sábado, 6 de octubre de 2012

La Teoría de Colores de Newton

        Aunque los estudios acerca de la luz y el color realizados por el matemático y físico inglés Isaac Newton (1642 – 1727) fueron publicados en su obra “Opticks” en fecha tan tardía como 1704, hacía más de 30 años que circulaba en el círculo científico europeo su teoría acerca de los colores y sus investigaciones con prismas.
            Si recogemos el testimonio del propio Newton en sus últimos años, éste recordó:

            “A comienzos de 1665, descubrí el método de las series aproximativas y la regla para reducir cualquier dignidad [potencia] de todo binomioen dichas series... En enero del año siguiente [1666], desarrollé la teoría de los colores...”
                                   (Isaac Newton: una vida; pág. 49)

            Newton comenzó sus estudios en 1665, experimentando con prismas de vidrio, sobre los que hacía incidir finos haces luminosos provenientes del sol, observando que lo que llamamos “luz blanca” parecía descomponerse en un “fantasma” (él usó la palabra phantome) o “espectro” luminoso formado por diversos colores.

             Espectro de un prisma: Imagen de BBC. com; Reino Unido.
           
            Sus observaciones permitieron a Newton elaborar una teoría acerca del Color que dio a conocer en febrero de 1672, luego de ser aceptado como miembro de la Royal Society de Londres.
            Puede leerse en el Número 80 de las Philosophical Transactions of the Royal Society:

            “1.       Como los rayos de luz difieren en grados de Refringibilidad, también difieren en su disposición al exhibir éste o aquel color. Los Colores no son Calificaciones de la Luz, derivadas de sus refracciones, o Reflexiones de Cuerpos naturales... sino propiedades Originales e innatas, las cuales en diversos Rayos son diferentes. Algunos rayos están dispuestos a exhibir un color rojo y no otro, algunos un amarillo y no otro, algunos un verde y no otros, y así para el resto (...)
            “5.       Existen por lo tanto dos clases de Colores. Uno que es original y simple, el otro compuesto de éstos. Los colores originales o primarios son Rojo, Amarillo, Verde, Azul y un Púrpura – violáceo, junto con Naranja, Índigo y una variedad indefinida de gradaciones intermedias.
            “6.       Los mismos colores en Especie con estos Primarios pueden ser también producidos por composición: así, una mezcla de Amarillo y Azul hace el Verde; de Rojo y Amarillo hace el Naranja; de Naranja y Verde amarillento hace el Amarillo. Y en general, si dos colores cualesquiera de los que están en una serie de éstos generados por el Prisma, no están muy distantes uno de otro, ellos por su aleación mutua componen ese color, lo cual en las series mencionadas aparece a medio camino entre ellos. pero aquellos que estén situados a una distancia muy grande, no lo hacen. Naranja e Índigo no producirán el Verde intermedio, ni Escarlata y Verde el amarillo intermedio”.

(Una carta de Mr. Isaac Newton... conteniendo su Nueva Teoría acerca de la Luz y los Colores; 19 febrero 1672)

En el libro "Opticks" (1704) de Newton aparece el siguiente disco de colores
 Disco de Colores de Newton (de Opticks; Libro I; Parte II; lám. III).
             Obsérvense los diferentes colores primarios indicados sobre el disco: Orange, Yellow, Green, Blew, Indigo, Violet; Red (naranja, amarillo, verde, azul, índigo, violeta, rojo). Los sectores ocupan ángulos proporcionales a su extensión en el espectro de prisma. En el centro del disco, en punto O, Newton ubicó el blanco.

            Aunque la mayor parte de las observaciones de Newton se refieren a la luz de Prisma, también efectuó experimentos mezclando polvos de colores: cuando mezcló polvo amarillo con polvo azul obtuvo un polvo aparentemente verde. Sin embargo, al observarlo con más cuidado bajo un microscopio podemos determinar que éste sigue formando por granos de ambos colores. Newton no distinguió entonces los colores aditivos de los sustractivos, confusión que persistió hasta fines del S. XIX.
         Debemos sí a Newton la creación del primer Espacio de Color (aunque él no lo llamó así), una rueda de colores de dos dimensiones, similar en su funcionamiento (no en la forma) al espacio CIE xyde nuestros días.


                                          Disco de colores de Newton

       En la circunferencia exterior C del disco ubicamos lo que Newton definía como los colores espectrales (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo, violeta) y que modernamente denominamos matices o tonos. Cada uno de estos matices queda definido por su Refringibilidad, si usamos el término prismático. Usando un término muy posterior a Newton, diremos que cada uno tiene una longitud de onda monocromática que lo caracteriza o longitud de onda dominante.

            La circunferencia exterior C también indica el lugar del espacio de color en el cual los matices  tienen su máxima saturación, es decir el color es más “denso” o más “ardiente”, para usar un término del propio Newton.  El punto W, centro del círculo de colores, es el Punto Blanco, o punto de mínima saturación. Si se desea conocer el porcentaje de saturación de un color cualquiera m, se traza la recta que une W con un punto n de la circunferencia, pasando por m. El cociente de distancias Wm y Wn, multiplicado por 100, nos dará el porcentaje de saturación del color en este “Espacio de Newton”.
Es decir:



         Se entiende inmediatamente que el lugar geométrico de los puntos del “Espacio de Colores de Newton” con idéntica saturación son simplemente circunferencias concéntricas con centro en W.
            La recta Wn define, además, en dicho espacio, un conjunto de colores que tienen el mismo matiz pero diferente saturación.
            Tracemos ahora un segmento de recta ab cuyo centro se ubique en el punto W. Diremos entonces que los colores a y b son colores complementarios

            Tracemos ahora otro segmento de recta pq entre puntos cercanos decía Newton: la mezcla de los colores p y q es otro color c que se ubica en algún lugar de dicho segmento (aunque no necesariamente en el centro del mismo). Esto no funciona, indica Newton, si los puntos p y q son muy lejanos. De la misma manera, si definimos un pequeño triángulo rst la mezcla de los tres colores que ocupan sus vértices corresponde al color que ocupa el centro del triángulo, definido por sus tres medianas. A éste punto, Newton lo denominaba el baricentro del triángulo.

            Cuando las ideas de Newton fueron totalmente comprendidas dominaron la Física del Color durante todo el S. XVIII. Lamentablemente, el prestigio de Newton oscureció los logros del holandés Christiaan Huygens (1629 a 1675) en cuanto a su teoría ondulatoria de la luz.
           Según la teoría ondulatoria, la luz visible o espectro visible está formado por ondas, cuya longitud de onda va desde los 400 hasta los 700nm.