Física - Optica

Contenido

Los colores de las cosas. El color. Materiales transparentes. Materiales opacos.

Absorción selectiva

El color

Cuando la luz llega a un material obliga a los electrones de los átomos a oscilar. Las frecuencias naturales de los electrones dependen de la naturaleza de los distintos átomos; hay átomos cuyos electrones están más ligados y otros en los que por el contrario están más libres.

Al incidir la luz sobre un material, los electrones de sus átomos empiezan a oscilar. Están en “ estado excitado”. En este estado solo pueden estar nanosegundos. Pueden ocurrir dos cosas: que transfieran su energía por colisiones con átomos vecinos o que la reemitan en forma de fotón y vuelva a su estado original. Parte de la energía incidente se transforma en interna por las colisiones de unos átomos con otros y parte vuelve a ser emitida, con lo que la energía reemitida que emerge siempre será menor que la incidente. Este fenómeno se conoce como absorción.

Si la frecuencia con la que llega la luz coincide o se aproxima a la frecuencia natural de los electrones en sus átomos las oscilaciones se amplifican y perduran, aumentado la probabilidad de que dichos átomos transfieran por colisiones la energía recibida de los átomos vecinos. Al energía interna se transforma en su mayor parte en energía interna y muy poca se reemite. El material es opaco a esa radiación. Por ejemplo, en el caso del vidrio de las ventanas, sus frecuencias naturales de oscilación coinciden con las radiaciones ultravioletas, por tanto es inútil intentar ponerse moreno detrás de una ventana cerrada.

Las frecuencias correspondientes al espectro visible no producen resonancia en los electrones del vidrio, de modo que la reemisión predomina sobre la absorción. Los átomos excitados vuelven a su estados fundamental reemitiendo luz de la misma frecuencia que los llevó al estado de excitación. La luz que emerge tiene las mismas frecuencias que la luz incidente. El material es transparente a esas radiaciones. La luz se propaga por el medio a menor velocidad, dando explicación a la refracción.

Los colores de las cosas

Los mecanismos de observación del color pueden ser de dos tipos: por reflexión (materiales opacos) y por transmisión (materiales transparentes).

Cuando un material iluminado con luz blanca presenta un determinado color es porque ha absorbido todas las demás radiaciones, salvo la correspondiente a ese color, que, o bien es reflejada, si el material es opaco, o transmitida por el material hasta aparecer por el lado opuesto, si es transparente. A este proceso se le llama absorción selectiva.

Si un material refleja todas las radiaciones del espectro visible será percibido como blanco, mientras que si las absorbe todas se verá negro.

Pero esto no es tan sencillo. Debemos tener en cuenta lo que se llama mezcal aditiva de los colores de la luz. La luz blanca surge de combinar la luz roja, la azul y la verde. Un material que solo absorba el azul, reflejar el rojo y el verde, es decir, el amarillo. Si cogemos un papel celofán amarillo, absorberá el azul y dejará pasar el rojo y el verde. Si observamos un objeto azul lo veremos negro ya que el objeto absorbe todos los colores menos el azul, pero azul ya no le llega, porque ha sido absorbido por el celo.