CORES
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
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.
COMPRIMENTO DE ONDA
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.
A Visão das Cores
Nossos
olhos
possuem
células fotossensíveis localizadas
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?
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:
AZUL
VERDE
VERMELHO
CIANO
MAGENTA
AMARELO
As Cores – Pigmentos
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.
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.
As Cores dos Objetos
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.
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.
Daltonismo
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.
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.
Visão dos Animais
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.
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:
tipos de cones.
algumas
espécies
possuem
até
cinco
Camarão: a espécie Squilla Mantis possui doze tipos
diferentes de cones.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
GASPAR, A. (2006).
Paulo.
Física:
Volume
Único.
Ática.
São
HEWITT, P.G. (2009). Fundamentos de Física Conceitual.
Bookman. Porto Alegre.
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B.
Scipione. São Paulo.
(2009).
Física:
Volume
2.
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-exitocelulas.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. Acessado 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/mean
ing_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-inboots.html>. Acessado em 11 mai 2012.