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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE FÍSICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA
MESTRANDO PATRESE VIEIRA
PORTO ALEGRE, MAIO DE 2013
CORES
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Ondas Eletromagnéticas
As ondas são o resultado de uma perturbação. Podemos percebê-la quando gotas de chuva caem sobre uma poça d’água ou ao ouvir o barulho de um prato se quebrando.
Em ambos os casos, a onda propagou-se em meios materias, respectivamente a água e o ar, entretanto nem sempre ele é necessário.
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Isso acontece com as ondas eletromagnéticas. Elas são formadas pela movimentação de cargas elétricas, sendo que a onda resultante não necessita de um meio material para sua propagação, embora possa utilizá-lo.
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Como exemplo da radiação eletromagnética temos a luz. Por exemplo, ela consegue vir de estrelas muito distantes mesmo através do vácuo. No entanto a luz também se propaga na água, no ar ou em outros meios.
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Para melhor organizar as ondas eletromagnéticas, foi elaborado um diagrama conhecido como espectro eletromagnético, onde a radiação é ordenada de acordo com sua frequência ou por seu comprimento de onda, duas características fundamentais para qualquer forma de onda.
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A Frequência de uma onda pode ser explicada em termos de seu comprimento de onda. O comprimento de onda (l) é a distância que a onda percorre para realizar uma oscilação completa.
l
ll
Por sua vez, a frequência (n) é definida como o número de oscilações que uma onda consegue completar em 1 segundo.
Matematicamente, ambas se relacionam por:
n = v / l
Onde v é a velocidade de propagação da onda.
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As Cores – Luzes
Conseguimos enxergar somente uma pequena faixa do espectro eletromagnético, que por tal motivo recebeu o nome de luz visível. Essas ondas eletromagnéticas possuem comprimentos de ondas com valores próximos, mas diferentes. É devido a diferença do comprimento de onda que temos as cores.
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Como todas as cores pertencem à parte visível do espectro, temos que a união delas forma a luz branca. Isso pôde ser comprovado através da decomposição da luz com prismas ópticos.
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Quando um feixe de luz branca passa pelas paredes do prisma ocorrerá duas refrações: uma ao entrar e outra ao sair do prisma, assim cada raio luminoso seguirá uma trajetória diferente, resultando em sete cores principais: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta.
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Os desvios são diferentes para cada cor porque o índice de refração é diferente para cada comprimento de onda, portanto cada raio luminoso terá uma velocidade diferente, sendo que o violeta terá velocidade menor e o vermelho velocidade maior.
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Esse fenônemo da separação das componentes da luz branca é denominado dispersão cromática.
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A dispersão cromática também é o fenômeno óptico responsável pela ocorrência do arco-íris. Nesse caso a luz solar é refratada em gotículas de água que estão suspensas na atmosfera.
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Nossos olhos possuem células fotossensíveis locali-zadas na retina, chamadas cones e bastonetes, que são responsáveis pela percepção das cores (cones) e da luminosidade (bastonetes).
Incrivelmente, os cones percebem apenas três cores distintas: vermelho, verde e azul. Porém, você enxerga mais cores que isso?
A Visão das Cores
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Vermelho, verde e azul são chamadas cores aditivas primárias. A partir da união de luzes dessa três cores forma-se a luz branca, e assim é possível obter luzes de qualquer outra cor.
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VERMELHO + VERDE = AMARELOVERDE + AZUL = CIANO
AZUL + VERMELHO = MAGENTA
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Temos que:
VERMELHO + VERDE + AZUL = BRANCO
Então:
AMARELO + AZUL = BRANCOCIANO + VERMELHO = BRANCOMAGENTA + VERDE = BRANCO
Dessa forma é possível obter a luz branca utilizando apenas luzes de duas cores. Esses pares são chamados de cores complementares.
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Em nossos olhos há três tipos de cones: um responsável pela percepção do vermelho, outro pelo azul e outro pelo verde. A combinação da reação fisiológica desses cones, simultaneamente, é que nos dá a impressão das demais cores, devido a interpretação que ocorre no cérebro.
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O número de cones varia conforme o indivíduo, porém há maioria destes são responsáveis pelo verde ou pelo vermelho, havendo menos reponsáveis pelo azul
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Devido a forma como enxergamos, as cores aditivas primárias são diretamente utilizadas na formação de imagens coloridas em equipamentos eletrônicos, como pode ser percebido nos televisores, monitores, celulares etc.
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A imagem é formada por minúsculo pontos que emitem luz com as cores verde, vermelho ou azul. A junção dessas cores que nos dá a percepção de que o televisor emite cada uma delas e que a imagem é contínua.
O preto ocorre quando nenhuma luz é emitida. Mesmo a tela da TV sendo cinza escuro quando o aparelho está desligado, o contraste com os pontos luminosos dá a impressão de que ela parece mais escura.
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As cores primárias também são empregadas da mesma forma nos televisores e monitores de plasma, LCD e LED.
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Os CCDs, sensores usados para a captação de imagens, também se valem das cores aditivas primárias para a formação de imagens.
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Cada minúscula célula do CCD é responsável pela interpretação de um ponto luminoso da imagem, verificando se ela possui mais ou menos intensidade.
Após, o estímulo captado pela célula é convertido para um sinal luminoso, o pixel, que formará a imagem. Quanto mais pixels uma imagem possui, melhor será sua definição.
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Atualmente, CCDs são utilizados em câmeras fotográficas digitais, filmadoras, equipamentos hospitalares de diagnóstico, imagens de satélites e também na Astronomia, em alguns telescópios.
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Formação de imagem da Nebulosa de Órion no espectro visível realizada pelo Telescópio Espacial Hubble:
VERDE VERMELHOAZUL
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CIANO MAGENTA AMARELO
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Amarelo, Ciano e Magenta são chamadas de cores secundárias, pois resultam da combinação das cores aditivas primárias.
Porém, elas também podem ser chamadas de cores subtrativas primárias, pois a partir da mistura das três, sob forma de pigmentos, é possível obter as demais cores, com exceção do branco.
As Cores – Pigmentos
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No sistema subtrativo as cores são absorvidas ao invés de transmitidas, como ocorre no sistema aditivo.
VIDROCIANO
VIDROAMARELO
VIDROMAGENTA
ANTEPAROBRANCO
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As cores subtrativas primárias são utilizadas nos cartuchos de impressora, pois a partir delas se consegue obter outras cores, mas para tons mais escuros é necessário utilizar tinta preta.
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Um quadro-negro tradicional, apesar do nome, geralmente é verde. Ele nos parece verde porque é iluminado por uma luz branca, proveniente do Sol ou das lâmpadas da sala de aula, que contém todos os comprimentos de onda da faixa da luz visível, assim o quadro reflete a luz com o comprimento de onda característico do verde e absorve os demais.
As Cores dos Objetos
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Se o mesmo quadro for iluminado com uma luz vermelha, ele a absorveria completamente, já que ela não contém os comprimentos de onda da luz verde. Dessa forma o quadro pareceria, finalmente, um quadro-negro.
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Isso acontece com qualquer outro material, ou seja, a cor de um objeto depende da luz que está incidindo sobre ele.
Como a luz emitida pelo Sol é em sua maioria branca, admitimos que a verdadeira cor do objeto é aquela mostrada quando ele é iluminado por uma luz desse tipo.
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Nem todos enxergam as cores da mesma forma. É possível que você enxergue o vermelho deste plano de fundo mais intenso que seu colega, ou o contrário, ou talvez não consiga perceber essa cor.
Daltonismo
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Isso ocorre com os portadores do daltonismo, denominados daltônicos. Os cones dessas pessoas não reagem, ou reagem com alguma deficiência, a alguma das cores aditivas primárias, geralmente o vermelho ou o verde, o que acaba resultando em uma confusão entre essas duas cores.
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Essa deficiência foi relatada pelo químico John Dalton, conhecido pelo modelo atômico da “bola de bilhar”, em seus diários, sendo o nome posteriormente escolhido em sua homenagem.
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Os animais enxergam da mesma forma que os seres humanos: a luz precisa entrar em seus olhos.
Entretanto, a quantidade de olhos varia entre as espécies, assim como a maneira como eles estão dispostos (na frente da cabeça, nos lados, espalhados por todos os lados), o que pode gerar imagens bem diferentes.
Visão dos Animais
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Quanto às cores, os animais possuem visões distintas em relação a nós, devido a diferenças na constituição dos cones:
Primatas: a maioria dos nossos “parentes” também possui três tipos de cones, enxergando as mesma cores que nós, porém há animais com dois cones;
Roedores, equinos, bovinos: possuem dois tipos de cones, o azul e o verde, assim conseguem enxergar variações dessas cores. O vermelho para esses animais aparece como tons de cinza;
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Cães e gatos: possuem dois tipos de cones, também azul e verde, assim enxergam as cores igual a maioria dos mamíferos, entretanto esse animais possuem uma quantidade elevada de bastonetes, conseguindo enxergar bem com luzes pouco intensas. Em outras palavras, são adaptados para a vida noturna;
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Aves e répteis: a maioria possui mais de três tipos de cones, geralmente quatro, podendo enxergar mais cores que os seres humanos, inclusive em algumas faixas do ultravioleta.
Borboletas: algumas espécies possuem até cinco tipos de cones.
Camarão: a espécie Squilla Mantis possui doze tipos diferentes de cones.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASGASPAR, A. (2006). Física: Volume Único. Ática. São
Paulo.
HEWITT, P.G. (2009). Fundamentos de Física Conceitual. Bookman. Porto Alegre.
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. (2009). Física: Volume 2. Scipione. São Paulo.
PIETROCOLA, M. et al (2010). Física em Contextos: Pessoal, Social e Histórico:
Eletricidade e Magnetismo, Ondas Eletromagnéticas, Radiação e Matéria. FTD. São Paulo.
PIETROCOLA, M. et al (2010). Física em Contextos: Pessoal, Social e Histórico: Energia,
Calor, Imagem e Som. FTD. São Paulo.
QUED. Os Animais Enxergam Colorido. Disponível em http://www.qued.com.br/site/index.php/fique-
ligado /curiosidades_detalhe?id=48. Acesso em 11 mai 2012.
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CRÉDITOS DAS IMAGENS E ANIMAÇÕES
A seguir estão relacionadas as fontes das imagens e animações e os slides nos quais foram utilizadas.
Ateuligente: slide 24. Disponível em <http://ateuligente. blogspot.com.br/2010/09/cientistas-implantam-com-exito- celulas.html>. Acessado em 11 mai 2012.
Autor: slides 06, 09*, 16, 17, 18**, 19, 22, 29, 31, 40, 45, 46.
How Stuff Works: slide 28. Disponível em <http://eletronicos.hsw.uol.com.br/televisao3.htm>. Acessado em 11 mai 2012.
__________________________________________________________
* Adaptado de http://lasp.colorado.edu/cassini/education/Electromagnetic%20Spectrum.htm. Aces-sado em 11 mai 2012.
** Adaptado de http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/opt11.htm. Acessado em 11 mai 2012.
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Hubble Site: slides 35, 36 e 37. Disponível em <http://hubblesite.org/gallery/behind_the_pictures/meaning_of_color/rgb.php>. Acessado em 11 mai 2012.
OTC José Alves: slide 20. Disponível em <http://otcjosealves.blogspot.com.br/2010/11/definicoes-de-cones-e-bastonetes.html>. Acessado em 11 mai 2012.
Wikipedia: slides 07, 08, 11, 12, 13, 14, 15, 21, 25, 26, 30, 32, 33, 39, 41, 42, 48, 51, 52, 54, 57.
Xdraordinay Mon: slide 56. Disponível em <http://xtraordi narymom.blogspot.com.br/2010/06/adorable-puss-in-boots.html>. Acessado em 11 mai 2012.