtro amarillo (deja pasar y refleja las luces roja y verde; absorbe la luz azul), el resultado es el color rojo (única luz primaria no absorbida). Si se superponen los tres filtros el resultado es la ausencia de color: negro (entre los tres filtros absorben las tres luces primarias).

A propósito de esto nos podemos plantear cómo es posible que veamos un objeto negro que no emite ninguna luz. La respuesta es que el ojo sí ve al resto de objetos que emiten luz alrededor del objeto negro. La silueta que se "ve" del objeto negro es el hueco que queda.

 

 

Obras de Campbell: A la izquierda se "ven" las siluetas móviles de dos nadadores, a la derecha la de una persona paseando

 

Este concepto, por el cual restamos los objetos luminosos que sí vemos para construir el contorno y la correspondiente silueta de los objetos negros invisibles, es uno de los recursos que utiliza el artista visual  Jim Campbell (a quien nos  hemos referido en el apartado sobre la invisibilidad de la luz), para crear figuras "negras" en movimiento. Lo hace interrumpiendo a intervalos de tiempo adecuadamente programados, la emisión de luz por algunas de las fuentes (en el caso de la imagen y el video adjuntos estas fuentes son LEDs), que, conjuntamente, dibujan el fondo (iluminado) de varios de sus "cuadros".

 

En nuestro Laboratorio se dispone de filtros de varios colores con los que los estudiantes practican la suma sustractiva. Por ejemplo, la fotografía situada más a la izquierda muestra la superposición de un filtro cian (absorbe la luz roja) y un filtro amarillo (absorbe la luz azul). El resultado es verde (única luz primaria no absorbida). La otra fotografía, situada más a la derecha, muestra la superposición de un filtro rojo (absorbe las luces azul y verde) y un filtro cian (absorbe la luz roja). El resultado es negro, puesto que entre los dos filtros absorben las tres luces primarias.

 

 

 

 

Este es uno de un conjunto de experimentos sencillos que se puede realizar sobre la luz y la percepción de los colores. Para ver algunos de ellos (por ejemplo, sobre la descomposición de la luz con un prisma, la suma de luces usando una lente convergente,  el disco de Newton, etc.), haz clic aquí o encima de la fotografía adjunta.  

On the theory of light and colors (Memoria presentada por Young en 1802)


Debate histórico sobre la naturaleza de la luz (Volver al índice)

Departamento de Física y Química del IES "Leonardo Da Vinci"