Luz e cores

1987/02/01 Barrenetxea, Tere - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

A billa da bañeira gotea. Cae una pinga por segundo, formando una pequena onda na auga de baño. Una vez creada, a onda expándese cara ás paredes da bañeira formando un círculo cada vez maior, e una vez que soe a parede volve virar cara ao centro. Pero á volta ten menos forza, a onda vén debilitada. Despois de realizar esta viaxe en dúas ou tres ocasiones, a onda desaparecerá por completo. Mentres isto ocorre, as novas pingas crearán novas ondas, co mesmo camiño.

A frecuencia das ondas vén dada polo número de ondas que pasan por un punto por unidade de tempo. Pensemos que na nosa bañeira só cae una pinga por segundo, polo que a frecuencia será 1 onda/segundo. A lonxitude de onda é a distancia entre os picos das dúas ondas consecutivas. No exemplo de baño supomos 45 cm. No noso exemplo, por tanto, xérase una soa onda por segundo e a súa distancia coa anterior é de 45 cm. De aquí podemos concluír que estas ondas dan un paso de 45 cm nun segundo e é a súa velocidade. A velocidade dunha onda é, por tanto, o produto da súa lonxitude de onda pola súa frecuencia.

As ondas mariñas, do mesmo xeito que as de baño, son bidimensionales, é dicir, propáganse en dúas dimensións, é dicir, na superficie da auga. As ondas sonoras, en cambio, parten da fonte e esténdense polo espazo, polo que son tridimensionales. Nas ondas sonoras o aire comprímese na cima da onda e entre os dous cumes a densidade do aire é menor. Cando estas ondas chegan aos nosos oídos, ouvimos o son e o ton dese son pareceranos máis alto canto maior sexa a frecuencia das ondas. Os tons musicais son un exemplo de ondas de diferente frecuencia. O ton básico da central DO, por exemplo, ten una frecuencia de 265 ondas/segundo. Cal é, por tanto, a súa lonxitude de onda?. Ou preguntando o mesmo doutra maneira, que distancia habería entre dous picos se esas ondas fosen visibles?

Paira responder a esta pregunta é necesario coñecer previamente a velocidade do son: a velocidade do son no aire é de 340 metros por segundo a nivel do mar. Do mesmo xeito que no caso do baño, a lonxitude de onda atópase dividindo a velocidade pola frecuencia, obtendo una lonxitude de onda de 1,3 metros do ton básico da central DO.

Por outra banda, o oído humano non é o aparello perfecto paira recibir as ondas do son. Hai frecuencias demasiado pequenas (inferiores a 20 ondas por segundo) e demasiado altas (superiores a 20.000 ondas por segundo) que nós non podemos recibir. Por tanto, o noso oído, a pesar de estar perfectamente adaptado, ten as súas limitacións.

As ondas da luz son similares ás do son. Ambas son tridimensionales e pódense medir frecuencia, lonxitude e velocidade. Pero as ondas da luz teñen un aspecto curioso: non necesitan ningún tipo de soporte paira propagarse. A luz que nos chega desde o sol e as estrelas chega despois dunha longa viaxe polo espazo no que non hai nada. Neste espazo, os astronautas non poden escoitarse se non se utilizan a radio, pero poden verse sen ningún tipo de trabas.

A frecuencia da luz que vemos as persoas é moi alta: Uns 600 billóns de ondas chegan aos nosos ollos nun só segundo. A lonxitude de onda da luz visible é de 0,00005 cm.

Antes mencionamos que escoitamos as ondas sonoras de diferentes frecuencias como un ton diferente. Algo parecido ocorre coa luz: as ondas de luz de diferentes frecuencias crean cores diferentes. A frecuencia da luz vermella é de 460 billóns de ondas por segundo, mentres que a luz morada é de 710. Cada frecuencia dará unha cor diferente.

Pero a visión humana tamén é limitada. Do mesmo xeito que non ouvimos sons con demasiada ou pouca frecuencia, hai frecuencias de luz que non podemos ver, é dicir, cores que non podemos ver. Algúns teñen máis frecuencia que as ondas que nós podemos ver (por exemplo, os raios gamma, 100 triliones por segundo) e outros son menores (por exemplo, as ondas de radio). Pasando o espectro da luz desde as frecuencias máis altas até as máis pequenas, atopamos raios gamma, raios X, luz ultravioleta, luz visible, luz infravermella e ondas de radio. Todas estas ondas propáganse no baleiro e cada una é un tipo de luz diferente, do mesmo xeito que a luz visible normal.

A luz visible é a única luz visible paira as persoas. Se os nosos corpos tivesen a capacidade de transmitir e recibir ondas de radio ou raios X, poderiamos comunicarnos a longas distancias e explorar cousas moi pequenas. Por que os nosos ollos non evolucionaron cara a esa dirección? A continuación tentaremos explicalo.

Calquera material pode absorber luz de determinadas frecuencias, pero non doutras. Cada sustancia ten as súas propias afeccións. Algunhas frecuencias, como os raios gamma, son absorbidos por todo tipo de materiais. Como consecuencia, a luz gamma non pode realizar viaxes longas: todos os obxectos son absorbidos polo aire, polo que desaparece tras percorrer uns metros. Os raios gamma que emite o Sol non teñen acceso á Terra, xa que na atmosfera que atopan no seu camiño quedan absorbidos. A Terra, por tanto, é totalmente escura paira os raios gamma.

Algo parecido ocorre cos raios X e a maioría das frecuencias de luz ultravioleta e infravermella. Pola contra, a absorción da luz visible é moito menor na maioría dos materiais. Por exemplo, o aire é xeralmente transparente paira a luz visible. No caso do "smog" ou contaminación deste tipo, estas pequenas partículas no aire absorben parte da luz visible e reflicten outra, polo que vemos o aire coloreado nestes casos. Este é o fenómeno que dá a Bilbao unha cor pardo-coñecido.

A luz que nos servirá paira nós, ten necesariamente que poder expandirse a través da atmosfera sen ser absorbida. Os raios gamma presentan una baixa usabilidad debido á súa rápida absorción. Una gran proporción da enerxía emitida polo Sol é do tipo de luz visible. Por tanto, esta sería outra razón paira adaptar os nosos ollos a esta luz e non á doutras frecuencias.

Vexamos agora que son as cores. Cando a luz chega a calquera planta verde, as frecuencias vermellas e azuis quedan absorbidas, mentres que o verde reflíctese. Por iso a nós parécenos que esa planta é verde.

Pódense facer gráficas analizando a proporción de luz que reflicte cada cor. Calquera obxecto que absorba a luz vermella e reflicta a azul, será azul paira nós. Vemos algo branco cando reflicte todas as cores aproximadamente na mesma medida. Pero isto tamén serve paira a cor gris e negro. A diferenza entre o branco e o negro non radica na frecuencia de luz reflectida, senón na proporción luminosa que se reflicte.

O obxecto máis brillante que coñecemos é, sen dúbida, una neve preciosa. Pero só reflicte o 75% da luz. No outro extremo estaría o balus ou o tertziopelo negro, que só reflicte una pequena proporción da luz que lle ataca.

Por tanto, dicir que dúas cousas son tan diferentes como a branca e a negra, polo menos desde este punto de vista non ten moito sentido, porque a branca e a negra son o mesmo. A diferenza está na proporción da luz que non absorben ou reflicten, e non na cor.

Os vivos utilizan as cores paira absorber a luz solar e producir enerxía mediante a fotosíntesis, paira lembrar aos seus pais onde teñen a boca, paira atraer a atención dos insectos, paira ocultalos, etc. longo. Todo iso débese á natureza da luz, á física das estrelas, á química do aire e ao proceso evolutivo.