15 de marzo de 2007

El color onda-partícula

La teoría cuántica tuvo su origen en 1887, cuando el físico Philipp Lenard descubrió el efecto fotoeléctrico: que determinados metales emiten electrones, y que fluye corriente eléctrica cuando la luz es absorbida. Por entonces no había nada en la teoría de las ondas de luz que pudiese explicar este mecanismo. En 1900, el físico Max Planck propuso la idea de que los átomos oscilantes emiten y absorben energía en paquetes o "cuantos". Einstein demostró que la luz está compuesta de cuantos, que el mismo denominó fotones (photos del griego, que significa luz). Cuando están en movimiento como en la luz propagada, se comportan como ondas, desplazándose por el espacio libre a diferentes frecuencias o longitudes de onda.


Las diferentes longitudes de onda de la luz se componen de fotones con diferente carga de energía y sus correspondientes colores. Los fotones de onda corta tienen mayor energía, como se ha dicho. Así, cuando un material es iluminado, los fotones no se comportan como ondas sino como partículas. Ciertas partículas son absorbidas, otras son reflejadas y/o transmitidas. Por lo tanto, el ojo humano ve el color o colores que el objeto iluminado rechaza (refleja). Aunque tampoco es esa luz reflejada (denominada residuo lumínico) el color en sí. Según la estructura fisicoquímica de la materia se absorberán o rechazarán longitudes de onda distintas.

La nieve, por ejemplo, rechaza prácticamente todas las longitudes de onda del espectro. El color de una zanahoria se debe a que absorbe los fotones violetas, azules y verdes, mientras que rechaza los rojos, naranjas y amarillos. El color gris, por ejemplo es debido a que se absorben proporciones similares de todas las longitudes de onda, y su tonalidad dependerá de la proporción rechazada.


Por lo tanto el color de un objeto deriva de la absorción selectiva de la energía incidente sobre sus átomos. (Recordemos que un átomo consiste en un núcleo, de carga positiva, alrededor del cual giran electrones de carga negativa. Ambas cargas están equilibradas).
La luz, que se propaga en forma de ondas, es captada por la materia en forma de fotones.

Pongamos un ejemplo:
Un electrón se interfiere selectivamente con un fotón de luz azul. Absorbe su pequeña cantidad de energía y salta a una nueva órbita, de mayor energía. Se estaciona allí antes de volver finalmente a su órbita original, liberando la energía absorbida en forma de una pequeña e indefinida cantidad de calor. La energía de los fotones rojo y verde no es suficiente para excitar los electrones atómicos, por lo que son rechazados. Cuando éstos lleguen al ojo, su mezcla producirá una sensación de color, y la sustancia parecerá amarilla.

11:35

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