UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

INSTITUTO DE FÍSICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA

MESTRANDO PATRESE VIEIRA

PORTO ALEGRE, MAIO DE 2013

CORES

Ondas Eletromagnéticas

As ondas são o resultado de uma perturbação. Podemos percebê-la quando gotas de chuva caem sobre uma poça d’água ou ao ouvir o barulho de um prato se quebrando. Em ambos os casos, a onda propagou-se em meios materias, respectivamente a água e o ar, entretanto nem sempre ele é necessário.

Isso acontece com as ondas eletromagnéticas. Elas são formadas pela movimentação de cargas elétricas, sendo que a onda resultante não necessita de um meio material para sua propagação, embora possa utilizá-lo.

Como exemplo da radiação eletromagnética temos a luz. Por exemplo, ela consegue vir de estrelas muito distantes mesmo através do vácuo. No entanto a luz também se propaga na água, no ar ou em outros meios.

Para melhor organizar as ondas eletromagnéticas, foi elaborado um diagrama conhecido como espectro eletromagnético, onde a radiação é ordenada de acordo com sua frequência ou por seu comprimento de onda, duas características fundamentais para qualquer forma de onda.

A Frequência de uma onda pode ser explicada em termos de seu comprimento de onda. O comprimento de onda (l) é a distância que a onda percorre para realizar uma oscilação completa.

l

l l

Por sua vez, a frequência (n) é definida como o número de oscilações que uma onda consegue completar em 1 segundo. Matematicamente, ambas se relacionam por:

n = v / l

Onde v é a velocidade de propagação da onda.

COM

PRIM

ENTO

DE

ON

DA

As Cores – Luzes

Conseguimos enxergar somente uma pequena faixa do espectro eletromagnético, que por tal motivo recebeu o nome de luz visível. Essas ondas eletromagnéticas possuem comprimentos de ondas com valores próximos, mas diferentes. É devido a diferença do comprimento de onda que temos as cores.

Como todas as cores pertencem à parte visível do espectro, temos que a união delas forma a luz branca. Isso pôde ser comprovado através da decomposição da luz com prismas ópticos.

Quando um feixe de luz branca passa pelas paredes do

prisma ocorrerá duas refrações: uma ao entrar e outra ao sair do prisma, assim cada raio luminoso seguirá uma trajetória diferente, resultando em sete cores principais: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

Os desvios são diferentes para cada cor porque o

índice de refração é diferente para cada comprimento de onda, portanto cada raio luminoso terá uma velocidade diferente, sendo que o violeta terá velocidade menor e o vermelho velocidade maior.

Esse fenônemo da separação das componentes da luz branca é denominado dispersão cromática.

A dispersão cromática também é o fenômeno óptico responsável pela ocorrência do arco-íris. Nesse caso a luz solar é refratada em gotículas de água que estão suspensas na atmosfera.

Nossos olhos possuem células fotossensíveis locali-zadas na retina, chamadas cones e bastonetes, que são responsáveis pela percepção das cores (cones) e da luminosidade (bastonetes).

Incrivelmente, os cones percebem apenas três cores distintas: vermelho, verde e azul. Porém, você enxerga mais cores que isso?

A Visão das Cores

Vermelho, verde e azul são chamadas cores aditivas primárias. A partir da união de luzes dessa três cores forma-se a luz branca, e assim é possível obter luzes de qualquer outra cor.

VERMELHO + VERDE = AMARELO VERDE + AZUL = CIANO

AZUL + VERMELHO = MAGENTA

Temos que:

VERMELHO + VERDE + AZUL = BRANCO

Então:

AMARELO + AZUL = BRANCO

CIANO + VERMELHO = BRANCO

MAGENTA + VERDE = BRANCO

Dessa forma é possível obter a luz branca utilizando apenas luzes de duas cores. Esses pares são chamados de cores complementares.

Em nossos olhos há três tipos de cones: um responsável pela percepção do vermelho, outro pelo azul e outro pelo verde. A combinação da reação fisiológica desses cones, simultaneamente, é que nos dá a impressão das demais cores, devido a interpretação que ocorre no cérebro.

O número de cones varia conforme o indivíduo, porém há maioria destes são responsáveis pelo verde ou pelo vermelho, havendo menos reponsáveis pelo azul

Devido a forma como enxergamos, as cores aditivas primárias são diretamente utilizadas na formação de imagens coloridas em equipamentos eletrônicos, como pode

ser percebido nos televisores, monitores, celulares etc.

A imagem é formada por minúsculo pontos que emitem luz com as cores verde, vermelho ou azul. A junção dessas cores que nos dá a percepção de que o televisor emite cada uma delas e que a imagem é contínua. O preto ocorre quando nenhuma luz é emitida. Mesmo a tela da TV sendo cinza escuro quando o aparelho está desligado, o contraste com os pontos luminosos dá a impressão de que ela parece mais escura.

As cores primárias também são empregadas da mesma forma nos televisores e monitores de plasma, LCD e LED.

Os CCDs, sensores usados para a captação de imagens, também se valem das cores aditivas primárias para a formação de imagens.

Cada minúscula célula do CCD é responsável pela interpretação de um ponto luminoso da imagem, verificando se ela possui mais ou menos intensidade. Após, o estímulo captado pela célula é convertido para um sinal luminoso, o pixel, que formará a imagem. Quanto mais pixels uma imagem possui, melhor será sua definição.

Atualmente, CCDs são utilizados em câmeras fotográficas digitais, filmadoras, equipamentos hospitalares de diagnóstico, imagens de satélites e também na Astronomia, em alguns telescópios.

Formação de imagem da Nebulosa de Órion no espectro visível realizada pelo Telescópio Espacial Hubble:

VERDE VERMELHO AZUL

CIANO MAGENTA AMARELO

Amarelo, Ciano e Magenta são chamadas de cores secundárias, pois resultam da combinação das cores aditivas primárias.

Porém, elas também podem ser chamadas de cores subtrativas primárias, pois a partir da mistura das três, sob forma de pigmentos, é possível obter as demais cores, com exceção do branco.

As Cores – Pigmentos

No sistema subtrativo as cores são absorvidas ao invés de transmitidas, como ocorre no sistema aditivo.

VIDRO CIANO

VIDRO AMARELO

VIDRO MAGENTA

ANTEPARO BRANCO

As cores subtrativas primárias são utilizadas nos cartuchos de impressora, pois a partir delas se consegue obter outras cores, mas para tons mais escuros é necessário utilizar tinta preta.

Um quadro-negro tradicional, apesar do nome, geralmente é verde. Ele nos parece verde porque é iluminado por uma luz branca, proveniente do Sol ou das lâmpadas da sala de aula, que contém todos os comprimentos de onda da faixa da luz visível, assim o quadro reflete a luz com o comprimento de onda característico do verde e absorve os demais.

As Cores dos Objetos

Se o mesmo quadro for iluminado com uma luz vermelha, ele a absorveria completamente, já que ela não contém os comprimentos de onda da luz verde. Dessa forma o quadro pareceria, finalmente, um quadro-negro.

Isso acontece com qualquer outro material, ou seja, a cor de um objeto depende da luz que está incidindo sobre ele. Como a luz emitida pelo Sol é em sua maioria branca, admitimos que a verdadeira cor do objeto é aquela mostrada quando ele é iluminado por uma luz desse tipo.

Nem todos enxergam as cores da mesma forma. É possível que você enxergue o vermelho deste plano de fundo mais intenso que seu colega, ou o contrário, ou talvez não consiga perceber essa cor.

Daltonismo

Isso ocorre com os portadores do daltonismo, denominados daltônicos. Os cones dessas pessoas não reagem, ou reagem com alguma deficiência, a alguma das cores aditivas primárias, geralmente o vermelho ou o verde, o que acaba resultando em uma confusão entre essas duas cores.

Essa deficiência foi relatada pelo químico John Dalton, conhecido pelo modelo atômico da “bola de bilhar”, em seus diários, sendo o nome posteriormente escolhido em sua homenagem.

Os animais enxergam da mesma forma que os seres humanos: a luz precisa entrar em seus olhos.

Entretanto, a quantidade de olhos varia entre as espécies, assim como a maneira como eles estão dispostos (na frente da cabeça, nos lados, espalhados por todos os lados), o que pode gerar imagens bem diferentes.

Visão dos Animais

Quanto às cores, os animais possuem visões distintas em relação a nós, devido a diferenças na constituição dos cones: Primatas: a maioria dos nossos “parentes” também possui três tipos de cones, enxergando as mesma cores que nós, porém há animais com dois cones; Roedores, equinos, bovinos: possuem dois tipos de cones, o azul e o verde, assim conseguem enxergar variações dessas cores. O vermelho para esses animais aparece como tons de cinza;

Cães e gatos: possuem dois tipos de cones, também azul e verde, assim enxergam as cores igual a maioria dos mamíferos, entretanto esse animais possuem uma quantidade elevada de bastonetes, conseguindo enxergar bem com luzes pouco intensas. Em outras palavras, são adaptados para a vida noturna;

Aves e répteis: a maioria possui mais de três tipos de cones, geralmente quatro, podendo enxergar mais cores que os seres humanos, inclusive em algumas faixas do ultravioleta.

Borboletas: algumas espécies possuem até cinco tipos de cones. Camarão: a espécie Squilla Mantis possui doze tipos diferentes de cones.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GASPAR, A. (2006). Física: Volume Único. Ática. São Paulo.

HEWITT, P.G. (2009). Fundamentos de Física Conceitual. Bookman. Porto Alegre.

MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. (2009). Física: Volume 2. Scipione. São Paulo.

PIETROCOLA, M. et al (2010). Física em Contextos: Pessoal, Social e Histórico: Eletricidade e Magnetismo, Ondas Eletromagnéticas, Radiação e Matéria. FTD. São Paulo.

PIETROCOLA, M. et al (2010). Física em Contextos: Pessoal, Social e Histórico: Energia, Calor, Imagem e Som. FTD. São Paulo.

QUED. Os Animais Enxergam Colorido. Disponível em http://www.qued.com.br/site/index.php/fique-ligado /curiosidades_detalhe?id=48. Acesso em 11 mai 2012.

CRÉDITOS DAS IMAGENS E ANIMAÇÕES

A seguir estão relacionadas as fontes das imagens e animações e os slides nos quais foram utilizadas.

Ateuligente: slide 24. Disponível em <http://ateuligente. blogspot.com.br/2010/09/cientistas-implantam-com-exito- celulas.html>. Acessado em 11 mai 2012.

Autor: slides 06, 09*, 16, 17, 18**, 19, 22, 29, 31, 40, 45, 46.

How Stuff Works: slide 28. Disponível em <http://eletronicos.hsw.uol.com.br/televisao3.htm>. Acessado em 11 mai 2012.

__________________________________________________________ * Adaptado de http://lasp.colorado.edu/cassini/education/Electromagnetic%20Spectrum.htm. Aces-sado em 11 mai 2012.

** Adaptado de http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/opt11.htm. Acessado em 11 mai 2012.

Hubble Site: slides 35, 36 e 37. Disponível em <http://hubblesite.org/gallery/behind_the_pictures/meaning_of_color/rgb.php>. Acessado em 11 mai 2012.

OTC José Alves: slide 20. Disponível em <http://otcjosealves.blogspot.com.br/2010/11/definicoes-de-cones-e-bastonetes.html>. Acessado em 11 mai 2012.

Wikipedia: slides 07, 08, 11, 12, 13, 14, 15, 21, 25, 26, 30, 32, 33, 39, 41, 42, 48, 51, 52, 54, 57.

Xdraordinay Mon: slide 56. Disponível em <http://xtraordi narymom.blogspot.com.br/2010/06/adorable-puss-in-boots.html>. Acessado em 11 mai 2012.