Cuando la luz alcanza nuestra retina encuentra dos tipos de células fotorreceptoras (que básicamente significa que reciben la luz, el término tiene su etimología en el griego «φωτο» (phōto) que significa luz y el término en latín recipere, recibir). Por un lado tenemos los bastones que se encuentran en abundancia y están distribuidos por toda la superficie de la retina. Los bastones son más sensibles a la intensidad de la luz en el entorno pero, sin embargo, no pueden percibir el color. El otro tipo de neuronas son los conos, que son mucho menos abundantes y además se concentran en una pequeñísima parte de la retina denominada la fóvea.
Aunque son menos abundantes tenemos aproximadamente entre 6 y 7 millones de estos conos en la fóvea. Estos fotorreceptores requieren de mayor intensidad luminosa para funcionar, por eso en condiciones de baja iluminación nos cuesta más percibir los colores y todo se torna diferentes tonos de grises. Los conos se especializan en detectar diferentes longitudes de onda de la luz a partir de las que el cerebro puede percibir los colores.
La mayor parte de los conos son Rojos, aproximadamente dos terceras partes del total. Son los receptores que mayor sensibilidad tienen a las longitudes de onda largas y también se les llama L-Conos. Casi otra tercera parte de los conos son Verdes, sensibles a las longitudes de onda media y también reciben el nombre de M-Conos. Por último, están los conos Azules o S-Conos, que están en mucha menor cantidad, pues solo suponen entre el 2-7% de estas células fotorreceptoras, y son sensibles a las longitudes de onda más cortas.
Las Longitudes de Onda de la Luz
En el espectro electromagnético coexisten multitud de distintos tipos de energía que se propagan a través de ondas, la luz es una de ellas. Al movimiento de una onda desde un punto inicial hasta el siguiente se le llama un ciclo y al número de ciclos por segundo es a lo que se llama frecuencia de la onda.
La luz blanca no tiene una única frecuencia ni longitud de onda sino que es el resultado de una combinación de diferentes frecuencias y longitudes de onda que se denomina espectro visible y que representa el espectro de estas ondas que el ojo humano es capaz de percibir.
Las ondas luminosas que percibimos como colores están compuestos por una gama de diferentes longitudes de onda y frecuencias. El rojo, por ejemplo, tiene la longitud de onda más larga del espectro visible y a partir de este las longitudes de onda del espectro visible se van haciendo más cortas, y sus frecuencias más altas.
Hay varios fenómenos que afectan a las longitudes de onda que al separarse de la luz blanca consiguen que percibamos colores. Una de las formas en que esto ocurre es a través de la inclinación de las ondas en el proceso llamado refracción, el proceso por el que un rayo de luz sufre un cambio de dirección al pasar oblicuamente de un medio a otro. Esto ocurre porque todas las longitudes de onda que componen la luz blanca no sufren la misma inclinación, las longitudes más cortas se inclinan más que las más largas. El ejemplo más clásico es el que realizó Isaac Newton usando un prisma de cristal:
Otro fenómeno que afecta al color es la dispersión que tiene lugar cuando la luz interactúa con partículas muy pequeñas de materia como las que hay en el aire o las que hay en nuestros ojos y nos hacen percibir los distintos colores que conocemos. El tamaño de estas partículas es de tan sólo una fracción de la longitud de onda de la luz. Este es el fenómeno que causa que veamos el cielo azul. En este caso son las partículas de nitrógeno y oxígeno las que al ser golpeadas por una onda luminosa absorben parte de la energía y luego dispersan en todas direcciones luz de esa misma longitud de onda. Como las longitudes de onda más cortas de la luz blanca se dispersan más fácilmente que las largas y las azules son de las más cortas (se dispersa unas 10 veces más eficazmente que las del color rojo) y por eso vemos el cielo de color azul.
Los colores de la luz blanca también pueden ser separados por absorción, distintos materiales tienen diferentes propiedades que reflejan y absorben los colores en diferentes grados lo que determina cómo las percibimos. Por eso, por ejemplo, una sudadera blanca la vemos blanca bajo una luz blanca, ya que las refleja casi todas, y una camiseta negra la vemos de ese color porque las absorbe casi todas. Los colores que vemos, por lo tanto, están basados en las longitudes de onda que son reflejadas (y no absorbidas) por otros objetos.
El verde, el rojo y el azul se denominan colores primarios porque a través de la combinación de esos tres colores de diferentes maneras son capaces de producir el resto de colores que conocemos. Por ejemplo, las pantallas de una televisión o de un móvil son capaces de generar la percepción de formas y colores mediante la simple combinación de pixels de esos tres colores, verde, rojo y azul, en lo que se llama proceso aditivo. La intensidad de esas pequeñas manchas puede modificarse pero al ser tan pequeñas y estar tan juntas las unas de las otras no somos capaces de percibirlas como entes independientes sino que vemos las formas y colores que se representan en nuestra retina primero y después en nuestro cerebro. Esta imagen representa una ampliación de una pequeña parte de la pantalla de un smartphone en un microscopio
También podemos conseguir los colores en lugar de mezclarlos aditivamente (sumando uno a otro) mediantes sustracción (quitar ciertas longitudes de onda a un color para producir otro distinto). Por ejemplo un filtro cyan (azul) suprime las longitudes de onda rojas dejando que pasen sólo las verdes y las azules.
Pero los colores no dependen solo del fenómeno de las longitudes de onda y sus posibles combinaciones y efectos. Cómo vemos el color es el efecto de una combinación de cómo llega la luz a nuestra retina y de cómo ésta manda las señales eléctricas a nuestro cerebro que interpretamos como colores. El lector avispado habrá notado que los tres colores primarios se corresponden con los tres tipos de conos que tenemos en la fóvea, el resto de los colores que percibimos están creados mediantes distintos grados de estimulación de estos tres tipos de conos.
El sistema que combina la percepción de las ondas de luz en la retina y su procesado en el cerebro nos permite que seamos capaces de percibir el color real de un objeto bajo diferentes condiciones de iluminación, una capacidad que se denomina constancia del color. Podemos percibir que un mantel es blanco tanto si está iluminado por la luz del sol, la de un fluorescente o la de una vela. Las longitudes de onda serán diferentes en cada caso pero nuestra visión del color percibe el color al compararla con su entorno, análisis en el que entra en juego nuestra sensibilidad para percibir los bordes de los objetos que componen ese espacio. Al apreciar los bordes el ojo percibe falsas variaciones de oscuridad que le ayudan a procesar los distintos componentes de la escena.
Agradecimientos:
- Foto cabecera: DavidRockDesign en Pixabay
- Foto Espectro Visible: Mathymaiden via Wikimedia Commons
- Foto Espectro Visible: Horst Frank en Wikipedia
