Autor: Carlos Sebastián Monago Díaz.

Si pensamos en los colores, es fácil imaginarlos ordenados en un círculo: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, violeta, y, cerrando el camino de vuelta hacia el rojo, una región magenta. La rueda de colores aparece en clases de arte, programas de edición de imagen, diseño gráfico y teoría del color. Es una herramienta útil, intuitiva y visualmente convincente.

Desde el punto de vista de la física hay algo extraño en esa imagen: el espectro visible no es un círculo. Cuando la luz blanca atraviesa un prisma, se descompone en una banda continua de colores. En un extremo aparecen los tonos violetas, asociados a longitudes de onda cortas. En el otro extremo aparecen los rojos, asociados a longitudes de onda largas. Entre ambos encontramos azules, verdes, amarillos y naranjas.

Esa banda es el espectro visible. Y el espectro visible, a diferencia del círculo cromático, no se cierra sobre sí mismo. Entonces, ¿de dónde salen los colores que conectan el violeta con el rojo en el círculo cromático?

El espectro no es el círculo cromático

La luz visible es radiación electromagnética con longitudes de onda aproximadamente entre los 400 y los 700 nanómetros. Una luz monocromática ideal puede caracterizarse, en buena aproximación, por una única longitud de onda. Algunas luces rojas, verdes o violetas pueden entenderse así: como regiones concretas del espectro.

No todos los colores que percibimos tienen una longitud de onda propia. El magenta es el ejemplo más claro: pertenece a la región de colores que, en la rueda cromática, conecta visualmente los extremos violeta y rojo del espectro. No existe una luz monocromática magenta, no hay una posición del espectro visible que corresponda directamente a ese color. Sin embargo, vemos el magenta. Aparece en pantallas, impresiones, flores, telas, pinturas y fotografías. La aparente contradicción nace de confundir dos cosas distintas: el espectro físico de la luz y el espacio perceptivo de los colores.

No vemos longitudes de onda

Nuestros ojos no miden el espectro completo de la luz. La luz que llega al ojo puede tener una distribución compleja de intensidades para distintas longitudes de onda. Podemos representarla, de manera idealizada, como una función, $I(\lambda)$, donde I indica la intensidad y $\lambda$ la longitud de onda.

Un espectrómetro intenta reconstruir esa distribución con detalle. Nuestro sistema visual no hace eso. En la retina tenemos tres tipos principales de conos sensibles al color, que suelen denominarse (S), (M) y (L), por su sensibilidad preferente a longitudes de onda cortas, medias y largas. De forma esquemática, la respuesta de cada tipo de cono puede pensarse como

donde $q_i(\lambda)$ representa la sensibilidad espectral del cono i.

Esto no significa que cada cono detecte un color puro. Los conos no son sensores de azul, verde y rojo en sentido simple, aunque a menudo se representen así. Sus curvas de sensibilidad son anchas y se solapan. Lo que el cerebro recibe no es una colección de longitudes de onda, sino un conjunto reducido de señales fisiológicas que después compara e interpreta. El resultado es una compresión enorme: una distribución espectral muy rica queda reducida, en primera aproximación, a tres respuestas.

Esa compresión explica un fenómeno fundamental: luces físicamente distintas pueden producir la misma sensación de color. A esto se le llama metamerismo. Por ejemplo, una luz amarilla aproximadamente monocromática y una mezcla adecuada de luces roja y verde pueden parecernos amarillas, aunque sus espectros sean diferentes. Para la física no son la misma luz. Para nuestro sistema visual, pueden ser el mismo color.

En la figura anterior la columna izquierda representa una esfera iluminada con luz monocromática mientras que la columna derecha muestra una escena visualmente similar reconstruida mediante una combinación de LEDs azul, verde y rojo, como ocurre en una pantalla. Por filas, la figura representa:

1. La escena observada
2. El espectro físico de la luz, con un pico estrecho en el caso monocromático y tres picos separados en el caso de los LEDs
3. Curvas de sensibilidad de los tres tipos de conos de la retina, (S), (M) y (L)
4. Los productos $I(\lambda)q_i(\lambda)$
5. La respuesta total de cada tipo de cono, proporcional a $R_I$

Aunque los espectros físicos son distintos, las respuestas finales son parecidas. Por eso ambas escenas pueden producir una percepción de color similar aunque sean señales muy diferentes.

Puedes experimentar con estas ideas en la simulación interactiva Visión del color, de PhET Interactive Simulations .

El caso del magenta

Muchos estímulos que percibimos como magenta excitan relativamente más las regiones asociadas a longitudes de onda largas y cortas que las intermedias. En una pantalla, por ejemplo, esto suele lograrse combinando luz roja y azul-violeta. El magenta no corresponde a una única longitud de onda, sino a una combinación de estímulos que nuestro sistema visual organiza como un color.

El magenta existe en el mismo sentido en que existen todos los colores que forman parte estable de nuestra experiencia visual: como resultado de la interacción entre la luz, nuestros ojos y nuestro cerebro.

Ver no es copiar el mundo

El caso del magenta revela una idea más general: ver no consiste en copiar el mundo exterior, ver es reconstruirlo a partir de señales incompletas. La luz tiene propiedades físicas objetivas: intensidad, frecuencia, longitud de onda, polarización, distribución espectral. Pero el color no es simplemente una de esas propiedades tomada de forma aislada. El color vive en una relación entre el mundo físico, el ojo y el cerebro, el color es percibido y varía entre individuos.

El círculo cromático pertenece a esa relación. No es el espectro electromagnético doblado en forma de rueda. Es una representación de cómo ciertos colores se parecen, se oponen o se combinan dentro de nuestra percepción. El espectro visible es una línea. El círculo cromático es una construcción perceptiva. Entre ambos está la diferencia entre medir luz y ver color.

El magenta no existe como color espectral, pero sí existe como color perceptivo, y esa distinción no es un tecnicismo menor. Nos recuerda que nuestra experiencia del mundo no es una lectura directa de sus variables físicas. Es una reconstrucción organizada por nuestros sentidos.

No somos espectrómetros.

Autor: Carlos Sebastián Monago Díaz.

Carlos Sebastián Monago Díaz es investigador predoctoral del Departamento de Física Fundamental de la UNED.