Corpo negro

O corpo negro é uma suposição teórica utilizada no estudo de física quântica. 

Quando dizemos que um determinado corpo é de certa cor, estamos na realidade dizendo que de todo o espectro luminoso que incide nele, ele apenas reflete aquela determinada cor. Se por exemplo dizemos que a relva é verde, o que queremos na verdade dizer é que ela reflete toda a radiação luminosa na freqüência do verde que incide nela e absorve todas as outras freqüências de radiação. Se no caso da relva por exemplo, utilizarmos uma luz monocromática vermelha para iluminá-la, ela nos parecerá negra, pois não existe radiação refletida. Baseando-se nesta idéia, é que cientistas apareceram com a idéia de um corpo negro, ou seja, o corpo absorve toda a radiação que sobre ele incide. Daqui podemos ter uma idéia mais ou menos do porquê de uma camisa preta não ser muito utilizada em um dia de muito Sol, já que superfícies deste tipo chegam a absorver mais de 90% da radiação incidente, e camisas brancas refletem praticamente toda a radiação sobre elas incidente, mantendo-se então a uma temperatura inferior. Teoricamente, podemos considerar um corpo negro como um perfeito emissor de radiação, o qual a uma dada temperatura iria emitir o máximo de energia disponível de um corpo radioativo em qualquer comprimento de onda. 

Apesar de um corpo negro ideal não existir, podemos utilizar o seguinte esquema para obter um corpo negro artificial:

Utilizando um corpo com uma certa cavidade interna e um furo muito fino que permita a comunicação da cavidade com o exterior, podemos incidir uma radiação qualquer neste orifício, radiação a qual entrará na cavidade e ficará sendo refletida interiormente e conseqüentemente absorvida pelo corpo, aquecendo-o. 

Neste caso temos um corpo que absorve toda a radiação nele incidente.

O olho humano

Quando olhamos na direção de algum objeto, a imagem atravessa a córnea e chega à íris, que regula a quantidade de luz recebida por meio de uma abertura chamada pupila. Quanto maior a pupila, mais luz entra no olho. Passada a pupila, a imagem chega ao cristalino, e é focada sobre a retina. A lente do olho produz uma imagem invertida, e o cérebro a converte para a posição correta. Na retina, mais de cem milhões de células fotorreceptoras transformam as ondas luminosas em impulsos eletroquímicos, que são decodificados pelo cérebro.

Inspirado no funcionamento do olho o homem criou a máquina fotográfica. Portanto, em nossos olhos a córnea funciona como a lente da câmera, permitindo a entrada de luz no olho e a formação da imagem na retina. Localizada na parte interna do olho, a retina seria o filme fotográfico, onde a imagem se reproduz. A pupila funciona como o diafragma da máquina, controlando a quantidade de luz que entre no olho. Ou seja, em ambientes com muita luz a pupila se fecha e em locais escuros a pupila se dilata com o intuito de captar uma quantidade de luz suficiente para formar a imagem.

Exemplo de dilatação:

Clicar na imagem

A multidimensionalidade da cor

Quando a palavra "dimensionalidade" é usada em ciências da cor, que normalmente significa a dimensionalidade da visão de cores de diversos animais.
 Os seres humanos são tricromáticos, pois a maior parte tem três tipos de foto-receptores na retina que respondem às luzes de comprimentos de onda diferentes, em três diferentes maneiras, três tipos básicos (primário) de cores (vermelho, verde e azul), sendo necessário para fazer uma cor "branca", através da mistura aditiva de cores. Ao contrário de seres humanos, alguns animais, como um rato são consideradas monocromáticos, ou seja, eles podem diferenciar as cores somente em uma dimensão, como pessoas que não conseguem distinguir cores,  podem discriminar cores somente através de seu brilho e ver todas as cores como se fosse "preto", "cinza" ou "branco".
As abelhas são capazes de discriminar a parte ultravioleta do espectro, que é completamente invisível para os seres humanos. Embora a visão de cores das abelhas é considerado tricromáticas e neste sentido a estrutura do espaço de cores das abelhas é semelhante à dos seres humanos, as suas cores evem ser considerados como incomensurável com os dos seres humanos.Como uma de suas cores primárias inclui fatores que são invisíveis aos seres humanos, cada cor, que é constituído por esta cor primária também deve ser considerado como diferente de cores de seres humanos, mesmo que muitas cores dos seres humanos e "cores" das abelhas se sobrepõem em uma ampla gama do espectro. Além disso, as abelhas usam um olho composto e luz polarizada para discriminar tarefa. Nesse sentido, fotografias ultravioleta das flores, que são por vezes utilizados para mostrar as características que são visíveis para as abelhas e as invisíveis aos seres humanos, é um pouco enganador, pois eles não mostram exatamente como as flores olham para as abelhas.
 Em qualquer caso, parece haver nenhuma dificuldade em assumir fundamental que outras espécies deste tipo vivem em um mundo de cores que é fundamentalmente diferente do nosso mundo de cor.O pressuposto básico desta forma de conceber a visão de cores é que a visão de cores dos animais é desenvolvida através do processo evolutivo de adaptação a determinados ambientes em que vivem e que, portanto, ele tem uma validade ecológica, quer se trate de discromatopsias ou tetracromática, ou qualquer parte do espectro que responder.
Este conceito de multidimensionalidade, é na verdade um conceito ecológico de "multidimensionalidade" das cores.Uma das conseqüências mais interessantes derivadas dessa visão da cor é que as funções da visão de cores são diferentes em animais diferentes, o que significa, em outras palavras, que não existe uma única propriedade que todos os animais com visão de cor detectar.

A cor de um objecto

Um objeto tem uma certa cor porque a luz, que é refletida de sua superfície, é compoosta por comprimentos de onda, que combinam para criar a cor que nós vemos.
O objeto absorve todos comprimentos de onda restantes.
Por exemplo, um objeto azul reflete o espectro claro azul, mas absorve vermelhos, alaranjado, amarelo, verde e violeta, que são a maioria dos outros comprimentos de onda.
Um objeto vermelho reflete o espectro vermelho mas absorve a maioria o alaranjado, amarelo, verde, do azul e da violeta.

Absorção e reflexão de luz

As cores preto e branco são diferentes a outras cores nos termos da maneira que refletem e absorvem a luz. Um objeto branco reflete quase todas as cores quando um objeto preto absorve a maioria de cores completamente. 

Medição de cor

A medição do comprimento e peso são tarefas relativamente simples. Eles são dimensional um. A medição da cor é muito mais difícil, como é a descrição da cor. É multi-dimensional.
A aparente ou subjetiva cor de um objeto ou superfície também é afetada por muitas coisas.
A cor ou conteúdo espectral da luz sobre a superfície afeta fortemente a cor aparente.
Por exemplo, luz solar, luz fluorescente e luz de tungstênio todos fazem a cor olhar diferente. Há também uma diferença significativa na sensibilidade à cor da os olhos de várias pessoas.
O tamanho do objeto e as cores da fundo também fazer uma diferença na cor aparente.

Sensibilidade do espectro correspondente ao olho humano

Conceitos

A luminosidade é um termo usado para descrever a quantidade de luz refletida a partir de uma superfície.

Iluminância é o fluxo de luz por unidade de área, caindo sobre uma superfície.

A temperatura de cor refere-se ao conceito de um ideal corpo negro. A cor da radiação do corpo negro varia diretamente com a temperatura. Quando a temperatura sobe, a mudanças na radiação são do vermelho ao laranja e amarelo para branco.

Como o olho humano intrepreta a luz

Percepção humana

 Fundamentalmente, a luz é um espectro contínuo dos comprimentos de onda que podem ser percebidos pelo olho humano, um espaço de estímulo de dimensão infinita. Entretanto, normalmente só contém três tipos de receptores de cor chamados células-cones. Portanto, somos tricromatas, espécie que responde a estímulos luminosos dentro de uma sensação tridimensional, que geralmente pode ser modelada por uma mistura de três cores primárias.

 O entendimento moderno é que as células-cones humanas não correspondem a nenhuma cor primária real, sendo que cada receptor de cores responde a diferentes bandas do espectro colorido. Para conhecimento geral, dentre as espécies existem os tetracromatas (com quatro diferentes receptores de cor) e os dicromatas (com dois tipos de receptores coloridos).

 Tais espécies, com diferentes números de tipos de células receptoras, terão uma visão colorida exigindo um número diferente de cores primárias. Os humanos podem ver até o VIOLETA (380 nanômetros), mas os tetracromatas (aves e marsupiais) atingem a faixa do ultravioleta (até 300 nanômetros), uma vez que esta quarta cor primária se localiza no intervalo de menor comprimento de onda. Sugestões apontam que algumas mulheres humanas também são tetracromatas, tendo uma versão variante extra do cone do tipo de comprimento de onda longa (L).

 Portanto, é incorreto supor que o mundo pareça ser colorido, dentro de qualquer coisa diferente que o padrão humano de três receptores. O mundo irá parecer normal somente àquele que apresentar visão colorida equivalente. Neste sentido, a reprodução de cores pelas primárias tem que ser “sintonizada” ao sistema de visão colorida do observador.

 O olho humano não consegue diferenciar os componentes de formação da cor, característico do processo aditivo (VERDE + AZUL) e sim e somente a cor resultante (AMARELA). Exemplificando, o ouvido consegue distinguir dois instrumentos diferentes tocados simultaneamente, enquanto o olho somente uma e única cor.

 Quando os raios luminosos incidem na córnea, são imediatamente refratados (desviados), de forma a incidirem sobre a lente que tem por objetivo projetá-los na retina. Nesta, encontram-se dois tipos de fotorreceptores (cones e os bastonetes), que convertem a intensidade e a cor da luz recebida em impulsos nervosos. Estes impulsos são enviados ao cérebro, através do nervo ótico e então se tem a percepção de uma imagem. 

O que é comprimento de onda

Comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num padrão de onda.
É usualmente representado pela letra grega lambda (λ).
Numa onda senoidal, o comprimento de onda é a distância entre picos (ou máximos):
No gráfico seguinte, o eixo x representa a distância e o eixo y representa alguma quantidade periódica
A altura no eixo y é também chamada de amplitude da onda.

 O comprimento de onda λ tem uma relação inversa com a frequência f, a velocidade de repetição de qualquer fenómeno periódico. O comprimento de onda é igual à velocidade da onda dividida pela frequência da onda.
Essa relação é dada por:

em que:

λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda electromagnética;

c = velocidade da luz no vácuo = 299.792,458 km/s ~ 300.000 km/s = 300.000.000 m/s

f = frequência da onda 1/s = Hz.

A velocidade de uma onda pode portanto ser calculada com a seguinte equação:

em que:

v = velocidade da onda.

λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda electromagnética;

T é o período da onda.

O inverso do período, 1/T, é chamado de frequência da onda, ou frequência de onda:

e mede o número de ciclos (repetições) por segundo executados pela onda. É medida em Hertz (ciclos/segundo).

Para caracterizar uma onda, portanto, é necessário conhecer apenas duas quantidades, a velocidade e o comprimento de onda ou a frequência e a velocidade, já que a terceira quantidade pode ser determinada da equação acima, que podemos reescrever como:

Quando ondas de luz (e outras ondas electromagnéticas) entram num dado meio, o seu comprimento de onda é reduzido por um factor igual ao índice de refracção n do meio, mas a frequência permanece inalterada. O comprimento de onda no meio, λ' é dado por:

em que:

λ₀ é o comprimento de onda no vácuo.

O espectro electromagnético como canção

O que é a cor

A cor é o resultado da percepção de luz na região visível do espectro, com comprimentos de onda na região de 400 nm e 700 nm, incidente sobre a retina. A força física (ou brilho) é expressa em uma distribuição de potência espectral (SPD), muitas vezes em 31 componentes, cada um representando uma faixa de 10 nm.