1r ciclo ¿Qué caracteriza el color?, ¿la frecuencia o la longitud de onda?

[Hasclepio]

Hola a todos,

Hace años que acabé la carrera y he tenido que sacarme una acreditación para Ensayos No Destructivos, en concreto inspección visual donde te examinan tanto teórica como prácticamente, en España.

En este tema citan ondas, etc., y mi sorpresa fue al llegar al color. Hay preguntas tipo test cuyo enunciado es más o menos: qué caracteriza al color, ¿la frecuencia o la longitud de onda?

Yo pensaba que era la segunda, pero leyendo he encontrado de TODO en varios libros. Básicamente leo dos versiones:

1. De la frecuencia. Parten de la base de la teoría cuántica fundamentada en la histórica corpuscular, con fotones. Un fotón tiene energía $E=h\nu$, y suponiendo que no la transforma en otra cosa, por conservación de la energía, se mantiene constante, ergo la frecuencia es fija.

Sin embargo, al cambiar de medio la velocidad también, ergo ha de cambiar la longitud de onda para cumplir $\nu=\frac{\lambda}{v}$

¿no?, y luego esa energía asociada al fotón es la que 'activa' los conos en la retina.

2. De la longitud de onda. Ponen de ejemplo la luz blanca como conjunto de ondas que al cambiar de medio se dispersa en sus componentes monocromáticas, y asocia el color con cada longitud de onda.

Y la verdad ya no sé cómo razonar, la verdad.

¿Alguien que me aclare un poco? Muchas gracias.

[Hasclepio]

Por ejemplo, esto es un libro de la ASNT, Visual Testing:

The color of light is determined by its
wavelength components. (There is no
characteristic wavelength for white light.)
Figure 13 illustrates the wavelengths of
the colors of the visible portion of the
spectrum. A spectral color is
monochromatic, consisting entirely of
light of one wavelength. Most light
sources are not monochromatic, meaning
they are comprised of a variety of
wavelengths. Sunlight and white light are
mixtures of the entire visible light
spectrum.

Este otro libro pero de la AEND:

Esto demuestra cómo el color depende de la frecuencia y no de la longitud de onda. Sin embargo, en el vacío, al ser c constante, tanto da caracterizar la radiación electromagnética por su frecuencia o por su longitud de onda, como suele hacerse. En tal supuesto, una longitud de onda corta significa una mayor energía, y una larga, una energía menor.
Gómez de León, E. y Delojo Morcillo, G. (2011). Inspección visual: niveles II y III. Madrid, FC Editorial.

[pod]

Si la pregunta tiene la redacción que indicas, me parece puesta por una muy mala persona :P No creo que en esta pregunta haya una respuesta binaria correcta. Quizá lo hacen para ver como se argumenta, más que para ver la respuesta real.

Como bien sabes, para la luz (en general, para cualquier onda), conocida la velocidad de propagación, es indiferente dar como dato la frecuencia o la longitud de onda. Dado uno, sabemos el otro. Así que intentar decir que una de las dos magnitudes es más fundamental que la otra es, cuanto menos, un tanto artificial.

Sí que es cierto que (en todas las ondas) la frecuencia no varía al cambiar de medio, y la longitud de onda sí. Esto no supone una diferencia importante: sigue siendo cierto lo anterior: dado el medio en cada momento, un valor implica el otro.

En cualquier caso, lo más habitual es hablar siempre de la longitud de onda en el vacío (que, en la mayoría de las circunstancias, es esencialmente indistinguible de la longitud de onda en el aire). Todos esos diagramas del espectro visible que correlacionan longitud de onda con un color hacen referencia a la longitud de onda en el vacío; que es totalmente equivalente a dar la frecuencia. De hecho, en la tabla de valores que da la wikipedia hay ambas columnas (añaden una tercera columna: la energía de los fotones que forman el haz de luz monocromática; otro valor que se obtiene directamente de cualquiera de los otros dos).

Sin embargo, si hablamos de color, hay un argumento de mayor peso: el color es un concepto irremediablemente vinculado al aparato visual humano. Y, por lo tanto, el único medio que importa es aquel en donde se encuentran los fotorreceptores de nuestro aparato visual, el humor vítreo de los ojos (o, si quieres, el citoplasma de los conos; los bastones apenas participan en la diferenciación del color). Así, pues, si nos queremos fijar en la longitud de onda, poco importa cuál sea la longitud de onda de determinado rayo en cualquier medio por el que pase: la longitud de onda que importará será la que tenga cuando entre en nuestro ojo. Dicho de otra forma, un haz monocromático de un determinado color que pase por cualquier número de medios (suponiendo que no sean dispersivos; es decir, que el haz siga siendo monocromático cuando atraviese), cuando llegue al interior de nuestro ojo tendrá la misma longitud de onda que otro haz rojo que no haya pasado por ningún medio.

Es decir, ya sea porque nos referimos casi siempre a la longitud de onda en el vacío; o porque nos referimos al único medio que importa en la percepción del color; tanto longitud de onda como frecuencia caracterizan totalmente el color.

[Hasclepio]

Si la pregunta tiene la redacción que indicas, me parece puesta por una muy mala persona :P No creo que en esta pregunta haya una respuesta binaria correcta. Quizá lo hacen para ver como se argumenta, más que para ver la respuesta real.

Como bien sabes, para la luz (en general, para cualquier onda), conocida la velocidad de propagación, es indiferente dar como dato la frecuencia o la longitud de onda. Dado uno, sabemos el otro. Así que intentar decir que una de las dos magnitudes es más fundamental que la otra es, cuanto menos, un tanto artificial.

Sí que es cierto que (en todas las ondas) la frecuencia no varía al cambiar de medio, y la longitud de onda sí. Esto no supone una diferencia importante: sigue siendo cierto lo anterior: dado el medio en cada momento, un valor implica el otro.

En cualquier caso, lo más habitual es hablar siempre de la longitud de onda en el vacío (que, en la mayoría de las circunstancias, es esencialmente indistinguible de la longitud de onda en el aire). Todos esos diagramas del espectro visible que correlacionan longitud de onda con un color hacen referencia a la longitud de onda en el vacío; que es totalmente equivalente a dar la frecuencia. De hecho, en la tabla de valores que da la wikipedia hay ambas columnas (añaden una tercera columna: la energía de los fotones que forman el haz de luz monocromática; otro valor que se obtiene directamente de cualquiera de los otros dos).

Sin embargo, si hablamos de color, hay un argumento de mayor peso: el color es un concepto irremediablemente vinculado al aparato visual humano. Y, por lo tanto, el único medio que importa es aquel en donde se encuentran los fotorreceptores de nuestro aparato visual, el humor vítreo de los ojos (o, si quieres, el citoplasma de los conos; los bastones apenas participan en la diferenciación del color). Así, pues, si nos queremos fijar en la longitud de onda, poco importa cuál sea la longitud de onda de determinado rayo en cualquier medio por el que pase: la longitud de onda que importará será la que tenga cuando entre en nuestro ojo. Dicho de otra forma, un haz monocromático de un determinado color que pase por cualquier número de medios (suponiendo que no sean dispersivos; es decir, que el haz siga siendo monocromático cuando atraviese), cuando llegue al interior de nuestro ojo tendrá la misma longitud de onda que otro haz rojo que no haya pasado por ningún medio.

Es decir, ya sea porque nos referimos casi siempre a la longitud de onda en el vacío; o porque nos referimos al único medio que importa en la percepción del color; tanto longitud de onda como frecuencia caracterizan totalmente el color.

Hola

En primer lugar muchas gracias por tu mensaje.

Sí, lo preguntan así y lo peor es que son preguntas tipo test... no se puede argumentar. Como decía un profesor mío: los exámenes para tontos (los test) y no saben escribir, jaja.

Todo lo que escribes me lo he planteado ya y dado muchas vueltas. Comentas que, en esencia, un valor de frecuencia implica uno de longitud de onda. Es cierto por supuesto, pero has dejado fuera el color. El color tampoco cambia. Por ejemplo, un haz colimado monocromático en verde que atraviese dos medios y refracte, sigue siendo verde, y sigue manteniendo la misma frecuencia... pero sí ha cambiado la velocidad en cada medio y por lo tanto su longitud de onda.

Lo anterior me lleva a decir que ¿no sería más correcto relacionar el color con la frecuencia en vez de la longitud de onda porque hay varias longitudes de onda que representan el mismo color?

Por supuesto, y como afirmas, realmente el color no es una propiedad física sino algo mental y participan los fotones al 'impresionar' los conos en la retina, en la mácula sobre todo. Claro, ese medio, el humor vítreo, hace que el medio sea igual para todos y ya fija la velocidad de propagación y podría, con un valor, hallar el otro inmediatamente, pero aun así, y volviendo al ejemplo anterior que puse, cuando vemos que un haz monocromático atraviesa varios medios la longitud de onda varía, la velocidad también, pero la frecuencia no.

¿Con todo esto no sería más apropiado relacionar la frecuencia con el color en vez de la longitud de onda?

[pod]

Hola

En primer lugar muchas gracias por tu mensaje.

Sí, lo preguntan así y lo peor es que son preguntas tipo test... no se puede argumentar. Como decía un profesor mío: los exámenes para tontos (los test) y no saben escribir, jaja.

Todo lo que escribes me lo he planteado ya y dado muchas vueltas. Comentas que, en esencia, un valor de frecuencia implica uno de longitud de onda. Es cierto por supuesto, pero has dejado fuera el color. El color tampoco cambia. Por ejemplo, un haz colimado monocromático en verde que atraviese dos medios y refracte, sigue siendo verde, y sigue manteniendo la misma frecuencia... pero sí ha cambiado la velocidad en cada medio y por lo tanto su longitud de onda.

Lo anterior me lleva a decir que ¿no sería más correcto relacionar el color con la frecuencia en vez de la longitud de onda porque hay varias longitudes de onda que representan el mismo color?

Por supuesto, y como afirmas, realmente el color no es una propiedad física sino algo mental y participan los fotones al 'impresionar' los conos en la retina, en la mácula sobre todo. Claro, ese medio, el humor vítreo, hace que el medio sea igual para todos y ya fija la velocidad de propagación y podría, con un valor, hallar el otro inmediatamente, pero aun así, y volviendo al ejemplo anterior que puse, cuando vemos que un haz monocromático atraviesa varios medios la longitud de onda varía, la velocidad también, pero la frecuencia no.

¿Con todo esto no sería más apropiado relacionar la frecuencia con el color en vez de la longitud de onda?

El hecho de la longitud de onda cambie y la frecuencia no (si el medio no es dispersivo) no quita el hecho de que dando la longitud de onda de la luz en un medio sé predecir que color verá un ojo humano (sano).

Sin embargo, el argumento que das no deja de tener cierto sentido. Si suponemos que todos los medios involucrados no son dispersivos; utilizar la longitud de onda implica que debo especificar también el medio (como dije, por convención se suele usar el vacío), mientras que la frecuencia no. Eso hace que usar la frecuencia sea, en cierto sentido, más simple. Pero "más simple" no significa que sea fundamentalmente más correcto. A partir de estas disquisiciones, es evidente que hay gente que da importancia al hecho de que no sea necesario especificar el medio para hablar de frecuencia; pero eso ya es una opinión personal. Donde empiezan las opiniones, se acaba la ciencia. Por ello, esta pregunta no me parece muy acertada para un examen, menos tipo test.

Yo creo que todo lo que has discurrido y reflexionado sobre la naturaleza de la luz tiene más valor que la respuesta en si. Claro que decir eso es mucho más sencillo cuando no te estan valorando en función de la respuesta...

[javisot20]

¿ En el test solo puedes elegir entre opción A- frecuencia|opción B- longitud de onda, o presenta más opciones ?

[Richard R Richard]

¿no sería más correcto relacionar el color con la frecuencia en vez de la longitud de onda porque hay varias longitudes de onda que representan el mismo color?

Esas longitudes de ondas distintas es una para cada medio en que la luz pueda viajar, pero el color quedara definido cuando, penetre en en el humor vítreo con una cierta frecuencia y longitud de onda definidas para la velocidad de la luz en ese medio acuoso, que depende de cada persona (convengamos que no cambia demasiado de unas a las otras en ojos sanos), por lo que el color en definitiva termina siendo entonces subjetivo y la mayoría de las personas convenimos en asignar un nombre (verde, azul, rojo,etc) a cada banda de frecuencias o longitudes de onda en que notamos diferencias y similitudes en la característica que llamamos color.
La frecuencia que recibe el ojo, no depende solo de la fuente, sino también de la velocidad relativa entre observador y fuente, por lo que distintos observadores pueden decir que el color de una fuente es distinto en función de como se muevan respecto de la fuente o esta respecto de ellos.

Saludos

[teclado]

Llevo un rato scrolleando por las respuestas xD. Es un tema sobre el que estoy muy seguro que todos (no me refiero solo a los presentes) hemos cabilado en nuestra cabeza de cuando en cuando sin llegar a una conclusión firme. Al menos es mi caso.

Me parece tajante la aportación de pod. El color es un concepto puramente humano, pero a la vez objetivo, dado que en todos los humanos sanos (habrá que estudiar otros bichos), la velocidad de la luz en el interior de sus ojos es la misma, y podríamos aventurar que el color viene definido por cualquiera de ellas, longitud de onda o frecuencia, sin que ello conteste a la pregunta binaria, que quedaría desterrada al propio absurdo. A pesar de ello, sigo sin ver una definición formal de lo que es el color.

Por otro lado, se me nubla la cabeza con preguntas cuando pienso en ello. ¿De qué manera los elementos fotorreceptores de los fotodiodos de cualquier cámara responden distinto a como lo harían en el vacío cuando se encuentran incrustados en la red cristalina de un material semiconductor?

Siguiendo por esa línea propongo a discusión, como pregunta, y a quien tenga los medios y la paciencia un grosso experimento:

Valdría con una linterna (de luz blanca), un material fluorescente, una especie de cámara de "fotos" y una cubeta de agua. Pasaría por, en primer lugar, iluminar el material fluorescente con la linterna y sacar una foto con la cámara para de la imagen calcular la intensidad de la luz emitida por este material. En segundo lugar habría que hacer lo mismo cuando el material fluorescente estuviera sumergido en agua dentro de la cubeta, aunque teniendo en cuenta las pérdidas de luminosidad relacionadas con la reflexión de la luz al cambiar de medio, claro.

La clave sería que el espectro de la linterna (en el aire) sea siempre el mismo. Si la luz, al cambiar de velocidad conserva su energía (o lo que es lo mismo, su frecuencia), la relación entre la cantidad de luz incidente sobre el material fluorescente (corregidas las pérdidas por reflexión cuando vengan al caso) y la luz emitida por el mismo (ya que se detectarían desde fuera de la cubeta, con las correcciones correspondientes por reflexión) sería la misma en ambos casos. Si este fuera el caso podríamos decir que "el color depende de la frecuencia", dado el evidente paralelismo entre la respuesta del material fluorescente y la de los fotorreceptores de nuestros ojos. Si por el contrario, dicha relación aumenta, podríamos asumir que la luz habría perdido energía, y por lo tanto habría disminuido de frecuencia, ya que la fluorescencia responde precisamente a ello. En este último caso, la pregunta seguiría abierta o siendo absurda porque el color dependería de ambos -frecuencia y longitud de onda- de forma inconclusa.

De todas maneras, estoy casi seguro de que atendiendo al párrafo de más arriba sobre los fotodiodos, el material circundante a los elementos fotoreceptores de las cámaras juega un papel importante en cuanto al factor de respuesta de los mismos a según qué longitudes de onda, y que de hecho, la fluorescencia depende precisamente del contexto cristalino en el que se encuentren las impurezas que la producen, con lo que mi postura, después de pensarlo un rato, es algo parecido (a parte de a "cómo definas el color") a "depende del contexto".

Con esto no aporto mucho, pero es un debate al que me gustaría echar leña ;-).

Saludos.

[javisot20]

Imaginando que conocemos personas daltónicas y que no tuviésemos toda la información sobre la luz que tenemos ahora podríamos llegar a pensar ingenuamente que las ondas varian según la persona que las reciba, pero no es el caso.

En exactamente la misma situación 2 personas (diferentes) reciben exactamente la misma señal, pero puede ser que no se pongan deacuerdo en el color de las cosas si uno resulta ser daltónico,

¿es lógico pensar entonces que el color además de depender de frecuencia y longitud de onda, tambien depende de ser interpretado o reconstruido si prefiere decirse?



Pero igualmente opino que menuda preguntita la del test, un poco más y nos preguntan,

"¿ qué es más fundamental para determinar la fuerza con la que un objeto impacta sobre la superficie terrestre, la energía cinética o la energía potencial gravitatoria ?

respuesta a - energía cinética
respuesta b- energía potencial gravitatoria"

...y se quedan tan anchos.