«Si lo veo se refleja, si no lo veo lo absorbe«.
En el universo hay un arcoíris escondido. Son las ondas de luz, la energía que se mueve en el espacio y que nos permite ver el mundo que nos rodea. Rojos, naranjas, amarillos, verdes, azules, violetas… todos ellos forman parte del espectro de la luz visible, un lenguaje que nos habla en colores. Cada tono, cada matiz, tiene su propia frecuencia y su propia longitud de onda, que nos permite distinguir desde los colores cálidos del amanecer hasta los fríos tonos de la noche. Cada color tiene su propia explicación y su propia forma de expresarse en el mundo. La luz es el transporte. La luz del sol, la del fuego, la de una lámpara… Es la energía que nos acompaña en cada momento de nuestra existencia.
Aquel cielo neuquino, recostados en la barda
Recostados, casi pegados en la barda neuquina, contemplábamos el hermoso espectáculo de un atardecer, observando los hermosos tonos naranjas y rojos que habitualmente nos regala el final del día. De pronto ella me dijo:
– La barda es como un gran teatro y nosotros, recostados, los espectadores. El cielo es el escenario que parece un océano de fuego. El sol es el actor que se despide buscando aplausos, pintando de naranjas y rojos el atardecer, como si fuera un cuadro. Mezcla perfecta de tonos pastel cálidos que se desvanecen poco a poco. ¿No te parece?
Debo decir que también estaba maravillado, aunque por otro motivo. Le respondí:
– ¡Así es! Y lo impresionante es cómo la luz del sol al atravesar la atmósfera, interactúa con sus partículas y provoca que los colores se dispersen, a excepción claro de los tonos naranja y rojos que se mantienen. Es lógico -intentaba convencer mientras continuaba mirando el cielo- las longitudes de onda de esos colores son más largas y no se dispersan tanto como por ejemplo las del azul y el verde.
Hablemos de colores, empecemos por la luz
Para que nuestros ojos perciban los colores, es necesaria la presencia de luz. Los objetos no emiten colores por sí mismos, sino que interactúan con la luz que les llega de una fuente luminosa. Es lo que percibimos como color. Si no hay luz, no hay colores. Todos los objetos interactúan de alguna manera con la luz. Incluso los objetos que parecen completamente oscuros y opacos, como un pedazo de carbón.
¿Y qué es la luz? La luz es una forma de energía que se propaga en el espacio en forma de ondas electromagnéticas. Es lo que nos permite ver los objetos y colores a nuestro alrededor. La luz puede ser emitida por fuentes como el sol, una galaxia, o también una lámpara, un monitor, una vela encendida… o una luciérnaga. Además, tiene diferentes longitudes de onda que determinan cómo interactúa con los objetos que encontramos en nuestro entorno, por ejemplo, el color que percibimos de una flor, de un celular, o de nuestra mascota.
¿Y qué es el espectro electromagnético?
La luz forma parte del espectro electromagnético. El espectro electromagnético es un conjunto de ondas electromagnéticas que se propagan a través del espacio a diferentes longitudes de onda y frecuencias. Incluyen no solo la luz visible, sino también ondas de radio, microondas, infrarrojos, ultravioleta, rayos X y rayos gamma, por nombrar las principales.
La luz visible es solo una pequeña porción del espectro electromagnético, que abarca una amplia gama de ondas electromagnéticas, cada una con diferentes longitudes de onda y frecuencias.
La luz visible (espectro visible) se extiende desde aproximadamente 400 a 700 nanómetros de longitud de onda. Un nanómetro (nm) es una unidad de longitud que equivale a una mil millonésima parte de un metro, es decir, 0,000000001 metros. Dentro de este rango, la luz visible se divide en diferentes colores, cada uno correspondiente a una longitud de onda específica. Por ejemplo, en los extremos, el color rojo tiene una longitud de onda de aproximadamente 700 nanómetros, mientras que el color violeta tiene una longitud de onda de aproximadamente 400 nanómetros. Mas allá del rojo están los infrarrojos, y más allá del violeta están los ultravioletas.
La luz visible es la energía radiante (la energía transportada por ondas electromagnéticas) que es captada por nuestros ojos. Es la parte del espectro electromagnético que los seres humanos podemos ver cuando interactúan con un objeto, y está compuesto por diferentes longitudes de onda que se perciben como diferentes colores en el ojo humano. Vemos la luz visible gracias a la interacción de la energía radiante con los objetos.
¿Cómo interactúan los objetos con la luz?
Un objeto puede absorber parte de la luz, y reflejar la otra. Por ejemplo, si vemos un objeto color verde como ser la hoja de un árbol, es porque absorbe todas las demás longitudes de onda y solo refleja la longitud de onda de la luz verde, que es reflejado hacia nuestros ojos y percibido como el color verde. El verde se encuentra en el rango de longitudes de onda aproximado de 490 a 570 nanómetros en el espectro visible. Debemos considerar que la percepción del color varía según la persona y las condiciones de iluminación. Este ejemplo se hace en el contexto de una luz blanca, que contiene todas las longitudes de onda en el espectro visible. Cuando la luz blanca incide sobre un objeto verde, el objeto absorbe todas las longitudes de onda en el espectro visible, excepto la que corresponde al verde.
Hay que aclarar que los objetos generalmente no absorben el 100% de una determinada longitud de onda de luz, a menos que se hable de objetos muy específicos como los agujeros negros (otro gran tema). La mayoría de los objetos absorben algo de luz de todas las longitudes de onda, y reflejan y transmiten diferentes cantidades de luz en diferentes longitudes de onda, lo que les da su color y apariencia únicos. Incluso los objetos negros no absorben todo el espectro de la luz, sino que también reflejan y transmiten algo de luz.
Absorber y reflejar: Esa es la cuestión.
En general (teniendo en cuenta la aclaración anterior) se puede decir que un objeto es de color blanco porque refleja todas las longitudes de onda de la luz visible y no absorbe ninguna. Por otro lado, si un objeto es de color negro, es porque absorbe todas las longitudes de onda de la luz visible y no refleja ninguna, por lo que aparenta ser oscuro.
Si lo veo se refleja, si no lo veo lo absorbe. Esa es la regla en términos generales que hay que recordar. El color que vemos es la longitud de onda que se refleja. Todas las demás son absorbidas.
Hay excepciones a esta regla, como por ejemplo, los objetos fluorescentes que pueden absorber una longitud de onda y emitir otra longitud de onda diferente, a veces en otras longitudes del espectro electromagnético, como el infrarrojo o el ultravioleta.
En contraste, los objetos que reflejan la luz simplemente la redirigen de vuelta al ojo del observador sin cambiar la longitud de onda.
Por lo tanto podemos decir que el color que vemos es la longitud de onda de luz visible que se refleja. Una camisa blanca refleja todas las longitudes de onda (en mayor o menor medida), por eso la vemos blanca. Un coche azul absorbe todas las longitudes de onda excepto las que producen el color azul, que es el que refleja y vemos. El trazo de color negro de un lápiz absorbe todas las longitudes de onda, por lo que no refleja la luz visible. La luz que llega a nuestros ojos desde un objeto pintado de negro es mínima o nula, y nuestra percepción es de un color negro.
Absorber, reflejar, transmitir, emitir
La luz aparte de ser absorbida o reflejada, puede ser transmitida o emitida. Es transmitida cuando un objeto «deja pasar» la luz que le llega a través de él. Cuando un objeto transmite la luz, ni la absorbe ni la refleja. Por ejemplo, un vidrio transparente deja pasar la mayoría de las longitudes de onda de la luz visible y no las absorbe, por lo que no las refleja y permite que la luz pase a través de él.
Para emitir luz, hace falta energía. En el caso de una estrella, la fuente de energía es la fusión nuclear que ocurre en su núcleo. En el caso de una bombilla, la energía se proporciona mediante la corriente eléctrica. Cuando hacemos un fuego, la energía química almacenada en los materiales combustibles se liberan en forma de calor y luz.
Cielo azul, cielo naranja
Cuando la luz del sol llega a la atmósfera es dispersada por las moléculas de aire, que son mucho más pequeñas que cualquier longitud de onda de la luz visible. La longitud de onda de la luz visible varía de alrededor de 400 a 700 nanómetros, mientras que el tamaño típico de una molécula de aire es de alrededor de 0,1 nanómetros.
Las moléculas de aire no interactúan directamente con la luz visible, sino que actúan como pequeños dispersores (dispersión de Rayleigh) que hacen que la luz se desvíe de su camino original y sea visible para nosotros en diferentes direcciones. Se dispersan más eficazmente los colores más cortos (violeta y azul), haciendo que el cielo parezca azul. El violeta es dispersado aún más fuertemente que el azul, pero nuestros ojos son menos sensibles a esta longitud de onda.
El cielo en un atardecer puede aparecer naranja o rojo porque el sol se encuentra en el horizonte y la luz que llega a la atmósfera debe recorrer una mayor distancia a través de ella antes de llegar a nuestros ojos. Mientras las longitudes de onda más cortas de la luz azul se dispersan más fácilmente, las longitudes de onda más largas de la luz roja y naranja se mantienen más o menos intactas, por ello vemos esos colores. Pero la intensidad de la dispersión de la luz azul puede variar dependiendo de factores como la altitud del sol en el cielo y la cantidad de polvo y contaminantes en la atmósfera en un momento dado. En algunos casos, el cielo del atardecer puede aparecer más rosado o púrpura en lugar de naranja o rojo.
¡Mezclemos todo!
Ahora que comprendemos mínimamente que los colores son diferentes longitudes de onda en el espectro electromagnético, podemos mirar con otros ojos los colores en una poesía. Elegí las primeras dos estrofas de «Ronda de los colores» de Gabriela Mistral.
Azul loco y verde loco
del lino en rama y en flor.
Mareando de oleadas
baila el lindo azuleador.
Cuando el azul se deshoja,
sigue el verde danzador:
verde-trébol, verde-oliva
y el gayo verde-limón.
Analicemos la poesía jugando a la ciencia (con perdón de los puristas): El color azul lo podemos asociar con las longitudes de onda más cortas del espectro visible, alrededor de los 450-490 nanómetros, mientras que el color verde lo encontramos en la región que tiene longitudes de onda un poco más largas, alrededor de los 490-570 nanómetros. Cuando la luz se refleja en las fibras del lino, las longitudes de onda que lo hacen más intensamente nos permiten percibir el azul y el verde. El color verde puede estar presente en diferentes tonalidades, como el verde-trébol, verde-oliva o verde-limón, dependiendo de qué longitudes de onda de la luz se reflejen con mayor intensidad en el sector del verde del espectro.
Aquel ocaso neuquino
Seguíamos recostados, casi pegados en la barda neuquina. El atardecer se despedía junto con sus tonos rojo anaranjados, y las sombras anunciaban una luna espléndida.
Me quedé preocupado. ¿No habré parecido insensible cuando respondí a la metáfora del teatro, con la interacción de las partículas con diferentes longitudes de onda? Estaba dispuesto a enmendar el posible error. Miré el cielo, escenario de la obra. Miré la barda, el teatro donde éramos espectadores. Miré el Sol, el actor que se estaba yendo. Miré la Luna que se asomaba. Y la miré a ella. Y me surgió decir:
– ¡Qué hermoso como el sol desaparece detrás del horizonte junto a los colores anaranjados del escenario del cielo! Pero la luna plateada, actriz talentosa, nos está recordando que la función continúa y un nuevo acto está por comenzar. ¿No te parece?
Ensimismada, sin dejar de admirar el espectáculo que nos envolvía, me respondió:
– ¡Por supuesto! Y es fascinante pensar que a medida que el sol se pone en el horizonte, la cantidad de atmósfera que la luz debe atravesar aumenta, lo que hace que las longitudes de onda más cortas se dispersen y las más largas se reflejen y predominen los tonos anaranjados y rojizos.
Contesté de inmediato entusiasmado:
– ¡Claro!, y la luz plateada de la Luna que vemos, se debe en gran parte a la forma en que la luz del Sol interactúa con su superficie...
– ¡Sí!, y a diferencia de la Tierra, – interrumpió elevando la voz – la Luna no tiene atmósfera para dispersar la luz, lo que significa que la luz solar se refleja directamente en la superficie lunar.
Estábamos en la misma frecuencia.