PERCEPCIÓN DE LOS COLORES. TEORÍA TRICROMÁTICA

 

En el tema sobre naturaleza de la luz  hemos visto la gran contribución que hizo Young en sus estudios sobre interferencias de la luz. Pues bien, otra contribución muy importante de Young, e igualmente apoyada en su modelo ondulatorio, fue sobre la percepción de los colores. Young conocía bien el trabajo de Newton, y, en relación con este tema, replicó de forma expresa el modelo newtoniano en un largo trabajo que presentó en 1802 en la Royal Society de Londres. Recordamos que según Newton la luz sería una granizada de corpúsculos y cada corpúsculo luminoso que portara un determinado color debía ser diferente al resto (que portarían colores diferentes). Young afirmó que esto era insostenible. Puesto que la gama de tonalidades del espectro visible parecía prácticamente continua, para que fuera correcta la propuesta de Newton tendría que haber un número enorme (casi ilimitado) de corpúsculos de luz de diferente tipo. Entonces, dentro de nuestros ojos, tendríamos que poseer un número extraordinariamente elevado de receptores de distintos tipos, para que cada uno de ellos pudiera detectar o ser sensible a cada uno de esos corpúsculos.

 

Young mostró que su modelo ondulatorio podía superar esta dificultad. Planteó que cuando varias ondas luminosas de colores diferentes viajan juntas, se perciben como una onda luminosa de un solo color, que resulta de la composición de los colores de esas luces. Partiendo de esta premisa, comprobó empíricamente que los diferentes colores de luz del espectro se pueden obtener combinando adecuadamente tres luces básicas: verde, roja y el azul intensa. De tal forma que las tres luces superpuestas se ven como luz blanca. Con ello, Young, además de reforzar su modelo ondulatorio, superó brillantemente la dificultad que había observado en la teoría de Newton, ya que puso de manifiesto que en nuestros ojos, solamente sería necesario tener receptores de tres tipos para distinguir todos los colores visibles (On the theory of light and colors. Memoria presentada por Young en 1802)
 

Hoy es bien conocido que en la retina del ojo humano hay unas células fotoreceptoras especializadas, llamadas conos y bastones (representados en la imagen de debajo, situada más a la izquierda). La percepción del color se debe a que la probabilidad de absorción por los conos de los fotones que les llegan es distinta  según sea la longitud de onda de dichos fotones. Ello hace que generen impulsos eléctricos mayores o menores distintos según sea esa longitud de onda.  Tal como había predicho Young, y comprobó poco después Von Helmholtz (1821-1894), existen básicamente tres tipos de conos: unos que "presentan una sensibilidad máxima" (generan un impulso eléctrico mayor) cuando reciben fotones de longitudes onda más largas ("conos rojos", máximo alrededor de 570nm), otros que tienen esa sensibilidad mayor cuando les llegan fotones de longitudes de onda medias ("conos verdes", 543nm) y otros que la tienen cuando les llegan fotones de longitudes de onda más cortas ("conos azules",  442 nm).

   
 

El cerebro compara las señales recibidas de al menos dos conos distintos y las procesa como diferencia de color en una gama de tonalidades que abarca todo el espectro visible. Es decir, la combinación de dos en dos, de estas tres luces básicas en una mayor o menor proporción es lo que da lugar a la visión tri-cromática que poseen la mayoría de las personas y mediante la cual se abarcan todas las tonalidades del arco iris.
 

 

La figura animada adjunta procede de una animación de la magnífica web Educaplus (de Jesús Peñas Cano) con la que se puede practicar la suma aditiva de las tres luces básicas (roja, verde y azul). 

Como se observa, al combinarlas de dos en dos se obtienen luces de otros tres colores del espectro visible (amarillo, magenta y cian) y combinando las tres luces se obtiene luz blanca. Esto significa que una fuente de luz se ve de cada uno de estos colores, cuando nuestros conos especializados reciben una, dos o las tres luces básicas con la misma intensidad. Cualquier otro color intermedio (por ejemplo, naranja, marrón, gris, etc.) se obtiene siguiendo el mismo procedimiento de suma aditiva de los colores de las luces básicas, pero teniendo dichas luces intensidades relativas diferentes.

[La animación original es interactiva y está aquí. No dejes de visitarla y aprovechar para ver en Educaplus otras muchas animaciones de Física con alto valor educativo].

 

Los televisores, los monitores de ordenador y bastantes modelos de teléfonos móviles son buenos ejemplos de aplicación tecnológica de la teoría tri-cromática del color, ya que utilizan las tres luces primarias para producir toda la gama cromática que podemos ver en sus pantallas. El funcionamiento de estos aparatos se puede ilustrar en el aula usando cañones de luz de intensidad regulable de estas tres longitudes de onda.
 

Por otra parte, la obtención del color blanco, como resultado de la combinación de las tres luces básicas, se puede constatar también en el laboratorio, mediante una experiencia muy sencilla, que consiste en utilizar una lente convergente para sumar en el foco tres luces previamente obtenidas haciendo pasar luz blanca por un triple filtro. Como vemos en la fotografía adjunta, tomada por alumnos de Bachillerato en el IES "Leonardo da Vinci" de Alicante, si los espectros de las tres luces completan la gama de longitudes de onda de la luz visible, esa resultante obtenida en el foco tiende, efectivamente, al blanco.

  

 
 

 

Dicho todo lo anterior, conviene saber, que este mecanismo que permite la percepción del color y se basa en la existencia de conos en la retina, no es exclusivo de los humanos, sino que, como es lógico, lo tienen también los animales, eso sí, cada uno de una manera peculiar. El análisis de los conos en la retina permite conocer la percepción particular del color que tiene cada persona o animal. Así se sabe, por ejemplo, que para las abejas la luz ultravioleta es visible, que los pulpos no distinguen colores diferentes porque sólo poseen un tipo de conos, etc.

Otra cuestión importante a tener en cuenta es la diferente sensibilidad que pueden tener los receptores a unas longitudes de onda que a otras. En el ser humano, tal como muestra la gráfica adjunta, los conos y bastones de nuestros ojos tienen su mayor sensibilidad para radiaciones entre unos 400nm y unos 550nm (tonalidades azules). Como hemos visto al tratar la iridiscencia, en algunos casos esta diferencia de sensibilidad puede llegar a afectarnos en la interpretación del color, al dar lugar a que exista una diferencia palpable entre el color objetivo de la luz emitida por una fuente (longitud de onda dominante en la radiación que esa fuente emite) y el color subjetivo que le atribuimos cuando la miramos.
 

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