Colour
12 Dec, 2011
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PRESENTATION: A disc divided into segments painted with the colours of the spectrum is made to spin very fast so that the colours disappear to become a shade of white.
- Yellow: The Magic Color, Adolf Cortel, Phys. Teach. 46, 121 (2008)
- The Ping-Pong Ball Color Mixer Revisited, Chris Chiaverina, Phys. Teach. 45, 120 (2007)
16 responses to "Colour"
Esto sirve para ilustrar que la luz blanca está formada por los colores
del arco iris. Newton observó que al hacer atravesar un haz luminoso por una lente, siempre existen variaciones de color alrededor de la imagen transmitida. A esta coloración, generada por los diferentes focos luminosos a los que se ve expuesta la lente, se la denomina dispersión de la luz.
Asimismo, comprobó que si hacía pasar un haz luminoso por un prisma, la luz blanca se descomponía en una serie de colores brillantes (arco iris) que denominó espectro solar. De esta experiencia dedujo que si la luz blanca se podía descomponer en los colores del arco iris, combinando éstos se podría volver a obtener el color blanco.
El disco giratorio de color fue una de las diversas experiencias de las que se sirvió para demostrar su teoría. Se trata de un disco dividido en sectores pintados con los colores del espectro visible. Al hacerlo girar a gran velocidad se puede observar como estos colores desaparecen, tomando una tonalidad blanca, más brillante cuanto mejor se haya hecho la proporción de colores.
Un experimento interesante para facer cos alumnos consiste en descompoñer a luz branca cun prisma e posteriormente (aquí ven o máis comlicado) cun diafragma se collle só unha soa banda monocromática do espectro de luz visible, e se fai pasar por outro prisma para comprobar se esa banda de luz é pura ou é unha mistura de luces.
Este sencillo experimento se puede utilizar para explicar qué son y cómo se forman los arco iris, que no son más que una manifestación de la dispersión de la luz en la naturaleza. El proceso es el siguiente: un rayo de luz blanca incide sobre una gota de agua que se refracta en la cara anterior penetrando en la gota, en la superficie posterior se refleja y regresa refractándose nuevamente para salir al aire. Los distintos colores salen de la gota formando un ángulo de entre 40º y 42º con la luz blanca incidente. Cuando el observador mira el arco iris recibe de cada gota de agua el rayo de un color, pero en conjunto ve todos los colores del espectro visible considerando todas las gotas (más altas y más bajas). Por este motivo se ve en forma de arco, todas las gotas del mismo color están sobre un arco de círculo ya que siempre mira con el mismo ángulo. Normalmente el arco iris se ve doble. El arco secundario se observa con un ángulo entre 52º y 54º, ya que se producen dos reflexiones en la gota antes de salir. En este segundo arco iris los colores están invertidos y su intensidad es menor que la del arco iris primario.
Por que vemos o mar azul?
No caso da auga do mar, a lonxitude de onda preto do espectro do azul viaxa ata profundidades maiores, mentres que as lonxitudes de onda máis claros – vermellos, amarelos e laranxas – son absorbidos rapidamente.
Ademais, as moléculas de auga axudan a propagar a lonxitude de onda azul, absorbendo as lonxitudes de onda máis claros e reflectindo os tons de azul en diversas direccións. É por esta razón que percibimos a cor dos océanos como azul.
Pero e os mares con augas verdiñas ou marróns?
No caso do mar verde, é posible que exista unha gran abundancia de sedimentos ou plantas mariñas na auga, interferindo na forma na que a luz é reflectida. Xa no caso das augas marróns, que normalmente quedan así despois do paso dalgún tormenta, a cor débese á acción do vento e das correntes máis axitadas, que recadan máis area e sedimentos que, á súa vez, quedan en suspensión na auga. Déixovos un enlace moi interesante.
Relacionado coa cor da luz na auga e con a medida de penetración da luz na auga, quero falarvos do disco de secchi, un sinxelo instrumento oceanográfico que nos sirve para medir dita penetración e inferir a turbidez.
El disco giratorio coloreado de Isaac Newton (1642-1727) demostró que la luz blanca está formada por diferentes colores. Newton observó que, al hacer atravesar un haz luminoso por una lente, siempre existen variaciones de color alrededor de la imagen transmitida. A esta coloración, generada por los diferentes focos luminosos a los que se ve expuesta la lente, se la denomina dispersión de la luz. Asimismo, comprobó que si hacía pasar un haz luminoso por un prisma, la luz blanca se descomponía en una serie de colores brillantes que denominó espectro solar. De esta experiencia dedujo que si la luz blanca se podía descomponer en los colores del arco iris, combinando éstos se podría volver al color blanco. El disco giratorio de color fue una de las diversas experiencias de las que se sirvió para demostrar su teoría. Se trata de un disco dividido en sectores pintados con los colores del espectro visible. Al hacerlo girar a gran velocidad se puede observar como estos colores desaparecen, tomando una tonalidad blanca, más brillante cuanto mejor se haya hecho la proporción de colores. En los siguientes links se adjunta material didáctico con preguntas que se pueden realizar a los alumnos sobre esta experiencia y un vídeo sobre cómo realizar una disco de Newton en casa. Además, en el vídeo siguiente, se observa el mismo fenómeno pero realizado con luces de colores, que combinadas generan luz blanca.
Con el disco de Newton se comprueba que al igual que la luz blanca se descompone en siete colores del arcoiris, cuando estos siete colores se suman se vuelve a formar la luz blanca. Se procedió a su estudió y se observó que: rojo + verde=amarillo, rojo+ azul=magenta, verde + azul = cyan, rojo + verde + azul = blanco. Se observa que con sólo tres colores se puede “obtener” luz blanca y todo el resto del espectro. Estos tres colores se conocen como colores fundamentales.
A percepción da cor por parte dos nosos ollos é moi complexa e moitas veces “engánanos” ou sorpréndenos. Un fenómeno que me chama moito atención é o dicromatismo (dichromatism en inglés), mais non me refiro á enfermidade na que unicamente son funcionais dous tipos de conos, polo que as persoas que a sofren non poden visualizar unha das tres cores RGB (dichromacy en inglés).
O dicromatismo é un fenómeno polo cal a cor ou tonalidade dunha substancia varía en función da súa concentración e do seu espesor. Este é o caso do aceite de semente de cabaza, que presenta unha cor verde-amarela cando a capa de aceite sobre unha superficie é fina e unha tonalidade vermella cando a capa é mais grosa. Isto é debido ás propiedades físico-químicas de dito líquido, mais tamén debido ao funcionamento fisiolóxico do sistema visual humano. O espectro de transmisión da luz das substancias dicromáticas caracterízase por teus dúas zonas diferenciadas nas que a luz branca é transmitida. No caso do aceite de cabaza, unha localizada ao redor da rexión do verde e amarelo e outra nas lonxitudes de onda correspondentes coa cor vermella. Cando a capa de aceite é fina, a maioría de luz transmitida localízase na rexión do verde e amarelo, polo que os nosos ollos perciben esa cor. Non obstante, cando aumenta o espesor da capa, vaise reducindo progresivamente a luz transmitida nesa primeira rexión, polo que unicamente se reflicte a luz vermella do espectro visíbel, que é a percibida pola nosa visión. A medida que aumenta o espesor da capa, a luz vermella transmitida polo aceite diminúe moito máis lentamente que a luz verde e amarela. A continuación deixo unha imaxe para entender mellor esta explicación.
¿Tiene este experimento alguna relación con la persistencia de la visión? Al ver el vídeo me ha recordado al juguete óptico que llevé a clase, el taumatropo. En mi opinión, el hecho de que percibamos los colores con una tonalidad blanca se debe a que la imagen permanece en la retina una décima de segundo antes de desaparecer y, por ello, se mezclan entre sí, lo que imposibilita diferenciarlos a tanta velocidad.
Con este experimento se recrea el proceso contrario a lo que ocurre cuando aparece un arco iris en el cielo, causado porque la luz blanca se descompone para mostrarnos todos sus colores. Se trata de una manera muy visual de explicar que la luz blanca está compuesta por todos los colores, menos el negro, que es la ausencia de color. Además, no es necesario contar con un dispositivo como el que aparece en el vídeo, sino que de manera sencilla y barata se puede hacer uno casero, resultando una actividad muy apropiada para realizar con los alumnos. Simplemente es necesario cortar un papel en forma circular y dividirlo en siete sectores iguales, que se colorean con los colores rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta, respectivamente. Para hacer girar el disco se inserta un lápiz en el centro actuando a modo de peonza. Si se quiere profundizar más en la composición de los colores, también se puede usar este sistema de “disco giratorio” para analizar cómo se crean los colores secundarios (verde, violeta y naranja) a partir de los primarios (rojo, amarillo y azul). Para ello, en vez de dividir el círculo en siete partes se divide en dos que se colorean con dos de los colores primarios. De este modo, al girar el disco, el resultado es el correspondiente color secundario.
Un experimento muy fácil de hacer, que puede tener el añadido de hacer pensar a los alumnos como conseguir que la pieza gire rápido.
Visión del color y daltonismo, una pequeña introducción: Los conos y los bastones son células muy especializadas de la retina capaces de convertir la luz recibida en señales nerviosas, que el cerebro pueda “entender” (fototransducción). Son los conos los responsables de nuestra visión del color. La mayoría de nosotros tenemos tres tipos de conos diferentes, comúnmente descritos como rojo (R), verde (G) y azul (B), según las longitudes de onda del espectro de luz visible a las que son sensibles (nuestra visión del color es tricomática). Todos los demás colores que los humanos vemos son mezclas de estos tres colores. Por ejemplo, el blanco se percibe cuando se ven cantidades aproximadamente iguales de rojo, verde y azul. Aproximadamente el 8% de los hombres y el 0,5% de las mujeres en el mundo sufre de algún tipo de deficiencia de la visión del color. Los hombres tienen más probabilidades de presentar daltonismo que las mujeres, porque los genes implicados están en el cromosoma X. Hay varios tipos, dependiendo del tipo de conos deficientes; el más frecuente es el compromiso de los conos que detectan longitudes de onda largas (rojo). El primer artículo científico sobre daltonismo fue escrito en 1794 por el científico John Dalton (famoso por su ley de presiones parciales y su trabajo con la teoría atómica), quien lo padecía. En 1916, Shinobu Ishihara, profesor de la Universidad Imperial de Tokio, desarrolló un método de diagnóstico que sigue siendo la prueba más común para la deficiencia de la visión del color (la prueba de Ishihara). En los últimos 20 años, el color se ha convertido en una herramienta importante en la comunicación con el auge de la tecnología digital, lo cual puede suponer un problema adicional para las personas con este tipo de trastorno.
Pero por otro lado, los avances en la tecnología también han servido para desarrollar herramientas que nos permiten una mayor comprensión del mismo y estrategias para mejorar la percepción del color de estas personas (lentes especiales…) Algunos ejemplos son la aplicación iDaltonizer o el programa informático ‘vischeck‘.
Con este experimento Newton demostró que , al girar rápidamente, los colores se combinan formando el color blanco, de modo que la luz blanca está formada por los siete colores del arco iris. Aunque Newton entendía los colores como percepciones humanas, no cualidades absolutas, de longitudes de onda de luz.
Este experimento é unha boa maneira de ver como a luz blanca está formada pola combinación de todo o espectro de cores. De feito, os obxectos son da cor que non absorben cando a luz blanca incide neles. Deixo un vídeo curto e sinxelo onde se comenta sobre o tema.
Un experimento moi visual, que pode ampliarse modificando as cores que se colocan no disco para obter resultados de diferentes cores.