Óptica: um universo de formas e cores

Introdução

Há alguns anos, a mãe da noiva de um casamento numa pequena ilha da Escócia usava um vestido que alguns convidados viam como azul e preto e outros como dourado e branco. Depois que a foto foi publicada nas redes sociais, a polêmica cresceu — a publicação viralizou, ficou conhecida como #TheDress e entrou no radar da Ciência.

O que é a luz branca?

• Aristóteles (384–322 a.C.) — Tratava as cores como propriedade dos corpos (como peso ou textura), na obra Das cores.
• Leonardo da Vinci (1452–1519) — No Tratado da pintura e da paisagem — Sombra e luz, defendia que a cor é propriedade da luz, não só do objeto.
• Isaac Newton (1643–1727) — Publicou Nova teoria sobre luz e cores (1672) e estudou a dispersão da luz branca ao atravessar um prisma.

Newton descreveu algo assim: escureceu o quarto, fez um pequeno buraco na persiana para entrar um feixe de luz solar, colocou um prisma à entrada do feixe; a luz refratou-se no prisma e projetou cores vivas na parede oposta.

Esquema das cores do espectro visível (ordem aproximada).

Conclui-se que a luz branca é a composição de todas as cores do espectro visível. Com uma lente convergente e um segundo prisma, os feixes coloridos podem voltar a recompor-se em luz branca.

Decomposição, recombinação e Experimentum Crucis

Na representação esquemática da decomposição e recomposição da luz branca: luz branca entra num prisma de vidro e dispersa-se; uma lente convergente concentra os raios; um segundo prisma pode devolver um feixe de luz branca — o que mostra que as cores “estavam” na luz incidente.

No Experimentum Crucis (“experiência crucial”), Newton colocou um anteparo com uma fenda depois do primeiro prisma, de modo a deixar passar só uma cor (por exemplo verde). Essa cor, ao atravessar um segundo prisma, mantém-se verde (refracta-se, mas não se decompõe em outras). Assim provou que o prisma não cria cores: apenas revela as que já compõem a luz branca.

Cores primárias de luz

O físico britânico Thomas Young (1773–1829) mostrou que a luz branca (e as demais cores visíveis) pode ser obtida pela mistura, em certas proporções, de três cores. As cores primárias de luz são:

• Vermelho
• Verde
• Azul

Daí surge o modelo RGB, base de ecrãs e iluminação aditiva.

Cores e óptica da visão

A córnea e o cristalino funcionam como lentes convergentes e formam imagens na retina (tecido nervoso na parte posterior do globo ocular). Num olho emétrope, a imagem do objeto é menor que o objeto, invertida e curvilínea.

A retina contém dois tipos de fotorreceptores: cones (sensíveis às cores) e bastonetes (sensíveis à luminosidade). A luz é convertida em impulsos nervosos que seguem pelo nervo óptico até ao cérebro; parte do processamento visual faz-se já no próprio nervo.

A cor de um objeto

Os nossos olhos reagem à luz que chega a eles. O que vemos são fontes de luz:

• Primárias — emitem luz própria (chama, ecrã de telemóvel, monitor).
• Secundárias — refletem a luz incidente (a maior parte dos objetos à nossa volta).

Quando dizemos que uma fonte é “amarela”, ela pode emitir luz monocromática amarela ou uma combinação (por exemplo vermelho + verde) que o cérebro interpreta como amarelo.

Cores primárias de pigmento

Misturar tintas (pigmentos) não se comporta como misturar luzes: cada camada absorve parte do espectro e reflecte o resto — por isso a mistura de várias cores de tinta tende para um castanho muito escuro, quase preto (“subtrair” cores à luz reflectida).

Para sistematizar a cor dos objetos sob luz branca, usa-se a tríade subtrativa com primários ciano, magenta e amarelo (CMY). Sobreposições geram verde, vermelho e azul; as três juntas aproximam o preto.

Diagrama esquemático (mistura subtrativa — sobreposição aproximada):

Ciano + amarelo → verde; amarelo + magenta → vermelho; ciano + magenta → azul; as três → preto (idealizado). Em luz aditiva (RGB), os primários são os secundários em pigmento, e vice-versa.