A compreensão de como enxergamos as coisas começou-se a se desenvolver, pelo menos em registro, a partir de Pitágoras, VI a.C. Ele acreditava que a luz era emitida pelos olhos, interagia com os objetos e trazia informações sobre suas formas e cores. Já Empédocles, V a.C., afirmava que a luz saía dos objetos e trazia consigo informações sobre eles. Segundo Platão, os dois fenômenos ocorriam simultaneamente, de tal modo, que as luzes se interceptavam. Aristóteles possuía uma teoria interessante sobre o fenômeno visual, de modo similar a propagação do som, ele acreditava que os objetos vibravam, e essas virações se propagavam por um meio especial chamado diáfano. Os olhos interagiam com esse meio, tornando o objeto tangível a nossa percepção. Essa teoria vai ao encontro do comportamento ondulatório da luz, defendida posteriormente por Christiaan Huygens (1629 - 1695) e que se contrapunha à teoria de Issac Newton, que defendia o comportamento corpuscular da luz. Mais tarde, a teoria ondulatória defendida por Huygens se sedimentaria com os trabalhos de Thomas Young e Augustin-Jean Fresnel. Em 1923, a hipótese de De Broglie, confirmada cinco anos depois por Davisson-Germer, constataria que tanto Newton quanto Huygens estavam corretos. Eles haviam analisado os fenômenos luminosos de diferentes perspectivas, a luz se comporta tanto como partícula quanto onda dependendo das circunstâncias. Esse “capricho” da luz, ficaria conhecido como dualidade onda-partícula. Voltando aos pensadores gregos, vale ressaltar que nenhuma das teorias respondia a questão porque não enxergamos os objetos na ausência de luz. Todavia, é importante destacar que a contribuição deles, embora não respondessem questões que hoje nos parecem obvias, pavimentaram o caminho dos pensadores que viriam posteriormente. É comum que em História da Ciência ouçamos apenas a versão dos “vencedores”, que são aqueles que recebem o crédito por todo o conhecimento que fora historicamente construído. O vínculo entre a visualização e a necessidade de uma fonte luminosa foi realizada por Abu Ali al-Hasan Ibn Al-Haitham (965-1040) (Martins e Silva, [s.d.]), Alhazen em latim. A partir dessa percepção, passamos a entender que para enxergar algo é necessário que a luz seja refletida pelo corpo.
E quanto as cores, elas são uma propriedade da luz, da matéria, da interação da luz com a matéria ou é uma percepção sensorial? No manuscrito Of Colours de Newton, escrito 1666, ele descreve o experimento de decomposição da luz auxiliada por um prisma (Ribeiro, [s.d.]). Sendo assim, ele constatou que a luz branca é composta por outras luzes que produzem estímulos fisiológicos que chamamos de cor. Essas cores foram compreendidas pela Teoria Tricromática de Young-Helmholtz. Ele propôs que os receptores localizados nos olhos, células conhecidas hoje como cones, interagem com ondas luminosas e as traduzem em uma de três cores: azul, verde e vermelho. Em 1855, James Clerk Maxwell demonstrou que qualquer cor pode ser produzida pela combinação das três cores primárias (Cibelle Celestino Silva, [s.d.]). Essas cores são combinadas para gerar imagens em monitores, máquinas fotográficas e outros dispositivos eletrônicos.
Usando uma placa Arduíno, potenciômetros e um led RGB (red, green and blue – cores primárias), obtêm-se algumas combinações de cores que podem ser observadas na Figura 1.
Nesse sentido, pode-se concluir que as cores têm relação com a energia da onda luminosa e do estímulo que elas causam nas células visuais. Logo, os cones funcionam como transdutores, ou seja, recebem sinais luminosos e os convertem em impulsos elétricos que serão processados pelo cérebro. É interessante notar que essas células são imprecisas na identificação de pequenas variações nas intensidades luminosas, não raro, pessoas distintas emitem juízos diferentes sobre as mesmas cores. Além disso, também existem diferenças entre a transdução de sinais luminosos pelos humanos e pelos sensores fotográficos. É por essa razão, que existem relatos de pessoas que realizaram compras virtuais e se decepcionaram com as cores dos objetos físicos. Para evitar conflitos, é possível distinguir as cores usando os respectivos códigos RGB. Com esses códigos podemos variar a intensidade de uma cor de 0 a 255, 0 zero representa a ausência de luz e 255 a máxima intensidade de luz. Esse código é representado por um vetor (R, G, B), similar ao par ordenado no plano cartesiano, só que com uma coordenada a mais. Vamos pensar no amarelo, ele é formado pelo vermelho e pelo verde, logo o código é (255, 255, 0). O amarelo claro é representado pelo código (255, 215, 0), o branco (255, 255, 255), esse raciocínio se estende para as demais cores.
Até o momento, estamos pensando na interação de luzes que chegam individualmente ou simultaneamente aos nossos olhos e impressionam nossas retinas, entretanto, não pensamos ainda na razão pela qual a luz branca interage com os objetos e apenas algumas ondas chegam aos nossos olhos. Em outras palavras, ainda não foi discutida a razão pela qual as coisas apresentam cores. A explicação mais difundida é que os objetos absorvem determinadas ondas e refletem outros. Sendo assim, enxergarmos um objeto vermelho porque todas as cores foram absorvidas exceto o vermelho, essa lógica se estende para as demais cores. Em decorrência desse fato, conclui-se que nossa percepção sobre as cores do meio ambiente só são como a
conhecemos porque a luz que nos ilumina é branca. Na Figura 2, observa-se que quando a luz que ilumina os objetos é branca, a percepção das cores é tal como conhecemos, mas se a luz for vermelha, todos os objetos que absorvem o vermelho não seriam enxergados porque eles não refletiriam nenhuma luz, os veríamos com a cor preta. Um objeto verde absorve todas as luzes, exceto o de cor verde, assim, se a luz for verde, os objetos de outra cor não são visualizados. De acordo com a discussão anterior, sabemos que o amarelo é obtido pela composição do azul com o verde, desse modo, o veríamos se usássemos uma luz vermelha ou verde. Pela discussão presente, deduz-se que os objetos não absorvem 100 % das cores que interagem com ele, o que ocorre é que ele absorve e/ou reflete luzes em diferentes proporções.
Na Figura 3, usou-se a reflexão de um laser vermelho para ilustrar a afirmação anterior, quando refletido pela folha branca, vê-se um spot maior que o visualizado nas demais reflexões - o contraste não fica bem definido devido ao processamento do software da câmera. Na interação do laser com as demais cores, percebe-se uma diminuição na reflexão e a câmera registra a cor refletida com melhor precisão. Observa-se que se o preta absorvesse 100 % do vermelho, não veríamos seu reflexo.
Nas abordagens anteriores, discutimos a reflexão e absorção de luz pelos objetos, por fim, existe ainda um outro fenômeno menos explorado, mas que ocorre simultaneamente aos outros dois: a transmissão. É importante pontuar que estamos nos referindo a luz, todavia, a interação de qualquer onda eletromagnética com a matéria irá conduzir as mesmas observações, obviamente, a fração de radiação absorvida, refletida ou transmitida irá variar.
Observando a Figura 4, notam-se as palavras Fisikaos escritas em azul e vermelho, em cima delas, coloca-se papel celofane vermelho. Vê-se que a palavra Fisikaos em vermelho quase que desaparece e a palavra escrita em azul é facilmente identificada. Como explicar esse evento? Se a folha absorvesse ou refletisse toda a radiação, não enxergaríamos nem a palavra em azul nem os contornos, ainda que fracos, da palavra em vermelho. Além disso, sabe-se que ao colocar o celofane em frente a uma luz branca, a luz vermelha é transmitida, como pode ser visto na imagem abaixo também. Desse modo, a fração de luz transmitida, refletida e absorvida irá variar de acordo com o material e com a espessura dele. Com relação a observação da palavra em vermelho, podemos afirmar que é difícil registrá-la pois a fração de luz com a qual a enxergamos é atenuada nas duas faces do celofane. A parte da luz que atravessa o celofane interage com tinta vermelha e é absorvida e refletida pela tinta e pela superfície da traseira do celofane, e ainda assim, uma pequena parte chefa aos nossos olhos. Já a palavra em azul, a enxergamos por contraste, a luz vermelha atravessa o celofane, interage com a tinta azul é absorvida majoritariamente, portanto, enxergamos a palavra com cor preta. Dessa forma, dissertamos sobre os fenômenos de reflexão, absorção e reflexão, e sua importância para nossa percepção da natureza.
Esses fenômenos são cotidianamente explorados pela Ciência em laboratórios de pesquisa, principalmente pela técnica de espectroscopia de radiação visível e ultravioleta. Como pode-se verificar ao longo do texto, esses fenômenos devem diferir de acordo com as características dos materiais. Sendo assim, esses fenômenos revelam informações tais como: densidade eletrônica do material, tipo de ligações químicas, grupos cromóforos, moléculas oriundas de processos de fotodegradação, biodegradação etc. Dessa forma, encerra-se essa pequena explicação sobre um campo de conhecimento científico que sempre despertou muito interesse e que revolucionou a Ciência a partir da catástrofe do ultravioleta, quantização da radiação e matéria.
Bibliografia
CIBELLE CELESTINO SILVA. JAMES CLERK MAXWELL: Visão Colorida. Disponível em: <http://www.ghtc.usp.br/Biografias/Maxwell/Maxwellvisao.html>. Acesso em: 25 ago. 2021.
MARTINS, R. DE A.; SILVA, C. C. As pesquisas de Newton sobre a luz: Uma visão histórica. [s.d.].
RIBEIRO, J. L. P. “Sobre as cores” de Isaac Newton – uma tradução comentada. [s.d.].
Fernando Modesto Borges de Oliveira
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