Teoría física del color

En Física, cuando se emplea la palabra color, se hace únicamente de forma vaga o someramente descriptiva, pues físicamente lo que distingue una sensación de color de otra es la longitud de onda de la radiación luminosa que impresiona nuestro sentido de la vista, y si, como generalmente sucede, la radiación es compuesta, el ojo no puede analizar las distintas radiaciones o longitudes de onda que recibe y aprecia tan sólo el tinte o “color” resultante.
Color y sentido de la vista:
Lo que habitualmente denominamos luz es radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida entre 380 nm y 780 nm. Dichas radiaciones son registrados por minúsculas células receptoras ( conos y bastoncillos) ubicadas en la retina del ojo. La misión de ambas es captar la energía de las radiaciones que inciden en ellas y trsansformarlas en impulsos eléctricos. Con tales impulsos están formados los códigos que, a través del sistema nervioso, son enviados al cerebro, donde tiene lugar la sensación de color propiamente dicha. Como sensación experimentada por los seres humanos y determinado animales, la percepción del color es un proceso neurofisiológico muy complejo. Los métodos utilizados actualmente para la especificación del color se encuadran en la especialidad denominada colorimetría.
 
Colorimetría:
Es la ciencia del color. Permite establecer un sistema numérico capaz de describir, dentro de los límites de nuestra percepción visual, aquellos aspectos psicofísicos que atribuimos al color.
En toda radiación luminosa cabe distinguir dos aspectos: su intensidad (cantidad de energía que llega a una determinada sección por unidad de tiempo), y su cromaticidad. Este segundo aspecto viene determinado por dos sensaciones que con nuestro ojo podemos apreciar como son tono o matiz y pureza (o saturación) del color. Así, por ejemplo, cuando se dice que una radiación es roja se refiere a su matiz (o longitud de onda dominante), pero dentro del mismo tono o clase de color se distingue entre un rojo subido o un rojo pálido por su distinta pureza o saturación.

 
Es interesante diferenciar el color por emisión, por reflexión o por transparencia. El color de la luz emitida por un cuerpo en la oscuridad depende de la longitud de onda de la radiación que , a su vez, es función de la temperatura. Un objeto que está a una temperatura inferior a 500 ºC, nos da una radiación infrarroja, a partir de dicha temperatura, la radiación impregna nuestra retina. Por ejemplo, la superficie exterior del Sol está a unos 6000 K, temperatura a la cuál un cuerpo emite radiación que denominamos amarilla.
 
Decimos que un objeto tiene un color cuando, con preferencia, refleja o transmite las radiaciones correspondientes a tal color. Por ejemplo, un cuerpo es rojo por reflexión o transparencia cuando absorbe en casi su totalidad, todas las radiaciones menos las rojas, las cuales refleja o se deja atravesar por ellas.
El color de los cuerpos no es una propiedad intrínseca de ellos, sino que va ligado a la naturaleza de la luz que reciben.
La luz blanca es una mezcla de radiaciones de longitudes de onda diferentes, que se extienden desde la luz roja, que tiene la longitud de onda más larga hasta la luz violeta, que tiene la longitud de onda más corta.


 
 
 
Como se ha comentado, los colores de las cosas que vemos mediante la luz reflejada dependen del tipo de luz que cae sobre ellas y también depende de la naturaleza de sus superficies. Si una superficie refleja toda la luz que cae sobre ella, el color de la superficie será blanco cuando lo ilumine la luz blanca, rojo cuando lo ilumine la luz roja y así sucesivamente. Una superficie que refleja únicamente la luz verde, por ejemplo, se verá verde únicamente cuando la luz que está iluminándola contiene el color verde; si no es así, se verá negra.  Una superficie que absorbe toda la luz que le llega, se verá de color negro.
Para comprender lo anterior, observar los payasos siguientes: el primero de ellos se ve bajo una luz blanca, por lo tanto los colores del vestido del payaso reflejan sus propias tonalidades. Los siguientes payasos están iluminados con luces verde, azul oscura, amarilla y roja, respectivamente.


Colores primarios:
El ojo humano no funciona como una máquina de análisis espectral, y puede producirse la misma sensación de color con estímulos físicos diferentes. Así, una mezcla de luces roja y verde de intensidades apropiadas parece exactamente igual a una luz amarilla espectral, aunque no contiene luz de las longitudes de onda asociadas al amarillo. Puede reproducirse cualquier sensación de color mezclando aditivamente diversas cantidades de rojo, azul y verde. Por eso se conocen estos colores como colores aditivos primarios.


 
 
La mayoría de los colores que experimentamos normalmente son mezclas de longitudes de onda que provienen de la absorción parcial del la luz blanca. Los colores que absorben la luz de los colores aditivos primarios se llaman colores sustractivos primarios. Son el magenta (que absorbe el verde), el amarillo (que absorbe el azul) y el cyan (azul verdoso, que absorbe el rojo).


 
 
En la figura se observa que allí donde el disco arroja una sombra sobre uno de los haces coloreados, sustrae un color primario de la mezcla. Donde sustrae el rojo, la sombra aparece de color cyan; donde sustrae el verde, la sombra aparece de color magenta, y donde sustrae el azul, la sombra es amarilla. Cuando sustrae los tres colores la sombra queda negra.
Los pigmentos son compuestos que absorben la luz de unos colores particulares con especial eficiencia. Así, el tomate contiene un pigmento carotenoide que absorbe la luz en la gama de longitudes de onda que va del violeta al verde, y refleja las demás. La clorofila del pimiento lo absorbe todo, excepto el verde, que refleja, y las antocianinas de la hortensia lo absorben todo, excepto los azules y violetas. Conviene observar como se verían, el tomate, el pimiento y la hortensia, iluminados con una luz verdosa (cian), con luz verde amarillenta (amarillo) y con luz rojo azulada (magenta).