Teoría de la luz y el color

Transcripción

1 Teoría de la luz y el color La luz es una radiación electromagnética. El espectro electromagnético incluye desde los rayos gamma hasta las ondas de radio. La luz visible está formada por vibraciones electromagnéticas con longitudes de onda que van aproximadamente de 350 a 750 nanómetros (1 nm=1 milmillonésimas de metro). Lo que conocemos como luz blanca es la suma de todas las ondas comprendidas entre esas longitudes de onda. El espectro visible constituye una pequeña parte del espectro y estos son sus colores:

2 La luz se mueve en el vacío aproximadamente a km/s, y mientras no interactúa con la materia y llega a nuestros ojos no la vemos. El espacio está lleno de luz y sin embargo lo vemos oscuro. La luz blanca o visible puede descomponerse en luces monocromáticas, si la luz blanca pasa a través de un prisma transparente las diferentes ondas que constituyen la luz blanca viajaran a velocidades diferentes. El resultado es el arco iris o espectro de la luz blanca. La luz blanca esta constituida por la superposición de todos estos colores. Cada uno de los cuales sufre una desviación distinta ya que el índice de refracción. La descomposición de la luz blanca en los diferentes colores que la componen, data del siglo XVIII, debido al físico, astrónomo y matemático Isaac Newton.

3 Cuando una radiación luminosa incide sobre un cuerpo parte de la luz se refleja, parte se transmite a través de él y el resto, correspondiente a determinadas longitudes de ondas, es absorbida por el cuerpo. Dentro de las sustancias transparentes la luz va a menor velocidad que en el vacío y una parte de ella siempre es absorbida debido a su interacción con los electrones de la materia. Podemos ver la luz difundida por la superficie (luz reflejada) o la transmitida por el cuerpo si es traslúcido. Al interactuar la luz con la materia es cuando se produce el color. La percepción del color implica que nos lleguen ondas luminosas a los ojos, donde se convierten en impulsos nerviosos que se envían al cerebro para que sean interpretados y nos produzcan la sensación del color. En la retina hay unas células llamadas conos que reaccionan de diferente forma según la longitud de onda de la radiación que les llegue. Esto se debe a que los conos poseen distintas sustancias sensibles a una longitud de onda determinada aunque, en menor medida, también reaccionan ante longitudes de onda próximas por encima y por debajo.

4 El color que emite la superficie de las sustancias coloreadas (lo que vemos) se llama color superficial. Parte de la radiación se refleja y parte es absorbida por el cuerpo. Los aspectos del color superficial son: Matiz : Se refiere al nombre del color, al tipo de longitud de onda de la radiación, por descripción, matiz verde, rojo, púrpura, etc. según la longitud de onda dominante. Brillo: cantidad de luz, lo claro o lo oscuro que resulta un determinado elemento del espacio. Saturación: Es la pureza del color. Dentro de un mismo color verde podemos distinguir entre un verde pálido o un verde fuerte según su distinta saturación. Cuanto más blanco contiene menos saturado está el color: el verde pálido está poco saturado.

5 La mezcla de colores que da lugar a infinitas tonalidades se puede lograr de dos maneras: Mezcla aditiva: Implica que se emita luz directamente de una fuente de iluminación de algún tipo. El proceso de reproducción aditiva normalmente utiliza luz roja, verde y azul para producir el resto de colores. Combinando uno de estos colores primarios con otro en proporciones iguales produce los colores aditivos secundarios: cian, magenta y amarillo. Combinando los tres colores primarios de luz con las mismas intensidades, se produce el blanco. Variando la intensidad de cada luz de color finalmente deja ver el espectro completo de estas tres luces. Mezcla sustractiva: la mezcla de pinturas, tintes, tintas y colorantes naturales para crear colores que absorben ciertas longitudes de onda y reflejan otras. El color que parece que tiene un determinado objeto depende de qué partes del espectro electromagnético son reflejadas por él, o dicho a la inversa, qué partes del espectro no son absorbidas.

6 Los colores complementarios son aquellos que en la composición cromática se complementan. Si se observa el circulo cromático, son los que están diametralmente opuestos por lo que el complementario de un primario será un secundario El complementario de un primario es la mezcla de dos primarios que lógicamente dará un secundario. También se les llama contrarios y se pueden utilizar para lograr contraste cromático, para lograr un efecto de sombra en un color se mezcla con su complementario.

7 EL COLOR FANTASMA Uno de los fenómenos ópticos que habíamos mencionado es el de las postimagenes, las células fotosensibles del ojo quedan inactivas a causa de la longitud de onda y la cantidad de luz que inunda la retina, cuando se mira una zona neutra aparece el color complementario al de la forma que se observó segundos antes. Este fenómeno óptico es una excelente experiencia para estudiar el la luz, el color y la manera como lo percibe el cerebro, se pueden diseñar tarjetas con formas y colores que permitan abordar la practica. Se fijara la mirada en el centro de la figura(20 seg aprox), luego se mira el centro del color neutro durante unos segundos hasta que aparezca el color fantasma, que será el opuesto complementario de el color antes observado.

8 Un espectrómetro óptico o espectroscopio Es un instrumento adecuado para descomponer la luz en su espectro, por medio de un retículo de difracción o de un prisma, adecuado para medir las propiedades de la luz en una determinada porción del espectro electromagnético. Se utilizan espectrómetros para producir líneas espectrales y medir sus longitudes de onda e intensidades. Cuando se calienta un material hasta la incandescencia emite una luz cuyo espectro depende de la configuración atómica del material. Cada grupo de frecuencias de luz hace aparecer bandas claramente definidas en la escala que son su huella característica (algo así como las huellas digitales de los humanos). Se puede construir un espectroscopio casero:

9 Cómo construir un espectroscopio de reflexión Material : Una cartulina de color negro, cinta aislante de color negro, unas tijeras, bisturí, un CD-R virgen, un lápiz, una regla, escuadra, pegamento. Procedimiento Dibuja sobre la cartulina el esquema del espectroscopio que aparece en la figura 1, respetando las dimensiones (cotas en mm). Recorta con una tijera el contorno exterior del espectroscopio, siguiendo la línea continua de color negro de la figura 2. Con un bisturí recorta la ventana de dimensiones 20 x 6 mm (ventana de visión)de la figura 2. Con un bisturí, haz un corte de espesor no superior a 0.5 mm sobre las líneas de color azul de la figura 2. Dobla la figura, siguiendo las líneas de trazos. Se formará una caja. Con unas gotas de pegamento, une las solapas a los correspondientes laterales de la caja, de tal forma que las solapas queden hacia el interior de la misma. Tapa todas las aristas de la caja con cinta aislante negra, para que no entre luz en su interior a través de ellas. Introduce un CD-R virgen por la rendija de mayor tamaño que has cortado con el bisturí, Empuja con cuidado hasta que el CD encaje en la parte interior de la arista de la caja que está más próxima a la rendija de menor tamaño que has cortado con el bisturí (rendija de entrada de luz). Cuando el CD esté encajado, coloca unas pequeñas tiras de cinta aislante en los laterales de la rendija por la que has introducido el CD, para evitar que éste se caiga al dar la vuelta a la caja. Puedes encontrar un esquema del espectroscopio montado en la figura 3.

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11 Uso del espectroscopio Coloca la caja de tal forma que la rendija de entrada de luz quede en la parte superior de la misma y la parte que sobresale del CD en la parte inferior. Sitúate de tal forma que la luz que quieres observar pueda entrar por la rendija superior. Mira a través de la ventana de visión. Podrás observar cómo la luz que penetra en la caja a través de la rendija de entrada se divide en sus diferentes componentes: Si te encuentras en un espacio abierto y dejas entrar luz de día, observarás un espectro continuo de colores. Si miras la luz procedente de una bombilla de incandescencia, observarás también el espectro continuo. Si observas un tubo fluorescente, te puedes llevar una grata sorpresa. Los tubos que proporcionan luz de día presentan, además del espectro continuo, unas líneas de mayor intensidad, que se deben a transiciones entre niveles electrónicos de los átomos que forman parte del material fluorescente que convierte luz ultravioleta (procedente de las excitaciones de los átomos del vapor de mercurio que rellenan el tubo) en luz visible. También es posible observar alguna línea correspondiente al espectro de emisión del mercurio. En otros tipos de tubos, el espectro continuo puede llegar a desaparecer por continuo y sólo son visibles un reducido número de bandas de color. o Prueba también a observar otros tipos de lámparas (de vapor de sodio, halógenas, de vapor de mercurio a alta presión). Cada una de ellas proporciona un espectro característico. JCE Classroom Activity: CD light: An Introduction to Spectroscopy. J. Chem. Ed. 75, 12, 1568A-1568B

12 Tubo fluorescente, con un espectro continuo con líneas de emisión Bombilla normal, con espectro continuo Bombilla halógena de bajo consumo, con espectro con líneas de emisión Televisor, con un espectro con líneas de absorción Pantalla de computador con fondo blanco, con un espectro con líneas de emisión es/espectroscopio/ Farola de vapor de sodio, con espectro con líneas de emisión PRECAUCIÓN: NO INTENTAR OBSERVAR El ESPECTRO DEL SOL DIRECTAMENTE

13 Disco de Newton Al hacer girar rápidamente este círculo, la retina recibe simultáneamente la sensación de los siete colores del espectro, y el disco aparece blanco. Con este instrumento se demuestra que la luz blanca puede ser recompuesta a partir de sus elementos simples. La maleta puede llevar un modelo de disco de Newton. Una actividad sugerida es la construcción de Un disco de Newton que gire como un trompo.