LA PERCEPCIÓN DE LOS COLORES Y EL MODELO ONDULATORIO

Junto con sus estudios sobre interferencias de la luz, otra contribución muy importante de Young, 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 (diferentes frecuencias) viajan juntas, se perciben como una onda luminosa de un solo color (una frecuencia), 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 especializadas, llamadas conos y bastones, que son sensibles a los rayos luminosos. Los conos, en un número del orden de siete millones, son sensibles a detalles finos de contraste, color y forma. Se activan en buenas condiciones de iluminación o luz "diurna". Por su parte, los bastones, en número del orden de 100 millones, se activan cuando reciben luz tenue o "nocturna". Los bastones no son capaces de distinguir el detalle fino o el color. Por eso, con baja iluminación es difícil distinguir los colores o ver límites precisos.

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 para las longitudes onda más largas ("conos rojos"), otros con mayor sensibilidad a las longitudes de onda medias ("conos verdes") y otros con mayor sensibilidad a las longitudes de onda más cortas ("conos azules"). La combinación de estas tres luces básicas en una mayor o menor proporción da lugar a la visión tri-cromática o RGB (red, green, blue) que poseen la mayoría de las personas y mediante la cual se abarcan todas las tonalidades del arco iris.
 

La figura animada adjunta proviene de una animación de Educaplus, con la que se puede practicar la suma aditiva de luces. Combinando las tres luces básicas (roja, verde y azul) 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 está aquí. No dejes de visitarla y aprovechar para ver en Educaplus otras muchas animaciones de Física con alto valor educativo].

Para poner en evidencia en clase estas sumas aditivas de las tres luces primarias, se pueden usar cañones de luz de intensidad regulable de estas tres longitudes de onda. Dichos cañones se han de enfocar hacia una pantalla blanca, como puede ser, por ejemplo, la propia pared del aula. Los estudiantes han de dirigir su mirada hacia esa pantalla, puesto que (como explica detalladamente en el tema sobre Luz y color de esta misma página web) el ojo humano no ve ninguna luz (tampoco la luz visible), sino que construye una imagen de los focos (primarios o secundarios) que emiten esa luz. Esos focos (en esta experiencia la pantalla) se ven del color que corresponda a la longitud de onda de la luz que emiten. Por tanto, si, en lugar de mirar a la pantalla, se dirigiera la mirada hacia los cañones de luz, lo que se vería sería únicamente cada esos focos emisores primarios, es decir, las fuentes con las que cada cañón emite luz (cada una del color que emita).

Otra experiencia muy sencilla, que se puede realizar en el laboratorio, 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 al blanco. Téngase en cuenta, aquí también, que las franjas de colores que se observan tan bien en la fotografía adjunta, tampoco son una observación por la cámara de la luz que, para dicha foto, viaja de izquierda a derecha, sino que son la imagen que construye la cámara (y también nuestro ojo) del banco óptico, el cual es iluminado por esa luz y la devuelve en todas direcciones, entre ellas la dirección vertical (la cámara apunta mira a dicho banco óptico desde arriba).

  

  Luz y color. Tema de esta misma Web dedicado específicamente a La luz y el color, en el que desarrollamos con mucho más detalle los conceptos relativos a la percepción de los colores.
 

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