Fuentes de luz
Por Mauro Boscarol, 18 de octubre de 2007.
Las fuentes luminosas tienen un papel fundamental en colorimetría. En el caso de un estímulo que alcance directamente al ojo, la fuente luminosa es el color. En el caso de un estímulo reflejado por un objeto opaco o transmitido a través de un objeto transparente, la fuente luminosa contribuye a crear la sensación de color.
La luz se puede crear con distintos métodos:
- Incandescencia: Se eleva la temperatura de un cuerpo sólido por encima de los 1.000 K.
- Descarga en un gas: Se hace pasar una correinte electrica a través de un gas.
- Fotoluminiscencia: La radiación es absorbida po ralguna sustancia y renviada con un cambio en su longitud de onda.
- Fluorescencia: Las emisiones cesan tras el final de las radiaciones.
- Fosforescencia: Las emisiones continuan tras el cese de las radiaciones.
- Catodoluminiscencia: Algunos materiales (llamados "fósforos") emiten luz cuando se les bombardea con electrones (tubos de rayos catódicos).
- Electroluminiscencia: Se hace pasar una corriente eléctrica a través de algunos cuerpos sólidos.
- Quimioluminiscencia: Algunas reacciones químicas provocan la emisión de luz.
Los sistemas más usuales de producir luz son la incandescencia (sol, bombillas de filamento, halógenos...), la descarga en un gas (lámparas de vapor sodio o mercurio) y la fotoluminiscencia. Los tubos y bombillas fluorescentes usan al mismo tiempo los principios de la descarga en un gas y la fluorescencia.
Luces incandescentes y cuerpo negro
La luz óptima para la visión humana es la producida por un cuerpo incandescente. Esto se debe a que el sol mismo está formado por materia incandescente y que el fuego (usado ya por los humanos primitivos para calentarse e iluminarse) se produzca también por incandescencia.
La incandescencia se obtiene calentando un cuerpo a una temperatura superior a 1.000 K (véase el recuadro de escalas de temperatura más abajo). En los cuerpos sólidos que se encuentran en la práctica, la energía radiante emitida por el calentamiento depende de la temperatura pero también de otros factores.
Por el contratrio, en el llamado "cuerpo negro" (blackbody), que es un objeto teórico, la distribución espectral de la energía radiante —y por tanto de los colores del cuerpo— sí depende sólo de la temperatura: Es la temperatura la que genera esa distribución y al color subsiguiente se le llama temperatura de color de esa distribuión espectral y de ese color.
El fuego común alcanza una temperatura de unos 1.000 K; una bombilla con filamente de tungsteno, los 2.000 K; un halógeno, los 3.000 K; y el sol, cerca de 5.800 K.
Escalas de medición de la temperatura
Grados celsius
En la vida cotidiana, la unidad de medida de la temperatura es el grado celsius o centígrado, cuyo símbolo es ºC. La escala de medida celsius —inventada por el sueco A. Celsius en 1742— se basa en dos puntos fijos: La temperatura a la que se funde el hielo puro, en la que se establece el 0º, y la de ebullición del agua pura, donde se sitúan los 100º C.
Kelvin
En el ámbito científico en general y en colorimetría en particular, se usa el kelvin —no "grados kelvin", por cierto—, cuyo símbolo es K. La escala kelvin —inventada por el escocés Lord Kelvin en 1847— se basa, como los grados Celsius, en dos puntos fijos: La temperatura a la que se funde el hielo puro, que se establece en 273,15 K, y la de ebullición del agua pura, que se sitúa en 373,15 K.
Ambas escalas de medición son centígradas (la división entre ambos puntos fijos se divide en 100 partes). 1.000 K equivalen a 1.273,15º C.
Iluminantes estándares CIE
Por Mauro Boscarol, 18 de octubre de 2007.
Debido a la enorme variedad de fuentes luminosas, la CIE ha efectuado un trabajo de estandarización distinguiendo entre iluminantes —definidos por la distribución espectral de su energía— y fuentes luminosas —que son las productoras efectivos de la luz en el mundo físico—. En particular, se ha definido la distribución espectral energética de una serie de iluminantes (algunos de los cuales no existen como fuentes luminosas) para poder usarlos en la descripción del color. Éstos son los gráficos de las distribuciones espectrales de algunos iluminantes estándares de la CIE, todos ellos normalizados con un valor máximo de 0,0 a 1,0.
El iluminante A se basa en la fuente más usual de luz artificial: La bombilla incandescente de filamento de tungsteno. Su distribución espectral se corresponde con la de un cuerpo negro a unos 2.856 K.
Los nombres de la serie de luz de día (daylight) comienzan con la letra D mayúscula y dos cifras que indican la temperatura de color aproximada. Así D50 tiene una temperatura de unos 5.000 K.
Cuando el sol es de mediodía, su temperatura de color ronda los 5.000 K. Cuando está en el horizonte, su temperatura es inferior. Cuando hay nubes en el cielo, tiene unos 6.500 K, mientras que a la sombra es de 7.500 K.
El iluminante estándar E es equienergético (tiene la misma potencia en todas las longitudes de onda del espectro luminoso). Es un iluminante teórico que se usa para cálculos colorimétricos.
La serie F de iluminantes estándares (de F1 a F12) sirven para estandarizar lámparas y tubos fluorescentes.
Los datos espectrales de los iluminantes estándares CIE (tabulados en intervalos de 1 y 5 nanómetros) se hallan en el sitio web del Laboratorio Munsell de la Ciencia del Color en forma de hojas de cálculo. Los del iluminante A y D65 se hallan también en el sitio web Color & Vision Database.