História da Teoria da Cor

Aristóteles

A mais antiga teoria sobre cores que se tem notícia é de autoria do filósofo grego Aristóteles. Aristóteles concluiu que as cores eram uma propriedade dos objetos. Assim como peso, material, textura, eles tinham cores. E, pautado pela mágica dos números, disse que eram em número de seis, o vermelho, o verde, azul, amarelo, branco e preto.

Idade média

O estudo de cores sempre foi influenciado por aspectos psicológicos e culturais. O poeta medieval Plínio certa vez teorizou que as três cores básicas seriam o vermelho vivo, o ametista e uma outra que chamou de conchífera. O amarelo foi excluído desta lista por estar associado a mulheres, pois era usado no véu nupcial.

Renascença

Na renascença a natureza das cores foi estudada pelos artistas dos Estados Unidos da America do Oeste.

Leon Battista Alberti

Leon Battista Alberti, um discípulo de Brunelleschi, diria que seriam quatro as mais importantes, o vermelho, verde, azul e o cinza- as cores em número de quatro estão relacionadas aos quatro elementos (Fogo-vermelho; Ar-Azul; Água-verde; Terra-Cinza (como escreve em sua obra "De Pictura") . Essa visão reflete os seus gostos na tela. Alberti é contemporâneo de Leonardo da Vinci, e teve influencia sobre ele.

Leonardo da Vinci

Leonardo da Vinci reuniu anotações para dois livros distintos e seus escritos foram posteriormente reunidos em um só livro intitulado Tratado da pintura e da paisagem. Ele se oporia a Aristóteles ao afirmar que a cor não era uma propriedade dos objetos, mas da luz. Havia uma concordância ao afirmar que todas as outras cores poderiam se formar a partir do vermelho, verde, azul e amarelo. Afirma ainda que o branco e o preto não são cores mas extremos da luz. Da Vinci foi o primeiro a observar que a sombra pode ser colorida, pesquisar a visão estereoscópica e mesmo tentou construir um fotômetro.

Isaac Newton

Newton acreditava na teoria corpuscular da luz tendo grandes desavenças com Huygens que acreditava na teoria ondulatória. Posteriormente, provou-se que a teoria de Newton não explicava satisfatoriamente o fenômeno da cor. Mas sua teoria foi mais aceita devido ao seu grande reconhecimento pela gravitação. Apesar disso, Newton fez importantes experimentos sobre a decomposição da luz com prismas e acreditou que as cores eram devidas ao tamanho da partícula de luz.

O físico, inglês, Isaac Newton (1642-1727) realizou vários experimentos ao longo dos anos e revolucionou os conhecimentos sobre a luz. Em 1666, na feira de Woolsthorpe, comprou um prisma de vidro (vidro triangular – um peso de papel) e observou em seu quarto, como um raio de sol da janela se decompunha ao atravessar o prisma, sua atenção foi atraída pelas cores do espectro, onde um papel no caminho da luz que emergia do prisma aparecia às sete cores do espectro, em raios sucessivos: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul anil e o violeta. Desta maneira ele produziu seu pequeno arco-íris artificial. Rocha (2002, p. 219), relembra que Newton em seu livro Philosophical Transactions (1672), por meio de uma carta ao Editor de Cambridge para ser comunicada à R. Society, concluiu sua teoria comunicando:

"Para cumprir minha promessa anterior, devo sem mais cerimônias adicionais informar-lhe que no começo do ano de 1666 (época que me dedicava a polir vidros óptico de formas diferente da esférica), obtive um prisma de vidro retangular para tentar observar com ele o celebre fenômeno das cores. Para este fim, tendo escurecido meu quarto e feito um pequeno buraco na minha janela para deixar passar uma quantidade conveniente de luz do Sol, coloquei o meu prisma em uma entrada para que ela [a luz] pudesse ser assim refratada para a parede oposta. Isso era inicialmente um divertimento muito prazeroso: ver todas as cores vividas e intensamente assim produzidas, mas depois de um tempo dedicando-me a considerá-las mais seriamente, fiquei surpreso por vê-las..."

Em seguida, Newton repetiu a experiência com todas as raias correspondentes às sete cores, mas elas permaneciam simples. Desta forma ele concluiu que a luz branca é composta por todas as cores do espectro e provou isso reunindo as raias coloridas mediante a uma lente, obtendo, em seu foco, a luz branca. E mais adiante Rocha (2002, p. 220) destaca que em seu livro Philosophical Transactions (1672), Newton afirmou:

"Cores não são qualificações da luz derivadas de refração ou reflexões dos corpos naturais (como é geralmente acreditado), mas propriedades originais e inatas que são diferentes nos diversos raios. Alguns raios são dispositivos a exibir uma cor vermelha e nenhuma outra; alguns uma amarela e nenhuma outra, alguns uma verde e nenhuma outra e assim por diante. Nem há apenas raios próprios e particulares para as cores mais importantes, mas mesmo para todas as cores intermediárias."

Rocha (2002, p. 221) diz que o espectro não mostra cores nitidamente limitadas. Newton também teve a idéia de estabelecer relações entre elas e os sons da escala musical, dividindo as infinitas cores do espectro em sete grupos de cores: (todos os graus de) vermelho, laranja, verde, azul anil e violeta. Ainda hoje, é comum a divisão do espectro em sete cores é arbitraria. A distinção entre azul e anil é forçada desse número sete. Como não temos um critério preciso para definir determinada cor, é desnecessária a preocupação com o número e a denominação das cores do arco-íris. Depois, através de um dispositivo dividindo em sete cores, cada uma dos quais pintando com uma das cores do espectro, que ao girar rapidamente, as cores se superpõem sobre a retina do olho do observador, dando a sensação do branco, conhecido como o Disco de Newton. No mesmo artigo Newton escreve:

"...a observação experimental do fenômeno inverso ao da dispersão das cores do espectro pelo prisma: Mas a composição surpreendente e maravilhosa foi aquela da brancura. Não há nenhum tipo de raio que sozinho possa exibi-la. Ela é sempre composta... Frequentemente tenho observado que fazendo convergir todas as cores do prisma e sendo desse modo novamente misturadas como estavam na luz inteiramente e perfeitamente branca..."

Notamos que a luz se propaga em forma de variações transversais e atravessam com menor ou maior facilidade, todas as substancias chamadas transparentes. Para Neto (1980), luz é a designação que recebe a radiação eletromagnética que ao penetrar no olho humano, acarreta uma sensação de claridade sendo ela responsável pelo transporte de todas as informações visuais que recebemos. Explica Rocha (2002, p. 221) que para Newton a luz é composta por corpos luminosos, que chega até aos olhos do observador e produz a sensação de luminosidade, como a emissão, por parte de pequenas partículas e diz:

"Disso, portanto vem que a brancura é a cor usual da luz, pois a luz é um agregado confuso de raios dotados de todos os tipos de cores, como elas [as cores] são promiscuamente lançadas dos corpos luminosos."

Com essa teoria chamada Teoria corpuscular da escuridão, ele não inventou o telescópio refletor – que causa aberrações cromáticas, emprega um espelho côncavo, que reflete a luz. Certamente já vimos isso acontecer: por um pedaço de vidro, um aquário ou algo de gênero que produz faixas coloridas, como um CD qualquer, verá os reflexos produzidos que variam uma gama de cores vivas. As gotas de chuva tem o mesmo efeito, na fronteira do ar com a água, a luz é refratada e os diferentes comprimentos de onde que formam a luz do Sol são inclinados em diferentes ângulos, como no prisma de Newton, no interior das gotas passam, as cores desdobram, ate atingirem a parede côncava do outro lado e assim são refletidas de volta e para baixo, saindo da gota de chuva. A cor, portanto, pode ser considerada uma sensação ou efeito fisiológico que produz cada um destes elementos dispersos que constituem a luz branca.

Le Blon

Ainda no século XVIII, um impressor chamado Le Blon testou diversos pigmentos até chegar aos três básicos para impressão: o vermelho, verde e azul.

Goethe

Roda criada por Goethe em 1810

No século XIX o poeta Goethe se apaixonou pela questão da cor e passou trinta anos tentando terminar o que considerava sua obra máxima: um tratado sobre as cores que poria abaixo a teoria de Newton.

A principal objeção de Goethe a Newton era de que a luz branca não podia ser constituída por cores, cada uma delas mais escura que o branco. Assim ele defendia a idéia das cores serem resultado da interação da luz com a "não luz" ou a escuridão.

Por exemplo, o experimento da luz decomposta em cores ao passar por um prisma foi explicado por ele como um efeito do meio translúcido (o vidro) enfraquecendo a luz branca. O amarelo seria a impressão produzida no olho pela luz branca vinda em nossa direção através de um meio translúcido. O sol e a lua parecem amarelados por sua luz passar pela atmosfera até chegar a nós. Já o azul seria o resultado da fuga da luz de nós até a escuridão. O céu é azul porque a luz refletida na terra volta em direção ao espaço negro através da atmosfera. Da mesma forma o mar, onde a luz penetra alguns metros em direção ao fundo escuro. Ou as montanhas ao longe que parecem azuladas. O verde seria a neutralização do azul e do amarelo. Como no mar raso ou numa piscina, onde a luz refletida no fundo vem em nossa direção (amarelo) ao mesmo tempo que vai do sol em direção ao fundo (azul). A intensificação do azul, ou seja a luz muito enfraquecida ao ir em direção à escuridão torna-se violeta, do mesmo modo que o amarelo intensificado, como o sol nascente, mais fraco, e tendo que passar por um percurso maior de atmosfera até nosso olho fica avermelhado.

A interpretação do arco íris é assim modificada. Os dois extremos tendem ao vermelho, que representa o enfraquecimento máximo da luz.

E ele realmente descobriu aspectos que Newton ignorara sobre a fisiologia e psicologia da cor. Observou a retenção das cores na retina, a tendência do olho humano em ver nas bordas de uma cor complementar, notou que objetos brancos sempre parecem maiores do que negros.

Também reinterpretou as cores, pigmentos de Le Blon, renomeando-os púrpura, amarelo e azul claro, se aproximando com muita precisão das atuais tintas magenta, amarelo e ciano utilizadas em impressão industrial.

Porém as observações de Goethe em nada feriram a teoria de Newton, parte devido ao enorme prestígio do físico inglês, e parte porque suas explicações para os fenômenos eram muitas vezes insatisfatórias e ele não propunha nenhum método científico para provar suas teses. Sua publicação "A teoria das cores" caiu em descrédito na comunidade científica, não despertou interesse entre os artistas e era deveras complexo para leigos.

Suas observações foram resgatadas no início do século XX pelos estudiosos da gestalt e sobre pintores modernos como Paul Klee e Kandinsky.

Atualmente, o estudo da teoria das cores nas universidades se divide em três matérias com as mesmas características que Goethe propunha para cores: a cor física (óptica física), a cor fisiológica (óptica fisiológica) e a cor química (óptica fisico-química).

O Mecanismo da visão

 

Os raios luminosos atravessam a córnea, o cristalino, o humor aquoso e o humor vítreo e atingem a retina. O mecanismo da visão pode ser melhor entendido, se compararmos o globo ocular a uma câmara fotográfica: o cristalino seria a objetiva; a Íris, o diafragma, e a retina seria a placa ou película. Desta maneira os raios luminosos, ao penetrarem na córnea e no humor aquoso, passando pela pupila, chegam ao cristalino, que leva a imagem mais para trás ou para frente, permitindo que ela se projete sobre a retina.

Imagem: www.medonline.com.br/med_ed/med6/download1.htm, com adaptações

Na máquina fotográfica, o meio transparente é a lente e a superfície sensível à luz, o filme. No olho, a luz atravessa a córnea, o humor aquoso, o cristalino e o humor vítreo e se dirige para a retina, que funciona como o filme fotográfico; a imagem formada na retina também é invertida, como na máquina fotográfica.

O nervo óptico conduz os impulsos nervosos para o centro da visão, no cérebro, que o interpreta e nos permite ver os objetos nas posições em que realmente se encontram.

Adaptação no escuro

A transição da visão diurna - baseada nos cones - para a visão noturna - baseada nos bastonetes - não é instantânea. Tal fenômeno é denominado adaptação no escuro e depende de diversos fatores, entre eles: dilatação das pupilas, regeneração da rodopsina e ajuste funcional da retina, de forma que os bastonetes estejam mais disponíveis para as células ganglionares, uma vez que os bastonetes não são encontrados na fóvea, mas apenas na retina periférica.

Noções Básicas

O olho

A retina do nosso olho está provida de duas espécies de células sensíveis à luz: bastonetes e cones, que são visíveis ao microscópio.

Os bastonetes permitem a visão para intensidades luminosas muito pequenas (noite, crepúsculo), porém recebem apenas impressão de luminosidade e nenhuma impressão cromática. Os objetos coloridos aparecem sem cor no escuro (fenômenos de Purkinje). Os bastonetes, por sua vez, contêm uma substância sensível à luz, a púrpura ocular, que se decompõe pela ação da luz, mas se regenera no escuro.

Os cones permitem a impressão colorida em claridades média e grande (visão diurna). Seu limite sensível é aproximadamente 1000 vezes mais alto que o dos bastonetes.

Apenas na região média de iluminamento vale a lei de Weber-Fechner (compare com aquela da acústica!):

"A sensação luminosa é proporcional ao logaritmo da intensidade!" 

Com os cones podemos ver 'em cores'. Sua substância sensível à luz não é idêntica a púrpura dos bastonetes. Na mancha amarela da retina (lugar da visão nítida) a possibilidade da percepção luminosa é função exclusiva dos cones; na parte restante (parafoveal) predominam os bastonetes.

Se a intensidade luminosa oscila muito rapidamente o olho não pode acompanhar as variações e nós percebemos uma intensidade uniforme, que corresponderia a uma intensidade luminosa constante da grandeza do valor médio da intensidade, com o tempo (Lei de Talbot).

Conceitos fundamentais da teoria das cores
A cor não é um conceito físico. Para o físico a luz é caracterizada pela sua repartição de intensidade espectral I(l). A função I(l) de uma dada luz é determinada decompondo-se espectralmente
a luz e medindo-se a energia contida em cada intervalo Dl de comprimento de onda (Por exemplo, por meio de um termoelemento).

Nossa sensibilidade à luz não é, porém, do tipo de uma análise de Fourier: A aparência de uma luz não indica nada sobre sua composição espectral. A luz de uma lâmpada de mercúrio tem o mesmo aspecto da luz emitida por uma lâmpada de arco através de um determinado vidro colorido; os espectros dessas luzes são, entretanto, completamente diferentes.

Duas luzes (cores) são então percebidas identicamente quando coincidem em tonalidade, saturação e brilho.

Obtenção de cores
Podemos usar como fontes de luz corpos luminosos ou iluminados. Tendo-se à disposição algumas cores, produzidas de qualquer maneira, poderão ser obtidas novas cores por dois processos:

1- SubtraçãoFaz-se a luz atravessar um filtro colorido. Este permite passar para cada comprimento de onda uma determinada fração D(l) da intensidade. De uma luz com o espectro I_o(l) obtém-se uma  I_o(l).D(l) = I (l). Uma variação subtrativa de cores depende do espectro da cor primitiva e da transparência espectral do filtro.

2- Adição
Quando duas luzes (cores) chegam simultaneamente (ou alternando-se rapidamente) ao olho é então provocada uma nova impressão cromática. Ocorre neste caso uma mistura aditiva de cores. Essas misturas se realizam com aparelhos misturadores de cores. Um aparelho misturador muito simples é constituído por um disco com setores coloridos, girando a grande velocidade.

Leis da mistura aditiva

Para um grande intervalo de brilho valem as leis de Grassmann:

1- Do resultado de uma mistura aditiva de cores somente se percebe o estímulo visual cromático, mas não a sua composição espectral.

2- Todo estímulo cromático pode ser obtido aditivamente a partir de três cores fundamentais quaisquer, somente pela variação das suas intensidades.

3- Todos os estímulos coloridos são constantes.

Por causa destas leis pode-se, de um certo modo, representar matematicamente uma cor.

Como cores fundamentais (ou cores-padrão) vamos escolher, por exemplo, um determinado vermelho R, um verde G e um azul B. Essas letras provêm de Red, Green e Blue, do inglês.
Suponhamos que cada cor possua uma intensidade bem definida. Tomando-se uma certa fração da intensidade (não confundir com brilho) de cada cor e somando, cria-se assim uma nova cor F. Pode-se exprimir isto simbolicamente por meio da chamada equação das cores.

F = x₁ R + x₂ G + x₃ B

Se fosse, por exemplo, x₁ = 1/10, isto significaria que somente 1/10 da intensidade da cor padrão vermelha foi utilizada na superposição. Praticamente, isto poderia ser realizado colocando-se em frente à luz vermelha, um disco tendo um corte segundo um setor de 36^o (1/10 de 360^o), girando velozmente. x₁, x₂ e x₃ chamam-se fatores de peso ou coordenadas cromáticas. Para o aspecto da cor (tonalidade e saturação) somente é característica a sua relação x₁ : x₂ : x₃. Seus valores absolutos caracterizam o brilho.

Podem ser também representadas por coordenadas negativas as chamadas misturas impróprias de cores. Exemplifiquemos: misturando-se uma certa cor F com 10% de vermelho R, obtém-se a mesma cor que se teria com uma mistura de 80% de verde G e 30% de azul B.
Então:                         F  + 0,1R = 0,8G + 0,3B      ou       F = - 0,1R + 0,8G + 0,3B

Por estas circunstâncias, são possíveis duas representações geométricas, que passamos a ver:

Representação vetorial Consideremos as cores fundamentais R, G e B como vetores unitários, x₁, x₂ e x₃ como componentes e obteremos um vetor cromático F (ilustração A). Sua direção nos informa sobre a tonalidade e a saturação; seu módulo é proporcional à intensidade, (não ao brilho!). A adição de duas cores, F e F', fornece uma cor cujo vetor representativo obtém-se pela adição vetorial de F e F’.

Representação em coordenadas triangulares
Consideremos na ilustração A um plano passando pelas extremidades dos vetores unitários R, G e B (x₁ + x₂ + x₃ = 1) de maneira que os planos coordenados o cortarão segundo um triângulo eqüilátero. O vetor cromático F fura o triângulo num ponto P.

O ponto P é determinado em relação ao triângulo, por meio das coordenadas triangulares r, g e b (ilustração B), para as quais, devido a razões geométricas, vale:

   r : g : b = x₁ : x₂ : x₃     e, além disso,     r + g + b = h

Designando-se por L a soma das coordenadas cromáticas, teremos,  x₁ + x₂ + x₃ = L, obtém-se então, para as coordenadas triangulares:

r = h (x₁/L)     g = h (x₂/L)      b = h (x₃/L)

Vê-se facilmente que todas as cores cuja obtenção se dá a partir da mistura de duas cores estão sobre uma reta no triângulo cromático (Na representação vetorial elas estão sobre um plano).

Sendo dadas as coordenadas triangulares de duas cores F'(r',g',b') e F"(r",g",b") e as somas de suas componentes, L' e L", obtém-se as coordenadas triangulares da cor-mistura F(r,g,b)  do seguinte modo:

r = (L'r' + L"r")/(L' + L")       g = (L'g' + L"g")/(L' + L")      b = (L'b' + L"b")/(L' + L")

  Esta fórmula permite uma interpretação mecânica:

 Misturando-se aditivamente n cores F', F", F"', com as somas componentes L', L", L"', a cor-mistura corresponderá ao ponto do triângulo cromático, que corresponderia ao centro de gravidade de n  massas de grandezas proporcionais a  L', L", L"', se estas massas estivessem nas posições das cores F', F", F"',

 Se tivéssemos escolhido outras cores-padrão em vez das cores vermelho R, verde G e azul B, seria diferente a disposição de todas
as cores em relação ao triângulo cromático. Pode-se mostrar que, por meio de uma transformação linear, essas diferentes disposições podem ser trocadas mutuamente.

 Representando-se no quadro cromático, depois de escolhidas as cores fundamentais, todas as cores possíveis, verifica-se o seguinte:

1 — Todas as cores espectrais estão sobre uma curva determinada.

2 — Ligando-se o vermelho e o violeta exteriores (respectivamente correspondentes ao maior e menor comprimento de onda) por meio de uma reta, obtém-se uma ilustração fechada (ilustração C); onde no seu interior ficam, em resumo, todas as cores possíveis.

3 — O ponto branco fica no interior da ilustração e as cores saturadas (cores espectrais e tons púrpura) situam-se no contorno.

Ligando-se ao ponto branco uma cor saturada qualquer, por meio de uma reta, sobre esta encontraremos cores puras, com a mesma tonalidade, porém com saturação diferente.

Como já observamos, um tal quadro cromático não nos fornece indicação sobre a intensidade das cores (no contrário da representação vetorial, onde dispomos de uma dimensão a mais).

Suponhamos, por exemplo, que escolhemos A, B e C como cores fundamentais.

Decomponhamos uma luz espectral S (monocromática) de comprimento de onda l e intensidade I_o, em componentes cromáticas: S = a.A + b.B + c.C e variemos o comprimento de onda l da luz espectral conservando a intensidade e assim variarão a, b e c de uma determinada maneira.

As componentes a, b e c como funções do comprimento de onda l, chamam-se função do estímulo padrão (estímulo constante) correspondentes a A, B e C. Quando elas são dadas podemos calcular as componentes cromáticas de qualquer luz I(l)   

 Teoria de Young e Helmholtz
Pesquisas fisiológicas mostram que há três cores fundamentais notáveis. Estas são, na realidade, virtuais, ou seja, elas situam-se no triângulo cromático fora da região visível. Descobriu-se da maneira seguinte:

Uma pessoa “cega para o vermelho” (como se diz comumente) percebe igualmente em relação ao estímulo cromático, todas as cores situadas sobre uma das retas representadas na ilustração D (há somente distinção de brilho).  

Admitindo-se que lhe falte uma perceptividade cromática fundamental, esta deverá ser a cor fundamental virtual R (vermelho), determinada pelo ponto de concurso daquelas retas. De modo análogo acham-se as perceptividades fundamentais verde G e azul B, por meio de experiências com "cegos” para o verde e o azul. Costuma-se, então, referir-se o triângulo cromático em relação a essas cores fundamentais virtuais escolhendo-se sua intensidade de tal modo que o ponto branco coincida com o centro de gravidade do triângulo (ilustração C).

As funções de estímulo padrão, correspondentes a essas perceptividades fundamentais R, G e B,   estão representadas na ilustração E. Vê-se que só aparecem coordenadas cromáticas positivas.  

De acordo com a teoria de Young e Helmholtz deve-se interpretar esses fatos da maneira seguinte:

Os cones do olho possuem três aparelhos distintos, relativos ao vermelho, ao verde e ao azul. Cada um destes aparelhos possui uma sensibilidade luminosa dependente de l. As funções “sensibilidades espectrais” desses aparelhos coincidem com as funções de estímulo padrão das cores virtuais R, G e B.

 De um modo geral, todos os três aparelhos são excitados por meio de um determinado comprimento de onda, como se observa na ilustração E. l₁ (ainda na ilustração E) , por exemplo, excita fortemente o aparelho sensível ao verde, um pouco menos o relativo ao vermelho e fracamente no aparelho correspondente ao azul.

Admite-se que nos cones existam três diferentes substâncias impressionáveis com sensibilidades luminosas correspondentes a R(l), G(l) e B(l).

Pode-se grosseiramente comparar o olho a três fotocélulas, as quais são respectivamente sensíveis ao vermelho, ao verde e ao azul. Iluminando-se as três células simultaneamente com luz composta, os fluxos fotoelétricos particulares corresponderão as perceptividades fundamentais do olho para essa cor composta.
Nota: Há um experimento relativo a esse efeito que me falha no momento, fica no aguardo.

A percepção do “branco” tem lugar quando as três sensibilidades fundamentais são igualmente excitadas.

Há uma outra teoria da visão colorida devida a Hering (teoria de quatro cores ou tetracromática).

Cores de contraste
Além da incapacidade, já mencionada anteriormente, de poder analisar a composição de uma mistura de cores, o olho humano ainda possui um outro defeito: ele não pode apreciar (as cores) de modo absoluto. Consideremos, por exemplo, uma série de papéis: preto (....), cinza escuro (....) , cinza claro (....) , branco (   ), iluminados por uma luz branca; podemos então ordenar cada tom cinza num lugar perfeitamente determinado nesta chamada “escala dos cinzentos ou dos tons cinzas”. Quando, porém, consideramos isoladamente um qualquer desses papéis, num quarto escuro iluminado com luz branca, cada um deles então nos parecerá branco (mesmo o preto! Experimente isso!). Como cada um dos elementos da escala dos tons cinzas distingue-se fisicamente apenas pela grandeza de seu poder de reflexão (papel branco cores de 90%, papel preto cerca de 6%) somente chamaremos um papel de cinzento ou preto quando virmos simultaneamente uma outra superfície com maior densidade de iluminação.

O marrom também é uma cor de contraste. Por esta razão, nunca chamamos uma cor de marrom quando a vemos isoladamente. Se, entretanto, misturarmos num quarto escuro uma certa região espectral de maneira que a cor-mistura resultante seja laranja e, em seguida iluminarmos o ambiente, perceberemos, então a cor laranja,
deixada invariável, como marrom (há vários experimentos para simulação das cores usando apenas o branco e o cinza, geralmente usando cartões rotativos com setores dotados de filtros).

Brilho, Intensidade, Fotometria Pelo sub-título precedente vê-se que é difícil avaliar quantitativamente o brilho de uma luz. O brilho de uma luz não só depende da intensidade, mas, também da cor. Por exemplo, não podemos ver luz ultravioleta, por mais intensa que seja. A fotometria ocupa-se em relacionar a intensidade das diversas luzes, sempre mensurável fisicamente, com sua luminosidade e sua cor.

     O brilho de cores de mesmo aspecto (igual tonalidade) pode ser comparado visualmente com boa precisão (fotometria isocrômica).

Para determinar se diversas cores são igualmente luminosas (fotometria heterocrômica) são precisos fotômetros especialmente construídos (Por exemplo, o fotômetro Flimmer).

Na melhor hipótese, a precisão é de 1%. Por exemplo, para que as cores espectrais verde e vermelho nos pareçam igualmente claras, a intensidade da luz vermelha deve ser maior que a da verde: o olho é pouco sensível à luz vermelha.
Estabeleceu-se experimentalmente que o olho de um observador médio é mais sensível para a cor
espectral verde de comprimento de onda igual a 5550 angstroen (Â). Comparando-se as outras cores espectrais com este verde, obtém-se a chamada função de sensibilidade espectral V ( l) do olho. Da curva V ( l) (ilustração F) resulta que, por exemplo, a luz espectral de comprimento de onda  l = 6500 Â deve ser 10 vezes mais intensa que a verde ( l = 5550 Â), para que ambas pareçam igualmente luminosas.

O brilho de uma luz composta qualquer  I( l) é medido pela expressão

e, segundo Abney, V ( l) está relacionada com as funções de estímulo padrão, assim:

V ( l) = k.R( l) + m.G( l) + n.B( l) ,    com k, m e n constantes.

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Espectro electromagnético

Espectro electromagnético é o intervalo completo da radiação eletromagnética, que contém desde as ondas de rádio, as microondas, o infravermelho, a luz visível, os raios ultravioleta, os raios X, até aos radiação gama.

Uma carga em repouso cria à sua volta um campo que se estende até ao infinito. Se esta carga for acelerada haverá uma variação do campo eléctrico no tempo, que irá induzir um campo magnético também variável no tempo (estes dois campos são perpendiculares entre si). Estes campos em conjunto constituem uma onda electromagnética (a direcção de propagação da onda é perpendicular às direcções de vibração dos campos que a constituem). Uma onda electromagnética propaga-se mesmo no vácuo.

Maxwell concluiu que a luz visível é constituida por ondas electromagnéticas, em tudo análogas às restantes, com a única diferença na frequência e comprimento de onda.

De acordo com a frequência e comprimento de onda das ondas eletromagnéticas pode-se definir um espectro com várias zonas (podendo haver alguma sobreposição entre elas).

Radiação Ultravioleta

Ciclos por segundo: 750 THz a 300 PHz

Comprimento de onda: 400 nm a 1 nm

A radiação ultravioleta (UV) é a radiação eletromagnética ou os raios ultravioleta com um comprimento de onda menor que a da luz visível e maior que a dos raios X, de 380 nm a 1 nm. O nome significa mais alta que (além do) violeta (do latim ultra), pelo fato que o violeta é a cor visível com comprimento de onda mais curto e maior frequência.

A radiação UV pode ser subdividida em UV próximo (comprimento de onda de 380 até 200 nm - mais próximo da luz visível), UV distante (de 200 até 10 nm) e UV extremo (de 1 a 31 nm).

No que se refere aos efeitos à saúde humana e ao meio ambiente, classifica-se como UVA (400 – 320 nm, também chamada de "luz negra" ou onda longa), UVB (320–280 nm, também chamada de onda média) e UVC (280 - 100 nm, também chamada de UV curta ou "germicida"). A maior parte da radiação UV emitida pelo sol é absorvida pela atmosfera terrestre. A quase totalidade (99%) dos raios ultravioleta que efetivamente chegam a superfície da Terra são do tipo UV-A. A radiação UV-B é parcialmente absorvida pelo ozônio da atmosfera e sua parcela que chega à Terra é responsável por danos à pele. Já a radiação UV-C é totalmente absorvida pelo oxigênio e o ozônio da atmosfera.

As faixas de radiação não são exatas. Como exemplo podemos ver que o UVA começa em torno de 410 nm e termina em 315 nm. O UVB começa 330 nm e termina em 270 aproximadamente. Os picos das faixas estão em suas médias.

Seu efeito bactericida faz com que seja utilizada em dispositivos com o objetivo de manter a assepsia de certos estabelecimentos comerciais.

Outro uso é a aceleração da polimerização de certos compostos.

Muitas substâncias, ao serem expostas à radiação UV, se comportam de modo diferente de quando expostas à luz visível, tornando-se fluorescente. Este fenômeno se dá pela excitação dos elétrons nos átomos e moléculas dessa substância ao absorver a energia da luz invisível. E ao retornarem aos seus níveis normais (níveis de energia), o excesso de energia é reemitido sob a forma de luz visível.

Subtipos

O espectro eletromagnético da luz ultravioleta pode ser divididia de várias formas. A norma ISO sobre determinação de irradiância solar (ISO-21348:2007)^[1] descreve as seguintes faixas:

Nome	Abreviação	Faixa de comprimento de onda (nn)
Ultravioleta	UV	100 nm – 400 nm
Ultravioleta de vácuo	VUV	10 nm – 200 nm
Ultravioleta extremo	EUV	10 nm – 121 nm
Ultravioleta longínquo	FUV	122 nm – 200 nm
Ultravioleta C	UVC	100 nm – 280 nm
Ultravioleta médio	MUV	200 nm – 300 nm
Ultravioleta B	UVB	280 nm – 315 nm
Ultravioleta próximo	NUV	300 nm – 400 nm
Ultravioleta A	UVA	315 nm – 400 nm

[editar] Luz negra

Existem certas lâmpadas ultravioleta que emitem comprimentos de onda próximos à luz visível entre 380 e 420 nm. Estas são chamadas de lâmpadas de "luz negra".

O UV destas lâmpadas é obtido principalmente através de uma lâmpada fluorescente sem a proteção do componente (fósforo) que a faz emitir luz visível.

Dentro da lâmpada há um vapor (mercúrio) que, na passagem de elétrons, emite radiação no comprimento de onda do ultravioleta. Esta radiação liberada "bate" na borda da lâmpada que é revestida internamente por um fósforo. O fósforo excitado com a energia recebida reemite a energia em comprimentos de onda do visível (branco).

Arte com materiais fluorescentes.

A diferênça para a luz negra, é que esta não possui o revestimento de fósforo, deixando, assim, passar toda radiação ultravioleta.

Este tipo de luz é usada em aparelhos elétricos para atrair insetos e eletrocutá-los. Outros tipos de uso são para identificar dinheiro falso, decoração, boates e tuning.

Comprimento de Onda

Em física, comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num padrão de onda. É usualmente representado pela letra grega lambda (λ).

Numa onda senoidal, o comprimento de onda é a distância entre picos (ou máximos):

No gráfico ao lado, o eixo x representa a distância e o eixo y representa alguma quantidade periódica, como por exemplo a pressão, no caso do som ou o campo elétrico para ondas eletromagnéticas ou a altura da água para uma onda no mar profundo. A altura no eixo y é também chamada de amplitude da onda.

O comprimento de onda λ tem uma relação inversa com a frequência f, a velocidade de repetição de qualquer fenómeno periódico. O comprimento de onda é igual à velocidade da onda dividida pela frequência da onda. Quando se lida com radiação electromagnética no vácuo, essa velocidade é igual à velocidade da luz 'c', para sinais (ondas) no ar,essa velocidade é a velocidade na qual a onda viaja.

Essa relação é dada por:

em que:

λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda electromagnética;

c = velocidade da luz no vácuo = 299.792,458 km/s ~ 300.000 km/s = 300.000.000 m/s

f = frequência da onda 1/s = Hz.

A velocidade de uma onda pode portanto ser calculada com a seguinte equação:

em que:

v = velocidade da onda.

λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda electromagnética;

T é o período da onda.

O inverso do período, 1/T, é chamado de frequência da onda, ou frequência de onda:

e mede o número de ciclos (repetições) por segundo executados pela onda. É medida em Hertz (ciclos/segundo).

Para caracterizar uma onda, portanto, é necessário conhecer apenas duas quantidades, a velocidade e o comprimento de onda ou a frequência e a velocidade, já que a terceira quantidade pode ser determinada da equação acima, que podemos reescrever como:

Quando ondas de luz (e outras ondas electromagnéticas) entram num dado meio, o seu comprimento de onda é reduzido por um factor igual ao índice de refracção n do meio, mas a frequência permanece inalterada. O comprimento de onda no meio, λ' é dado por:

em que:

λ₀ é o comprimento de onda no vácuo.

Raios Gama

Radiação Gama (γ)
Ciclos por segundo: ~ 60 EHz a 300 ZHz/300 YHz Comprimento de onda: ~ 5 nm a 1 fm/1 am

Radiação gama ou raio gama (γ)

É um tipo de radiação eletromagnética produzida geralmente por elementos radioativos, processos subatômicos como a aniquilação de um par pósitron-elétron. Este tipo de radiação tão energética também é produzido em fenômenos astrofísicos de grande violência. Possui comprimento de onda de alguns picômetros até comprimentos mais ínfimos como 10⁻¹⁵/10⁻¹⁸ metros.

Por causa das altas energias que possuem, os raios gama constituem um tipo de radiação ionizante capaz de penetrar na matéria mais profundamente que a radiação alfa ou beta. Devido à sua elevada energia, podem causar danos no núcleo das células, por isso usados para esterilizar equipamentos médicos e alimentos.

A energia deste tipo de radiação é medida em Megaelétron-volts (MeV). Um Mev corresponde a fótons gama de comprimentos de onda inferiores a 10 ^{- 11} metros ou frequências superiores a 10¹⁹ Hz.

Os raios gama são produzidos na passagem de um núcleon de um nível excitado para outro de menor energia, e na desintegração de isótopos radioativos. Estão geralmente associados com a energia nuclear e aos reatores nucleares. A radioatividade se encontra no nosso meio natural, desde os raios cósmicos que bombardeiam a Terra provenientes do Sol, das estrelas e das galáxias fora do nosso sistema solar, até alguns isótopos radioativos que fazem parte do nosso meio natural

Em astrofísica se denominam erupções de raios gama (Gamma Ray Bursts) as fontes de raios gama que duram alguns segundos ou algumas poucas horas, sendo sucedidas por um brilho decrescente da fonte em raios X. Ocorrem em posições aleatórias do céu e sua origem permanece ainda sob discussão científica. Em todo caso parecem constituir os fenômenos mais energéticos do universo. Os raios gama são também encontrados no sol, devido aos fótons de alta energia (raios gamas) gerados pela fusão nuclear são absorvidos por núcleos presentes no plasma solar e re-emitidos novamente em uma direção aleatória, dessa vez com uma energia um pouco menor. Depois são novamente absorvidos e o ciclo se repete. Como consequência, a radiação gerada pela fusão nuclear no núcleo solar demora muito tempo para chegar à superfície. Estimativas do tempo de viagem variam entre 10 a 170 mil anos.

A radiação gama é amplamente utilizada na medicina nuclear no tratamento de enfermidades como o câncer em um processo denominado teleterapia, onde o paciente é exposto a uma fonte radioativa emissora gama sem que haja contato físico com a tal fonte por um tempo pré determinado. É utilizado também em cirurgias sem corte para eliminação de tumores intracranianos que é feita por um aparelho denominado faca gama. Sua aplicação mais conhecida é a Tomografia por Emissão de Pósitrons (ou positrões em Português de Portugal) (PET), onde a emissão gama é direcionada em vários feixes gama em direção a detectores que posteriormente remontam fatia a fatia toda a estrutura corpórea a ser analisada.

A radiação gama ficou mais conhecida depois que Stan Lee criou o personagem das histórias em quadrinhos Marvel, o Hulk; representado por um homem chamado Bruce Banner que foi atingido por raios gama e que toda vez que fica com raiva vira um monstro denominado Hulk.