Explorando la Luz, el Color y la Visión Humana

La Naturaleza de la Luz y el Color

Luz: Se define como la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la luz visible se refiere específicamente a la radiación en el espectro visible.

Color: El color de la luz depende de la frecuencia, que a su vez depende de la longitud de onda y la velocidad del frente de onda. La longitud de onda es un fenómeno oscilatorio que se caracteriza generalmente por la relación: λ (longitud de onda) = C (velocidad de la luz) x T (periodo de onda en segundos).

Espectro Electromagnético y Luz Visible

La radiación que comprende una sola longitud de onda se llama monocromática, y la radiación que contiene varias longitudes de onda se llama policromática. La agrupación de todas las longitudes de onda que comprenden la radiación policromática se denomina espectro. El ojo humano no es capaz de distinguir los diversos componentes de esta radiación y percibe solamente el resultado, que es una función de las diferentes longitudes de onda que comprende y la intensidad luminosa respectiva.

El ojo humano puede ver radiación con longitudes de onda entre 380 nm y 780 nm. La radiación con longitudes menores a 380 nm se denomina ultravioleta, mientras que las mayores a 780 nm son infrarrojas. El rango de las longitudes de onda que es visible para el ojo humano se denomina "espectro visible".

A través de las ondas, nosotros podemos ver una pequeña parte de toda la longitud de onda. Entre las que no podemos ver se encuentran los rayos X, los rayos gamma, la luz infrarroja, las señales de radio, etc.

Mecanismos de la Visión

Acomodación: Es el sistema mediante el cual el ojo humano enfoca a cualquier distancia. Esto permite que cuando miramos un objeto, la luz que refleja en él y que es captada por el ojo pueda enfocarse en el centro de la retina, viendo nítido a distancia como si fuera un enfoque fotográfico.

Adaptación a la luz: En los animales se manifiesta en los órganos de los sentidos, estructurados especialmente para captarlos, como los ojos. En la oscuridad, los órganos captadores de luz se adaptan.

Campo visual: Es la porción del espacio que el ojo es capaz de ver. El examen del campo visual permite determinar sus límites para cada ojo.

Visión estereoscópica: Es la visión que implica la percepción de la distancia y la profundidad, así como las alturas y la anchura de los objetos. Esta visión se debe en gran parte a la distancia entre las pupilas de los ojos. Los objetos que están cerca producen imágenes en la retina.

Sensibilidad a los colores: El color es la percepción visual generada por señales nerviosas que los fotorreceptores del ojo envían al cerebro con la adaptación de determinadas longitudes de onda del espectro electromagnético.

Mediciones de la Luz

Flujo luminoso: Es la medida de la potencia luminosa percibida. Difiere del flujo radiante, la medida de la potencia total emitida, en que está ajustada para reflejar la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda.

Luminancia: Se define como la densidad angular y superficial de flujo luminoso que incide, atraviesa o emerge de una superficie siguiendo una dirección determinada. Alternativamente, se puede definir como la densidad superficial de intensidad luminosa en una dirección.

Intensidad luminosa: Se define como la cantidad de flujo luminoso que emite una fuente por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida es el sistema internacional de unidades (candela). Es lo que comúnmente llamamos "brillo". Es la cantidad de luz que se emite en cierta dirección. La potencia lumínica es la luz total que emite. Por ejemplo: un lente frente a una lámpara se coloca para concentrar la luz, aumentando la intensidad lumínica en esa dirección, pero la potencia lumínica es igual.

Iluminancia: Es la cantidad de flujo que incide sobre una superficie por unidad de área.

Diferencia entre Flujo Luminoso y Radiante

El flujo luminoso se diferencia del radiante en que el primero contempla la sensibilidad variable del ojo humano a las diferentes longitudes de onda de la luz, y el último involucra toda la radiación electromagnética emitida por fuentes según las leyes de Wien y de Stefan-Boltzmann, sin considerar si tal radiación es visible o no.