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Física Ondas
Cores não são o que você pensa!

Por falar nisso, você já viu a cor verde? 

Estamos familiarizados com a luz, radiação eletromagnética visível.

Cor - Espectro Eletromagnético

Apesar disso, a luz visível constitui apenas uma minúscula fração do espectro de radiação eletromagnética, espremida entre os raios infravermelhos e a radiação ultravioleta. Esse espectro abrange uma gama de frequências que se estende por algo como 15 ordens de grandeza. Dentre outras regiões conhecidas, estão as ondas de rádio e TV, as micro-ondas, os raios X e os raios gama, estas as mais energéticas e penetrantes e que, nas histórias em quadrinhos, teriam transformado o cientista Bruce Banner no incrível Hulk.

Cor - Espectro Eletromagnético

Como se sabe, Newton fez a famosa experiência de decomposição da luz branca com o prisma, demonstrando que esta é formada pela mistura de muitas cores.

Newton - Experimento da decomposição da luz

Porém, como explicado na página Biografia de Isaac Newton, qualquer pessoa consegue identificar seis cores no arco-íris, mas Newton incluiu uma sétima cor no arco-íris, o índigo, para que houvessem 7 cores, da mesma forma como há 7 dias da semana, 7 notas musicais, 7 planetas conhecidos na época, etc..

Por outro lado, vale lembrar, que, segundo a Teoria das cores, cor não é o mesmo que frequência vibratória da luz.

Embora no espectro acima se possa associar a cada cor uma frequência, do vermelho ao violeta, há várias cores, ditas não espectrais, por não pertencerem ao espectro do arco-íris. 

Acição de cores

Como Maxwell demonstrou no século XIX, podem-se reproduzir muitas cores como combinações aditivas de três cores primárias

Assim, conforme o diagrama abaixo, por exemplo, 

  • Verde e vermelho produzem a sensação de amarelo.
  • Azul e Verde produzem a sensação de ciano (verde-água); 
  • Vermelho e Azul produzem a sensação de magenta (lilás ou fúcsia);
Cor - combinações aditivas

Essa técnica é utilizada nas telas de computador e de televisão, através da qual, apenas a partir de pixels das cores básicas vermelho, verde e azul, podem-se gerar milhares de cores diferentes.

pixelização
crt a cores

De fato, 

"É evidente que a tabela de todas as misturas deste tipo foi elaborada empiricamente; chama-se o triângulo das cores. Mas não tem qualquer relação com os comprimentos de onda." (SCHRÖDINGER, 1989)

Os profissionais ligados às artes visuais costumam utilizar o chamado triângulo das cores, o qual inclui, além das cores espectrais, em dois lados do triângulo, que vão do vermelho ao violeta passando pelo amarelo, azul e verde, também cores como a púrpura, que fica no terceiro lado do triângulo, o qual inclui 'cores' que não estão no espectro do arco-íris e que, por isso, são chamadas de cores não-espectrais.

Cor - triângulo de cores

Coincidentemente, olhando para o espectro acima, 

  • Amarelo (495 THz) fica entre verde (550 THz) e vermelho (440 THz); 
  • Ciano (595 THz) fica entre azul (645 THz) e verde (550 THz). 

Mas, note-se que o magenta (um tom mais saturado de púrpura), embora fique entre o vermelho (440 THz) e o violeta (760 THz), como dito, está no terceiro lado do triângulo e não tem um comprimento de onda ou frequência definidos; a frequência intermédia daquelas cores corresponde ao verde (600 THz)!

"Da combinação do ‘vermelho’ e do ‘azul’ das duas extremidades do espectro, por exemplo, resulta ‘púrpura’, cor que não é dada por nenhuma luz espectral simples. Além disso, a referida tabela, o triângulo das cores, varia ligeiramente de pessoa para pessoa e difere consideravelmente em alguns indivíduos como tricromáticos anômalos (que não sofrem de cegueira de cor)." (SCHRÖDINGER, 1989)

Visão a cores

Em 1850, influenciado pela obra Zur Farbenlehre (Da Teoria das Cores), de Goethe (ver abaixo), Helmholtz desenvolveu a teoria de Young , segundo a qual, nossos olhos têm células, chamadas de cones, sensíveis às cores, de três tipos, correspondendo a três faixas de cores:

  • R, sensíveis aos vermelhos e aos laranjas
  • G, sensíveis aos amarelos e aos verdes
  • B, sensíveis aos azuis e aos violetas.
Helmholtz - Modelo tricoromático

Com isso, um estímulo luminoso que excite simultaneamente os cones R e G é interpretado como ‘luz amarela’, enquanto um que excite os G e B, como ‘luz ciano’. 

Deficiências nesses cones causam uma visão distorcida das cores, afecção denominada Daltonismo (vide abaixo) 

Como temos três tipos de cones, nossa espécie é dita tricromática.

Por outro lado, outras espécies podem ter menos ou mais tipos de cones. Alguns variedades de abelha têm visão tricromátrica, porém com um cone sensível ao ultravioleta em vez do cone sensível ao vermelho, o que as ajuda a distinguir variedades de flores. A maioria dos mamíferos é dicromata, isto é, possui apenas dois tipos de cones sensíveis à cor. Certos pássaros, répteis e anfíbios são tetracromatas e acredita-se que os pombos são pentacromatas, enquanto estomatópodes como, por exemplo o Tamarutaca ou lagosta-boxeadora, podem ter até doze receptores de cor diferentes, permitindo-lhes enxergar desde o infravermelho ao ultravioleta.

Assim, por exemplo, um cão poderia ser visto em infravermelho como na foto abaixo.

Cor - visão infravermelho

Daltonismo

Como dito acima, o Daltonismo, também chamado de discromatopsia ou discromopsia, é uma afecção, caracterizada pela visão distorcida das cores, geralmente de origem genética, causada por uma deficiência nos cones. Foi descoberta pelo químico inglês John Dalton, que a descreveu em 1798 em seu artigo "Extraordinary facts relating to the vision of colours: with observations" publicado na Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester, v. 5, pp. 28-45. Segundo a lenda, apesar de ser membro da denominação religiosa Quaker, devendo, por isso, ser discreto nas suas roupas, um dia foi ao culto usando meias de vermelho berrante; interrogado por seu comportamento, alegou que elas lhe pareciam de um verde-escuro bastante discreto, descobrindo, então, sua visão alterada de cores.

Os tipos mais comuns de daltonismo são:

  • Protanopia, cujo portador padece de uma ausência de cones R, resultando na impossibilidade de discriminar cores no trecho verde-amarelo-vermelho do espectro, fazendo-lhes o vermelho parecer acinzentado. Para essas pessoas, o triângulo das cores acima pareceria assim:
Daltonismo - Protanopia
  • Deuteranopia, cujo portador padece de uma ausência de cones G, resultando na impossibilidade de discriminar cores no trecho verde-amarelo-vermelho do espectro, fazendo-lhes confundir vermelhos, laranjas, amarelos e verdes. Esta variedade mais rara, afeta apenas 1% dos homens, foi a que incidiu sobre Dalton. O triângulo das cores acima pareceria assim:
Daltonismo - Deuteranopia
  • Tritanopia, cujo portador padece de uma ausência de cones B, resultando na impossibilidade de discriminar cores no trecho azul-amarelo do espectro, fazendo-lhes confundir todas as cores nessa região. O triângulo das cores acima pareceria assim:
Daltonismo - Tritanopia
  • Finalmente, a Acromatopsia, cujo portador padece de um acromatismo, uma completa cegueira para as cores, causado pela total ausência de cones ou pela ausência de dois tipos de cones, resultando na total impossibilidade de discriminar cores, fazendo-lhes ter uma visão apenas em branco-e-preto e tons de cinza. Esta variedade mais rara, afeta apenas 0,003% dos homens e 0,002% das mulheres. O triângulo das cores acima pareceria assim:
Daltonismo - Acromatopsia

Uma paisagem como esta

Daltonismo - normal

poderia ser vista assim por um portador de Deuteranopia

Daltonismo - Deuteranopia

assim, por um portador de Protanopia

Daltonismo - Protanopia

e assim por um portador de Tritanopia

Daltonismo - Tritanopia

Por outro lado, a questão não é apenas de ter um mundo 'menos bonito'!

Um exame clínico poderia ser visto assim, aparentemente normal, por um técnico portador de alguma forma de daltonismo

Daltonismo - teste normal

e assim por um técnico não portador, onde se vislumbra claramente uma alteração!

Daltonismo - teste daltônico

São conhecidos vários testes para o diagnóstico do daltonismo, sendo o mais conhecido o teste de cores de Ishihara, em que letras ou algarismos são desenhada em um cartão contendo um grande número de pontos com tonalidades que variam ligeiramente entre si, de modo que possa ser perfeitamente identificada por uma pessoa com visão normal mas dificilmente para um portador de daltonismo.

Daltonismo - Teste de cores de Ishihara
Daltonismo - Teste de cores de Ishihara
Daltonismo - Teste de cores de Ishihara
Daltonismo - Teste de cores de Ishihara

Subtração de cores

Por outro lado, os objetos visíveis não ‘têm’ cor, propriamente dita; eles têm propriedades químicas e físicas que fazem com que absorvam certos comprimentos de onda e reflitam outros comprimentos de onda, os quais chegam a nossos olhos e estimulam os cones, como explicado acima.

Cor - reflexões

Resumidamente, um objeto 

  • Vermelho’ absorve a luz azul e a verde da luz branca e reflete a vermelha; 
  • Verde’ absorve a luz vermelha e a azul e reflete a verde; 
  • Azul’ absorve a luz vermelha e a verde e reflete a azul; 
  • Branco’ reflete todas as cores; 
  • ‘Preto’ absorve todas as cores. 

Combinando com o que foi visto antes, sob luz branca, 

  • um objeto será visto como fúcsia se refletir luzes azul e vermelha;
  • um objeto será visto como verde água se refletir luzes azul e verde;
  • um objeto será visto como amarelo se refletir luzes vermelha e verde.

Este é o fenômeno responsável pelos corantes e tintas. Podem-se, assim, reproduzir muitas cores como combinações subtrativas de três cores primárias.

Assim, conforme o diagrama abaixo, por exemplo, 

  • pigmento Azul e pigmento amarelo produzem verde;
  • pigmento Amarelo e pigmento vermelho produzem laranja;  
  • pigmento Vermelho e pigmento Azul produzem magenta;
Cor - combinações subtrativas RYB

Conclusões

Luzes coloridas são sutilmente utilizadas no comércio para distorcer nossa percepção de forma a ‘melhorar’ a aparência de alimentos e roupas.

Cor - iluminação de açougue
Cor - iluminação de loja de roupas
Cor - iluminação de loja de roupas

De fato, estudo científico recente (Betina Piqueras-Fiszman, Charles Spence. The influence of the color of the cup on consumers’ perception of a hot beverage. Journal of Sensory Studies, v. 27, n. 5, p. 324–331, 2012) indica que o chocolate quente parece mais gostoso quando servido em uma xícara de cor laranja do que em vermelha ou branca.

Também maldosamente se diz que as mulheres distinguem muito mais cores do que os homens:

Cor - percepção de homens e mulheres

Agora, responda este pequeno desafio:


Referências

Veja aqui minha aula sobre História da Óptica.


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