Ejemplos prácticos

Ya conocemos los fenómenos que influyen en el color y cómo definir un color. En esta lección veremos algunos ejemplos y describiremos el color que percibimos y la razón de su origen.

En todo caso utilizaremos el color normal, especificando las condiciones de su estado.

 

Color de las hojas

Al pensar en la hoja de una planta, suele imaginarse de color verde, pero sabemos que durante el otoño toman colores amarillos o incluso rojos.

Las hojas se componen, excepto en casos especiales, principalmente de clorofila (reflejan color verde), carotenoides (amarillo o naranja) y antocianina (rojo o púrpura). Los carotenoides y antocianina están siempre presentes, pero sus colores no se ven cuando está presente la clorofila, porque ésta es la que más luz refleja, por lo tanto es el color predominante.

Durante el verano, la planta utiliza la clorofila para la fotosíntesis y sus hojas se ven verde, pero cuando la luz solar disminuye con la llegada del otoño, la clorofila se inactiva y dejamos de ver el color verde; en su lugar vemos el color de los otros componentes, que le dan un color amarillo, naranja o rojo.

 

Color del sol

Ya vimos en la lección de radiación de cuerpo negro que el Sol está a unos 5400 Kms, por lo que la luz que emite es de un verde claro. Ese es el color que tiene si lo vemos desde el espacio (en realidad, lo percibimos blanco). Cuando atraviesa la atmósfera de la Tierra, parte de la radiación es absorbida por los componentes que hay dispersos. 

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Espectro de la luz solar: Esperado por la radiación de cuerpo negro (línea negra), antes de entrar a la atmósfera (fondo amarillo) y al llegar al nivel del mar (fondo rojo)

Además, la luz sufre la dispersión de Rayleigh, haciendo que se disperse la luz azul, lo que aumenta el color amarillo.

Sin embargo, si lo vemos directamente, también notaremos la dispersión de Mie, lo que dispersará la luz que rodea al Sol, dándole un resplandor blanco.

 

El color que vemos cuando lo observamos desde la Tierra es amarillo, pero el verdadero color es el que tiene visto desde el espacio, verde claro. Por su puesto, si no tuviéramos en cuenta la radiación de cuerpo negro, sería incoloro (u opaco, si se consideran los demás componentes que están en bajo porcentaje).

 

Color del cielo y las nubes

El cielo azul de día, pero rojo durante el ocaso o al amanecer, y las nubes blancas, todos debidos a fenómenos de esparcimiento. En todos los casos la luz que observamos es la del Sol.

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Fenómenos de esparcimiento en la atmósfera.

 

El "cielo azul", ni es cielo ni es azul. La razón es la dispersión de Rayleigh. Si no ocurriera este fenómeno, veríamos el espacio interestelar, un "cielo negro".

Cuando la luz solar atraviesa la atmósfera, sufre estos fenómenos de esparcimiento. Debido al ángulo desde donde estamos observando el haz de luz solar, nos llega la luz más dispersada por la dispersión de Rayleigh, que son los azules y violetas. También ocurre una dispersión de Mie, pero como no la estamos viendo en dirección al movimiento, es predominante la dispersión de Rayleigh.

 

Durante el ocaso, vemos la luz del sol en el mismo ángulo en el que incide, por lo que percibimos la luz que menos se dispersa por la dispersión de Rayleigh, es decir, los rojos. A su vez, como vemos la luz desde su dirección a su movimiento, vemos el efecto de la dispersión de Mie. Esto ocasiona que el color que veamos se vea intensificado. Además, la luz tiene que pasar cerca del suelo, donde hay más capas de suspensión de partículas. Los ocasos o amaneceres más rojos se dan cuando el ambiente está más contaminado.

 

Con respecto a las nubes, cualquiera puede verlas y decir que son blancas, pero durante una tormenta son grises. El color de las nubes se debe a la dispersión de Mie. Cuando la luz incide en las nubes, se dispersan todos los colores por igual lo que origina el color blanco.

A diferencia de las partículas suspendidas que dan el color al ocaso, las nubes son más espesas. Si la masa de nube es muy grande, la dispersión sería tan grande, que el blanco se opacaría (debido a que la dispersión disminuye la intensidad neta de la luz original). Sucede con las tormentas: Son nubes que se extienden a alturas muy elevadas. Cuando las vemos desde abajo, el color es gris porque disminuye la intensidad de la luz, como ya vimos anteriormente, el gris es blanco, pero en baja intensidad.

Por lo tanto, las nubes son transparentes, ya que simplemente están dejando pasar la luz solar, pero dispersada.

 

Agua azul

Una de las dudas que nos puede surgir es que si el agua es incolora, ¿por qué el mar o los icebergs son azules?

La razón es porque el agua es azul. El agua absorbe la luz en un amplio intervalo del espectro visible. Las que menos absorbe son las de mayor energía, violeta y azul.

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Espectro de absorción del agua. Absorbancia vs λ.

La luz que se refleja es la complementaria a la absorbida, lo que da un color azul. Aun así, la absorción es muy baja, y se requiere una gran cantidad de agua para poder apreciarla. En un vaso de agua no podremos distinguirlo, pero en en una enorme masa de agua como es el mar, sí se puede apreciar.

En el caso de los icebergs, uno pensaría que deberían verse blancos, como el hielo o la nieve. En el caso de éstos últimos, la estructura contiene burbujas de aire, por donde se refleja la luz blanca. En los icebergs, la enorme presión que se ejerció para formarlos, liberó gran cantidad de estas burbujas, aumentando por lo tanto la concentración de agua. Precisamente, como hay más moléculas de agua, podemos notar el color azul.

 

A veces el agua puede verse de otros colores, lo que tiene que ver con las partículas disueltas. Por ejemplo, cuando tiene una gran cantidad de plancton o algas, se ve de color verde debido a que éstos son de color verde y predominan sobre el color del agua. El color gris durante una tormenta tiene que ver con la menor cantidad de luz que llega.

 

Impresoras y televisores

Si observamos una imagen impresa, o una imagen en una pantalla de televisor, veremos que en ambos casos la imagen está compuestos por pequeños puntos. Cada punto es un pixel.

Si observamos un pixel de una imagen impresa, veremos que se compone de 4 puntos (●), mientras que un pixel en una pantalla son tres franjas (  .). Ya comentamos que las impresoras utilizan el sistema CMYN, y los televisores el sistema RVA. La razón es porque las impresoras imprimen sobre un fondo blanco, y los televisores sobre un fondo negro.

 

Con la cantidad de tinta de cada color se puede obtener el color requerido. Por ejemplo, si se quiere generar los colores azul, verde y rojo:

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Uso del sistema CMYN en impresión

Como vemos, los pixeles son una mezcla de puntos, no son un único punto. La luz se refleja en cada punto, y cuando llega a nuestros ojos, los haces están tan juntos, que los vemos como uno solo e interpretamos el color como la suma de todos los colores.

 

Con los televisores pasa lo mismo. Cada pixel emite luz roja + verde + azul. Variando el porcentaje de intensidad de cada luz, se obtiene el color que se necesite.

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Ampliación de un pixel de una pantalla.

 

Gafas para visión 3D

Las gafas 3D han evolucionado bastante, y ahora suelen incorporar un sensor infrarrojo. En este ejemplo discutiremos las gafas convencionales, aquellas que disponen de dos filtros de distinto color.

El funcionamiento es simple. Para entenderlo, observa un objeto a unos 20 cm de tus ojos. Puede ser un dedo de tu mano. Si te tapas un ojo, verás que la imagen que ves con tu ojo izquierdo es distinta a la que ves con tu ojo derecho. Esto tiene que ver con la proyección que hace la imagen en cada ojo. Simplemente la estamos viendo en ángulos distintos.

Si ves una imagen en una pantalla (2D), no importa con cual ojo la veas, la imagen será igual. Para darle el efecto 3D a una imagen, se divide la imagen en dos distintas, como las que observamos en cada ojo al observar un objeto real.

A cada imagen se le da colores distintos, generalmente una es azul y la otra roja. La idea es que la imagen izquierda sea la que nosotros observemos con nuestro ojo derecho, y la derecha la que veamos con nuestro ojo izquierdo, de este modo, hacerle creer a nuestro cerebro que las imágenes vista por cada ojo son diferentes. Pero para que esto sea posible, necesitamos las gafas 3D:

Las gafas 3D son para filtrar la luz por color:

El polarizador rojo reflejará la luz roja, y veremos la imagen azul.

El polarizador azul reflejará la luz azul, y veremos la imagen roja.

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Gafas 3D convencionales.

De este modo, utilizando polarizadores distintos en cada ojo, veremos imágenes distintas. Nuestro cerebro junta ambas imágenes y nos da una, que la percibimos como "3D".

Las gafas actuales no utilizan filtros de color, sino filtros de polarización circular. Como vimos en la lección Polarización, la luz puede filtrarse en un sentido u otro. Estas gafas 3D tienen a la izquierda un filtro para la polarización en un ángulo, y a la derecha un filtro para la polarización del otro ángulo.

Podemos también hablar de las gafas de realidad virtual. El sistema es todavía más simple. Poseen dos pantallas, una en cada ojo. En cada imagen se proyecta una imagen diferente, con el mismo principio que vimos para las gafas 3D.

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