EMISIÓN DE LUZ Y COLOR

 

 

Toda emisión de luz se produce como resultado de saltos que tienen lugar desde estados excitados de la materia a estados de menor energía. Para que estas des-excitaciones se produzcan antes se tiene que haber suministrado energía a la fuente. La frecuencia de la luz que esa fuente emite viene determinada por el "gap" (separación) entre los dos estados permitidos de energía entre los que ocurre la des-excitación y se obtiene aplicando la ley Planck:= (E*-E)/h (siendo h: 6.63·10-34 J·s-1 = 4.135·10-15 eV·s).

 

Cuando la emisión se produce en el rango de valores de longitudes de onda a las que es sensible el ojo humano (entre 380nm y 750nm aproximadamente), la longitud de onda de la luz emitida define el color que se atribuye a la fuente que emite esa luz, y, por extensión, a la luz emitida por ella.

 

Así, por ejemplo, a los tomates maduros se les asigna un color rojo, porque cuando son iluminados con luz blanca, cada punto de ellos absorbe la luz blanca y reemite en todas las direcciones fotones, cuya longitud de onda está mayoritariamente por encima de los 650nm. Cuando esa luz emitida por el tomate impacta en nuestra retina produce la sensación que nos hace atribuir a dicho tomate su tonalidad rojiza.

Por extensión también se llama "luz roja" a luz de esa longitud de onda, aunque lo cierto es que toda luz es completamente invisible para nuestros ojos. Como se explica en el tema sobre luz y visión, lo que procesa nuestro cerebro es la imagen de cada punto de la materia iluminada (el tomate) que se construye en la retina cuando miramos hacia esa materia y llega a los ojos un haz cónico de la luz procedente de ese punto material que está emitiendo en todas las direcciones.

Por otra parte, aunque el proceso de generación de luz es el mismo con independencia de que la fuente sea visible o no, no se suele utilizar el término color para referirse a luz emitida fuera del espectro visible. Por ejemplo, no se dice color ultravioleta, sino solamente luz ultravioleta.

 

 

Estrictamente, para describir con la mayor fidelidad posible los procesos físicos involucrados en la producción, la modificación, etc., del color convendría usar la física cuántica. Hay que tener en cuenta que, no únicamente en la emisión, sino también cuando, después de ser emitida, la luz viaja hacia nuestros ojos, se puede ver involucrada en diversos procesos que requieren esta teoría para ser perfectamente explicados y que también afectan a "su color", bien sea porque implican interacciones adicionales entre luz y materia (como ocurre, por ejemplo, en la refracción, la dispersión, etc.), y/o porque implican interacciones de la luz consigo misma (como sucede, por ejemplo, en las interferencias).

 

Como se explica al final del tema sobre naturaleza de la luz, la física cuántica (donde la descripción de la luz se realiza en términos de una onda de probabilidad) es la única teoría capaz de obtener resultados acordes con todos los hechos empíricos relativos al estudio de los procesos luminosos y entre ellos todos los que aquí nos van a ocupar, que tienen que ver con la producción, la modificación y la percepción del color.

 

Sin embargo, en el desarrollo de este tema se van a usar principalmente dos modelos descriptivos de la luz anteriores a la física cuántica actual, a saber: 1) La descripción en términos de fotones (cuántica primigenia de Planck), que, tomados como partículas clásicas sin masa, se moverían en el vacío a la velocidad c y siguiendo trayectorias definidas. 2) La descripción ondulatoria que proporciona la teoría electromagnética clásica de Maxwell.
 

Ninguno de estos dos modelos puede explicar por sí solo todos los fenómenos relativos al comportamiento de la luz (y, entre ellos, los relativos al color), pero, como se verá, resulta útil acudir a ellos porque cada uno por su parte, sí es capaz de obtener determinados resultados en el estudio de estos fenómenos, que se aproximan mucho a los resultados más correctos (y coherentes entre sí) que proporciona la física cuántica.

 

Más concretamente, veremos que una descripción de la luz en términos de fotones es muy útil para diseccionar procesos relativos al estudio del color, dando cuenta de interacciones que en dichos procesos tienen lugar a nivel íntimo entre entidades materiales (átomos, moléculas, redes atómicas o moleculares, núcleos, etc.) y esos fotones. Complementariamente, también veremos que la descripción ondulatoria de la luz según la teoría electromagnética de Maxwell constituye una excelente aproximación en todas aquellas situaciones en las que la descripción microscópica detallada de los procesos luminosos se puede reemplazar por una descripción efectiva macroscópica (lo que ocurre cuando el número de fotones por unidad de frecuencia es muy grande).
 

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