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TEORIA E PRÁTICA DA COR Carolina Corso Rodrigues Marques Fenômeno da luz Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Conceituar o espectro eletromagnético e a luz visível. � Reconhecer a física da cor: a tríade da cor luz (RGB). � Identificar a formação das cores: sínteses aditiva e subtrativa. Introdução No século XVII, o físico inglês Isaac Newton demostrou que a luz branca é composta por luzes de diferentes cores, que vão do vermelho, com menor frequência e maior comprimento de onda, até o azul, de maior frequência e mais energia. Mais tarde, no fim do século XIX, o físico alemão Max Planck, fundador da Física Quântica, conseguiu comprovar isso. Já no século XX, em 1915, Albert Einstein utilizou a Física Quântica para propor que a luz, além de ser composta por ondas de vários comprimentos de onda, também possui caráter dual, ou seja, é também composta por partículas, os fótons. Essas partículas elementares compõem o largo espectro da radiação eletromagnética proveniente do Sol, das estrelas, galáxias e de todo o universo visível. Neste capítulo, você verá os conceitos de espectro eletromagnético, ondas eletromagnéticas, luz visível, física da cor, além da classificação da cor e de sua formação em sínteses aditiva e subtrativas. O espectro eletromagnético e a luz visível Os cientistas perceberam, com as evoluções da Física, que a luz possui um comportamento muito parecido ao das ondas eletromagnéticas. Ela é uma oscilação que se propaga no vácuo com certa variação no tempo (frequência). Podemos associá-la, por exemplo, como o som, uma vibração mecânica do ar, em que diferentes frequências caracterizariam sons graves e agudos. Assim como o som, as frequências determinam cores para a luz; em determinada faixa de frequência pode-se observar as cores, e essa faixa é chamada de espectro de luz visível (HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2003). Figura 1. Espectro visível (Luz) Fonte: Präkel (2015, p.10) Os limites do espectro visível podem variar de pessoa para pessoa, mas, em média, os olhos humanos têm uma faixa limitada entre 350 nm a 700 nm dos comprimentos de ondas. Nesse intervalo do espectro, tem-se: as cores violeta, nos comprimentos de onda de 380 a 440 nm; a cor azul, de 440 a 500 nm; a cor verde, de 500 a 570 nm; a cor amarela, de 570 a 590 nm; a cor laranja, de 590 a 630 nm; e a cor vermelha, de 630 a 780 nm. A soma dessa faixa de emissões do espectro gera a luz branca (PEDROSA, 1982). Com isso, podemos dizer que, para cada cor, temos uma frequência e comprimento de onda que a difere das demais — por exemplo, a luz vermelha tem menor frequência e menor energia, e a luz violeta tem maior frequência, que nos submete a maior energia. Existe uma relação inversamente proporcional entre comprimento de onda (λ) e frequência (f). O comprimento da onda é dado pela divisão da velocidade da onda — no caso, a velocidade da luz (c = 3 × 108 m/s) — pela frequência da onda. Observe: λ = c/f Fenômeno da luz2 Ondas eletromagnéticas A radiação eletromagnética é uma das diversas maneiras em que a energia viaja no espaço. O calor de uma fogueira, a luz do Sol, os raios X usados pelos médicos e também a energia usada em um micro-ondas são formas de radiação eletromagnética. Embora pareçam muito diferentes, todas essas energias exibem propriedades de ondas. Ondas são perturbações em um determinado meio ou campo físico, re- sultando em vibrações ou oscilações. A elevação de uma onda no mar e sua imersão são vibrações ou oscilações da água na superfície. Ondas eletromag- néticas são semelhantes, mas também diferem, por consistirem em 222 ondas que oscilam perpendicularmente entre si — uma é um campo magnético oscilante, a outra, um campo elétrico oscilante, podendo ser visto conforme mostra a Figura 2. Figura 2. As ondas eletromagnéticas consistem em um campo elétrico oscilante com um campo magnético oscilante perpendicular. Fonte: Patel, Vo e Hernandez (2015, documento on-line). Embora seja interessante entender sobre radiação eletromagnética, é ne- cessário que se discuta mais sobre propriedades físicas das ondas de luz. Toda onda possui um vale (ponto mais baixo) e uma crista (ponto mais alto). A distância vertical entre a extremidade da crista e o eixo central da onda é denominada amplitude, propriedade associada ao brilho ou intensidade da onda. Já a distância horizontal é conhecida como comprimento de onda da onda. Visualize essas medidas na Figura 3. 3Fenômeno da luz Figura 3. Características básicas de uma onda, entre elas a amplitude e o comprimento de onda. Fonte: Patel, Vo, Hernandez (2015, documento on-line). Algumas ondas, inclusive as eletromagnéticas, oscilam no espaço e, assim, oscilam em determinada posição conforme o tempo passa. A grandeza co- nhecida como frequência corresponde ao número de comprimentos de onda completos que passam por um determinado ponto no espaço a cada segundo. A unidade para frequência é o Hertz (Hz), que equivale à frequência de um evento periódico por segundo (escrito como 1/s ou s−1). O comprimento de onda e a frequência são inversamente proporcionais: quanto menor o comprimento de onda, maior será a frequência e vice-versa. Essa relação é dada pela seguinte equação: c = λν Onde: λ = comprimento de onda em metros. ν = frequência em Hertz. c = constante (a velocidade da luz, 3 × 108 m/s). Podemos concluir então que toda radiação eletromagnética, independen- temente de comprimento de onda ou frequência, viaja à velocidade da luz (CHEMWIKI, 2015). Luz visível A luz visível é um conjunto de ondas eletromagnéticas que sensibilizam a retina e desencadeiam a visão; como qualquer outra radiação eletromagnética, tem sua origem em cargas elétricas oscilantes. Isaac Newton percebeu que a luz Fenômeno da luz4 se propagava em linha reta e também que, ao atravessar um prisma de vidro, a luz branca se dispersava e se decompunha nas cores do arco-íris. Newton defendia que a luz era constituída por partículas constituídas por atividade oscilatória de um meio não identificado, o que levou o físico e astrônomo holandês Christiaan Huygens a propor, em 1687, a teoria ondulatória da luz (BARDINE, 2008). As ondas eletromagnéticas se diferenciam por sua frequência e comprimento de ondas, e a interação dessas ondas com a matéria depende da frequência de onda e da estrutura atômico-molecular da matéria. As ondas eletromagnéticas correspondem ao espectro eletromagnético que nosso olho enxerga. A luz é produzida por corpos em alta temperatura, assim como o filamento de uma lâmpada, e pela reordenação dos elétrons em átomos e moléculas (SILVA, 2018). Reveja a Figura 1 para localizar o espectro de luz visível. As classificações do comprimento de onda são segundo sua cor, por exemplo: a cor violeta tem comprimento de onda λ = 4 × 10−7 m; a cor vermelha λ = 7 × 10−7 m. Sendo assim, a sensibilidade dos olhos também é uma função do comprimento de onda, sendo sua máxima λ = 5,5 × 10−7 m, cor amarelo-esverdeada. A visão seria, então, o resultado de sinais transmi- tidos ao cérebro por elementos presentes na retina: os cones e os bastonetes (SILVA, 2018). Os cones se ativam com a presença de luz intensa, como a luz do dia, e também são muito sensíveis à cor. Já os bastonetes atuam com iluminação menos intensa, como em uma sala escura, e assim são menos sensíveis à cor. De tão importante, a luz originou um ramo especial na Física aplicada: a Óptica, ciência que estuda os fenômenos relacionados à luz e à visão, incluindo instrumentos ópticos (SILVA, 2018). Física da cor As cores, como as percebemos, são produzidas pela luz. A luz do sol, a nosso ver aparentemente branca, na verdade é composta por várias cores. Quando a luz do sol ilumina um objeto, algumas dessas cores são absorvidas, enquanto outras são refletidas na direção dos olhos, e é esse fenômeno nos permite dizer qual a cor dos objetos (MORATO; MACHADO, 2017).De acordo com sua cor, a luz pode ser classificada como monocromática ou policromática. Chamamos de luz monocromática aquela composta por apenas uma cor — por exemplo, a luz amarela emitida por lâmpadas de sódio. 5Fenômeno da luz Chamamos de luz policromática aquela composta pela combinação de duas ou mais cores — por exemplo, a luz branca emitida pelo sol ou por lâmpadas comuns. Utilizando um prisma, é possível decompor a luz policromática nas luzes monocromáticas, o que já não é possível para cores monocromáticas, como o vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Um exemplo da composição das cores monocromáticas que formam a luz branca é o disco de Newton, uma experiência composta por um disco com as sete cores do espectro visível que, ao girar em alta velocidade, “recompõe” as cores monocromáticas, formando a cor policromática branca. Enxergamos as cores da seguinte maneira: quando a luz branca incide sobre um corpo de cor verde, por exemplo, esse corpo absorve todas as outras cores do espectro visível, refletindo apenas o verde. Um corpo de cor branca reflete todas as cores (sem absorver nenhuma), enquanto um corpo de cor preta absorve todas as cores (sem refletir nenhuma). A luz branca é uma composição de todas as cores (SILVA JÚNIOR, 2018). É por esse motivo que só podemos ver objetos que emitem luz (fonte primária de luz) ou que refletem a luz que recebem (fontes secundárias). Classificação das cores As cores são tradicionalmente classificadas da seguinte forma: � cores primárias: são cores puras — vermelho, azul e amarelo. � cores secundárias: são a união de duas cores primárias — verde (azul e amarelo), laranja (amarelo e vermelho) e roxo ou violeta (vermelho e azul). � cores terciárias: são a união de uma cor primária e uma secundária — vermelho-arroxeado (vermelho e roxo) e vermelho-alaranjado (vermelho e laranja); amarelo-esverdeado (amarelo e verde) e amarelo-alaranjado (amarelo e laranja); azul-arroxeado (azul e roxo) e azul-esverdeado (azul e verde). Fenômeno da luz6 Para visualizar esta figura em cores, acesse o link ou código QR a seguir: https://goo.gl/dAJrpQ Figura 4. Círculo de cores complementares. Fonte: Silva Júnior (2018, documento on-line). O círculo de cores apresenta sete cores básicas do espectro e suas variantes, em um total de doze cores. São três cores primárias, três secundárias e seis terciárias. As cores denominadas complementares são aquelas que, juntas, formam tonalidades de cinza e apresentam maior contraste entre si. No círculo, as cores complementares estão localizadas na extremidade oposta às cores primárias; assim, são complementares as seguintes cores: azul (primária) e laranja (secundária); vermelho (primária) e verde (secundária); amarelo (primária) e roxo (secundária). As cores primárias apresentam uma cor secundária como complementar, e vice-versa. Já as cores terciárias possuem outra cor terciária como complementar. 7Fenômeno da luz Formação das cores: sínteses aditiva e subtrativa Tradicionalmente, aprendemos que as cores primárias ou cores puras (verme- lho, azul e amarelo), existem sem mistura de outras cores, sendo assim, não se decompõem em outras. Elas recebiam esse nome pelo fato de que, a partir delas, poderiam ser formadas outras cores, as secundárias. Hoje, no entanto, sabe-se que essa não é a melhor tríade para reproduzir uma mistura de cores. Uma vez que sabemos que as cores somente existem em função da luz, surge então o sistema de cores-luz, as sínteses aditiva e subtrativa (MORATO; MACHADO, 2017). Cores de luz e pigmento As cores aditivas definem-se somando ou sobrepondo luzes emitidas por diferentes fontes. Essa mescla fica visível em ambientes não iluminados e que permitem a obtenção de cores. São cores primárias da luz, porque a soma dessas três resulta na luz branca. A síntese aditiva ocorre a partir de três diferentes conjuntos, que correspondem àqueles que estimulam cada um dos três tipos de receptores da retina humana: vermelho (red, em inglês, composto pelas ondas longas da luz), verde (green, em inglês, composto pelas ondas médias) e azul (blue, em inglês, composto pelas ondas curtas). Temos daí o sistema RGB. Observe a Figura 5. Cada uma das cores primárias da mescla aditiva corresponde a 1/3 da tota- lidade da luz. Se você fizer uma sobreposição de projeções das luzes vermelha e verde em uma superfície branca, em um ambiente não iluminado, obterá uma luz da cor amarela, o que soma 2/3 da totalidade da luz — portanto, mais luminosa que as cores geradoras (MORATO; MACHADO, 2017). As cores subtrativas são cores secundárias da luz e são utilizadas para reproduzir as cores aditivas da luz em impressões coloridas — ou seja, são as cores pigmentos. Elas são obtidas mediante a mistura de cores da tríade aditiva: vermelho + verde = Amarelo; vermelho + azul = magenta; verde + azul = ciano. São chamadas subtrativas em virtude de essa mistura de cores primárias resultarem no preto, ou seja, na ausência de luz. A síntese subtrativa pode ser chamada de sistema CMYK — do inglês Cyan (ciano), Magenta (magenta), Yellow (amarelo) e K (de black/key, ou preto). O K é inserido na escala porque, com a “mistura” de todas as primárias, não obtemos um preto puro (MORATO; MACHADO, 2017). Fenômeno da luz8 Cada tipo de pigmento tem seu próprio poder seletor, ou seja, absorve (subtrai) uma ou mais das radiações da luz branca. A cada sobreposição de um pigmento, diminui o número de radiações refletidas, até se conseguir a ausência absoluta de toda radiação, isto é, a sensação de preto, fim da mistura subtrativa. As cores básicas da mescla subtrativa são o amarelo, o ciano e o magenta. Essa escolha se deve ao fato de que o pigmento de cada uma das três cores não é o resultado da combinação de outros. Pelo contrário, da mistura desses pigmentos, de dois em dois ou de três em três, em porções oportunas, pode-se obter uma vastíssima gama de outras tonalidades. Para visualizar esta figura em cores, acesse o link ou código QR a seguir: https://goo.gl/x9oko4 Figura 5. Cores aditivas e o sistema RGB: Vermelho (Red), Verde (Green) e Azul (Blue). Fonte: Ambrose e Harris (2012, p. 122). 9Fenômeno da luz Para visualizar esta figura em cores, acesse o link ou código QR a seguir: https://goo.gl/SE9pR3 Figura 6. Cores subtrativas e o sistema CMYK: Ciano (Cyan), Magenta (Magenta), Amarelo (Yellow) e Preto (Key/Black). Fonte: Ambrose e Harris (2012, p. 122). Fenômeno da luz10 1. Se analisarmos um pedaço de tecido de cor vermelha em uma sala iluminada com luz na cor azul, esse mesmo tecido parecerá: a) preto. b) branco. c) vermelho. d) azul. e) amarelo. 2. As folhas de uma árvore, quando iluminadas pela luz do Sol, mostram-se verdes por quê? a) Refletem difusamente a luz verde do espectro solar. b) Absorvem somente a luz verde do espectro solar. c) Refletem difusamente todas as cores do espectro solar, exceto o verde. d) Difratam unicamente a luz verde do espectro solar. e) A visão humana é mais sensível a essa cor. 3. As antenas de emissoras de rádio emitem ondas eletromagnéticas que se propagam na atmosfera com a velocidade da luz (3 × 105 km/s) e com frequências que variam de uma estação para a outra. Uma rádio específica emite uma onda de frequência 90,5 MHz e comprimento de onda aproximadamente igual a? a) 2,8m. b) 3,3m. c) 4,2m. d) 4,9m. e) 5,2m. 4. Levando em conta o estudado até agora sobre luz e cores, pode-se afirmar que: a) Ao passar de um meio para o outro, um feixe monocromático de luz muda de cor. b) O comprimento de onda para uma determinada cor permanece inalterado, independentemente do meio de propagação. c) A frequência da luz é diretamente proporcional à sua velocidade de propagação. d) A luz branca é composta por apenas um comprimento de onda. e) A radiação ultravioleta possui comprimento de onda maior que a luz visível. 5. Em 1895, o físico alemão Wilheim ConradRoentgen descobriu os raios X, que são usados principalmente na área médica e industrial. Esses raios são? a) Ondas eletromagnéticas de frequências iguais as das ondas infravermelhas. b) Ondas eletromagnéticas de frequências menores do que as das ondas luminosas. c) Ondas eletromagnéticas de frequências maiores que as das ondas ultravioletas. d) Radiações formadas por elétrons dotados de grandes velocidades. e) Radiações formadas por partículas alfa com grande poder de penetração. 11Fenômeno da luz AMBROSE, H.; HARRIS, P. Fundamentos de design criativo. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. Rio de Janeiro: LTC, 2003. (Óptica e Física Moderna, v. 4). MORTAO, R. G.; MACHADO, R. P. P. Cores. e-Disciplinas, 2017. Disponível em: <https:// edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2612831/mod_resource/content/2/7%20Cores2017. pdf>. Acesso em: 28 set. 2018. PATEL, N.; VO, K.; HERNANDEZ, M. Electromagnetic radiation. Chemistry, 19 set. 2015. 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