¿Existe el amarillo puro en variaciones que no podemos discernir? [duplicar]

Si agrega luz roja (~440 THz) y luz verde (~560 THz), obtiene lo que percibimos como luz amarilla (~520 THz). Pero supongo que lo que realmente obtienes es una forma de onda mixta que percibimos como amarilla. Supongamos que el rojo es una onda sinusoidal perfecta, y también lo es el verde, la mezcla de ambos no será una onda sinusoidal perfecta sino una cosa compuesta tambaleante, ¿verdad? Lo cual es diferente a una onda sinusoidal perfecta de ~520 THz. Pero llamamos a ambas cosas amarillo "puro". ¿Es eso correcto?

Si es así, ¿hay animales que puedan distinguir el amarillo puro compuesto del amarillo puro singular, como podemos discernir la mezcla de múltiples ondas sinusoidales de audio como un acorde? ¿O hay maquinaria que pueda hacer eso?

Ver también: ¿Por qué tanto la luz amarilla como la púrpura podrían estar formadas por una mezcla de rojo, verde y azul?

Interpreté que "mezclar" y "agregar" de la pregunta significan crear una luz que tenga una frecuencia promedio. Es decir, la luz amarilla puede ser una mezcla de longitudes de onda que "suman" en amarillo cuando los fotorreceptores las interpretan, o puede ser luz amarilla monocromática (que trivialmente se suma para interpretarse como amarilla).
@piojo Por esa lógica, si mezclamos cantidades iguales de luz roja (~450 THz) y luz azul (~640 THz), obtendríamos ~545 THz, que sería luz verde. Pero como todos sabemos, la mezcla de luz roja y azul da como resultado el magenta , que no es un color espectral . Por lo tanto, esta teoría es obviamente fundamentalmente defectuosa.
@jkej No estoy seguro de que eso invalide el punto en absoluto. El rojo y el azul son extremos opuestos del espectro, y todo está entre ellos. Vemos tres dimensiones de color, por lo que, por supuesto, no se puede meter todo en un espectro lineal. Pero si toma mi punto para aplicarlo a las regiones lineales de percepción del color (las regiones entre los picos de percepción de los fotorreceptores), ¿está mal? No veo cómo podría ser, dada la forma en que los fotorreceptores captan las frecuencias que captan.
@piojo Sí, esto funciona aproximadamente para el espectro de rojo a verde y el espectro de verde a violeta por separado, pero como insinúa, esta es una peculiaridad de nuestra percepción del color, no porque las frecuencias de luz de alguna manera "promedien" físicamente. . Incluso si "funciona" en algunos casos, creo que todavía es pedagógicamente engañoso explicar los colores mezclados en términos de frecuencias promedio, y elegí ilustrar esto con un caso en el que no funciona.
@jkej Punto lejano. Aunque sospecho que la relación se mantiene para cualquier especie que perciba el croma como un espacio continuo. Dicho esto, tiene razón al señalar que la frecuencia es un continuo unidimensional y nuestra percepción no lo es, por lo que llevar este modelo demasiado lejos generará confusión.
Recordatorio obligatorio: Los comentarios son para mejorar y aclarar la pregunta , no para dar respuesta a la misma. He eliminado un montón de comentarios que hicieron lo último.

Respuestas (6)

Nuestra capacidad para separar diferentes colores entre sí depende de manera crucial de cuántos receptores diferentes tengamos para la luz de color.

Los humanos tenemos tres receptores diferentes para la luz, lo que significa que podemos caracterizar los colores por tres números, al igual que los códigos RGB de colores en su pantalla.

Al fin y al cabo, lo que determina los colores que percibimos es cómo se proyecta la forma de onda sobre estos tres números. Dado que hay un conjunto infinito de formas de onda, hay una mezcla infinita de colores que percibiremos como idénticos (por cada color percibido).

Algunos animales tienen más de tres tipos de receptores de color y, por lo tanto, pueden distinguir más formas de onda de luz. Se puede decir que su percepción del color es de mayor dimensión (4D, 5D,... etc.) que nuestra percepción del color tridimensional.

Algunos humanos en realidad tienen un cuarto receptor de color (si estoy leyendo esto correctamente): en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy#Humans
Mantis Shrimp tiene 16 tipos diferentes de conos de detección de luz. Comparados con ellos, somos daltónicos.
Podría ayudar, como un paso intermedio, notar que los receptores de color en los ojos humanos no son monocromáticos y captan un espectro de frecuencias en una forma aproximada de campana. Vea la imagen en: en.wikipedia.org/wiki/Cone_cell . Esto se basa en la respuesta de WillO. También los colores uniformes formados a partir de diferentes combinaciones de luz monocromática se denominan "metámeros" para indicar que son fundamentalmente diferentes, pero los humanos tricromáticos los perciben de la misma manera. Ver: en.wikipedia.org/wiki/Metamerism_(color)
Describir la percepción de los colores como "dimensional" no es realmente muy útil y más bien engañoso. Es decir, ¿qué es una 'dimensión' para ti? Hay una diferencia entre tres puntos en una línea unidimensional y tres puntos en un plano bidimensional...
@can-ned_food POR el contrario, creo que hablar en términos de dimensionalidad (especialmente para humanos, perros y pájaros) tiene sentido. Para responder a la pregunta: la dimensionalidad es la cantidad de piezas de información que necesita para describir un color percibido. Para los humanos necesitas tres números, mientras que para los perros solo necesitas dos. Ver en.wikipedia.org/wiki/Color_vision#/media/… por ejemplo. Los colores del arco iris son en realidad un camino particular a través de este paisaje de color en 3D.
Mmm. Prefiero usar una definición más estricta del concepto 'dimensión', pero tiene razón. Hay lenguas vernáculas más flexibles, incluso en matemáticas, que no añaden las estipulaciones euclidianas geométricas y fundamentales a la palabra.
@canned_food No podría estar más en desacuerdo contigo. Darme cuenta de que un espectro de luz es un vector infinitamente dimensional y que nuestra percepción del color proyecta ese vector en un espacio tridimensional fue un verdadero momento eureka para mí (sucedió hace muchos años). Antes de eso, siempre había una serie de preguntas sobre la luz y el color (como la pregunta OP) que no podía entender. Estoy asombrado de que esto nunca me haya sido señalado durante mis estudios universitarios de física.
@jkej: Creo que en parte no se explica en física porque la percepción del color no está realmente en el ámbito de la física, es algo que solo sucede en el ojo y el cerebro. Al observar objetos del mundo real (a diferencia de los puros parches de color que cubre esta pregunta y respuesta), las cosas se complican aún más.
Los cefalópodos pueden usar la distorsión cromática para ver la frecuencia del color como un continuo (similar a cómo percibimos el sonido) en lugar de un punto de 3, 4 o 16 dimensiones: phys.org/news/…
@can-ned_food, "dimensión" es un concepto en álgebra lineal. Es una propiedad característica de un espacio vectorial. Específicamente, es el tamaño máximo de cualquier conjunto de vectores linealmente independientes de ese espacio. El concepto se aplica tanto a la percepción humana del color, donde los colores que percibimos pueden representarse significativamente como vectores 3D, como a los colores físicos, donde cada espectro de potencia posible puede representarse significativamente como un miembro de un espacio funcional (una especie de espacio infinito). -espacio vectorial dimensional).
¿Existe un límite de Planck en la frecuencia de la forma de onda?

La respuesta de Mikael Fremling es excelente, pero aquí hay un poco más de detalle:

La luz que llega a tu ojo es una mezcla de muchas longitudes de onda puras diferentes, todas con diferentes intensidades.

El sensor rojo en su ojo calcula el promedio ponderado de esas intensidades, con pesos que se concentran alrededor de 440thz. El sensor verde calcula un promedio ponderado diferente, con pesos concentrados alrededor de 560 thz, etc. (Este es un ejemplo estilizado; seguramente están concentrados cerca de otras longitudes de onda, no exactamente 440 y 560).

Cada tipo de sensor calcula un número. Tu cerebro interpreta esos tres números como un color.

Hay muchas combinaciones diferentes de intensidades que producen los mismos tres promedios ponderados y, por lo tanto, todas parecen idénticas a su cerebro.

No hay un sensor amarillo en tu ojo. Los sensores en un globo ocular humano se llaman células cónicas y hay tres tipos; "Rojo", "verde" y "azul". Es por eso que nuestras pantallas de computadora y TV a color solo necesitan emisores rojos, verdes y azules.
@jameslarge: Como dije, este es un ejemplo estilizado. Está destinado a explicar el mecanismo, no a precisar los detalles. Pero cambiaré el amarillo por el verde.
@jameslarge sale de la respuesta máxima, es más como verde amarillento, verde y azul violeta. Los nombres propios son S- (corto), M- y L-conos
@jameslarge Ya no los llamamos rojo, verde y azul, principalmente porque lo que solía llamarse conos "rojos" en realidad responde con mayor fuerza al verde amarillento. Llámelos conos de longitud de onda larga, media y corta, o ρ , γ y β . Y su afirmación sobre las pantallas de computadora y TV es una simplificación excesiva: la gama de colores que puede mostrar una pantalla de TV es mucho más pequeña que la gama de colores que puede obtener al filtrar diferentes partes del espectro visible.
@jameslarge: Varillas , por supuesto, no existen. Con una sensibilidad máxima de alrededor de 500 nm (alrededor de 600 THz) y una disminución de alrededor de 640 nm (470 THz), no tienen relevancia para la Pregunta.
@EricTowers, Sí, estoy de acuerdo, y el artículo al que se vinculó también está de acuerdo; los bastones no tienen relevancia para la pregunta. La pregunta era específicamente sobre cómo percibimos los colores.
@jameslarge: Mi experiencia con los láseres rosas (láseres NIR de alta intensidad que excitan las colas gordas de los bastones de longitud de onda larga y apenas excitan los conos L) me dice lo contrario.
@jameslarge: Su afirmación fue "Los sensores en un globo ocular humano se llaman células cónicas", no "Los sensores relevantes para su pregunta se llaman...". Vienen en un exceso de tipos. Aquí se informan 85 variantes del cono L en hombres humanos que tienen cambios de absorbancia máxima de hasta aproximadamente 15 nm. Algunas mujeres son tetracromáticas, expresando dos conos L diferentes en ambos ojos. Otro conjunto de células sensibles a la luz sincronizan el ritmo circadiano.

Las respuestas aquí son correctas, pero no han respondido a su pregunta sobre si otros animales pueden detectar un color tan "puro".

La primera parte complicada de esto es que no hay forma de observar una "onda sinusoidal pura" como una sola frecuencia. Si desea conocer las matemáticas, puede investigar las transformadas de Fourier, pero básicamente el mero hecho de que no puede observar la señal durante un período de tiempo indefinido en realidad provoca la más mínima mancha de las frecuencias. Este efecto es mucho menor que otros factores como el ruido, pero lo señalo porque demuestra que es matemáticamente imposible observar una sola frecuencia de luz. Siempre debes observar una banda. Y, de hecho, esa banda debe tener cierta sensibilidad en todas las frecuencias. Eso es solo la matemática. Podemos hablar de un razonableonda sinusoidal pura, pero hay límites matemáticos que nos impiden observar algo perfectamente.

Con eso en mente, podemos hablar sobre si hay una criatura que pueda observar la banda de "amarillos". 510-540THz es un rango típico de frecuencias al que podemos asignar un color "amarillo" (los rangos reales dependen de las percepciones personales, que están más allá del alcance de esta pregunta). Por lo tanto, puede preguntar si hay un animal que pueda reconocer ondas sinusoidales de 510-540 THz y distinguirlas de una mezcla de rojo y verde que usted y yo podríamos interpretar como amarillo porque somos tricrómatas.

¡Resulta que existe tal criatura! Es el Camarón Mantis . El camarón mantis tiene sensores que son sensibles a 16 bandas diferentes, en lugar de nuestras míseras 3. Sin embargo, el cómic Oatmeal vinculado pierde una limitación interesante del camarón mantis. Los estudios han demostrado que el camarón mantis en realidad no tiene tan buena percepción del color. A diferencia de nosotros, no procesa los colores juntos. No toma los rojos y verdes y descubre qué tan amarillento es el objeto. En cambio, cada banda de color se procesa de forma independiente.

Si bien esto significa que Mantis Shrimp no puede ver el color tan bien como nosotros, sí significa que su estilo de visión coincide exactamente con lo que desea: sensibilidad a una banda de frecuencias.

"No puedo ver el color tan bien como nosotros" es una afirmación subjetiva. Los camarones mantis pueden "ver el color" lo suficientemente bien como para hacer lo que hacen los camarones con la información del color; de lo contrario, habrían evolucionado o se habrían extinguido. Los humanos somos exactamente iguales, en ese sentido. ¡Pero la mayoría de los humanos no "usan" la visión del color para los mismos propósitos que los camarones!
@alephzero Cierto, si tuviera especial cuidado en elaborar una definición de ver bien el color que enfatizara la velocidad de detección sobre la cantidad de colores perceptibles, podría argumentar que el camarón mantis es mejor. Sin embargo, el hecho es que podemos detectar diferentes tonos de color que están más juntos que el camarón mantis.
La respuesta podría usar una imagen como esta physicsclassroom.com/Class/light/u12l2b2.gif . Curiosamente, los ojos humanos deberían poder distinguir el amarillo "puro" de una mezcla de rojo y verde porque la respuesta de los conos azules sería diferente. Sin embargo, no hay idea de si el nervio óptico o el cerebro pueden distinguirlos.
@JollyJoker Sí, el β los conos responden menos al amarillo puro que al rojo + verde; pero considere la diferencia entre amarillo + una pequeña cantidad de blanco y rojo + verde. Ambos estimularán la β conos, y dependiendo de los colores exactos y las intensidades utilizadas, las respuestas de los tres conjuntos de conos a "rojo + verde" pueden ser idénticas a las respuestas a "amarillo + un poco de blanco". El cerebro tiende a ignorar los extraños fragmentos de luz blanca cuando evalúa qué color está viendo.
@DawoodibnKareem Más exactamente, es el sistema visual humano. El trabajo inicial de combinación de señales de conos se realiza en la retina, incluso antes de que las señales lleguen al nervio óptico.
@HWalters Sé que siempre estoy desgarrado cuando surgen preguntas sobre la percepción humana en Physics.SE sobre dónde se debe trazar la línea en nuestra cadena de procesamiento de señales. Demasiado cerca de la retina, y obtendrá respuestas engañosas. Demasiado profundo en el cerebro, y obtienes respuestas realmente extrañas .
@CortAmmon Es precisamente por eso que me gusta la frase "el sistema visual humano"... borra la línea (especialmente cuando ambos lados juegan un papel importante).

Como complemento a las respuestas existentes (excelentes), para abordar el último punto de su pregunta,

¿O hay maquinaria que pueda hacer eso?

la respuesta es sí : se conocen como espectrómetros y le permiten dividir la luz en sus colores componentes hasta resoluciones muy altas, lo que le brinda un resultado que se parece a esto:

Fuente de imagen

Los espectrómetros pueden ser máquinas muy complicadas, pero para ejemplos simples, puede usar un prisma de vidrio triangular o incluso un CD en blanco como rejilla de difracción. − y, de hecho, la fuente de la imagen de arriba tiene un buen tutorial sobre cómo construir un espectrómetro de bricolaje en casa, que mostrará diferencias muy claras entre, por ejemplo, clandlelight, linternas basadas en LED y fuentes de luz incandescente.

un prisma! :-) De Verdad ? Es decir, si mezclo luz roja y verde, y la tiro a través de un prisma, ¿realmente devolvería rojo y verde, y no amarillo?
Por cierto. Pruébelo con la luz solar blanca frente a la luz fluorescente "blanca".
@commonpike Sí, lo hará. La fuente de la imagen también tiene un buen tutorial para construir un espectrómetro lo suficientemente bueno con un CD y una caja de cartón. Otras fuentes de luz interesantes son la linterna de un teléfono inteligente (u otras luces LED blancas, tanto frías como cálidas), las pantallas de teléfonos inteligentes/portátiles y la luz de las velas u otras fuentes térmicas.
@commonpike - Sí, absolutamente lo haría. Es el cerebro humano el que decide que "rojo y verde mezclados" y "amarillo" son lo mismo, no es una propiedad de la luz en sí. Y un prisma no es lo suficientemente inteligente como para tomar la misma decisión.

La luz es infinitamente dimensional (hasta la borrosidad cuántica).

El número de fotones de cada frecuencia de luz es independiente de los fotones de otras frecuencias de luz, incluso las que se encuentran a menor distancia.

Nuestra capacidad para sentir la luz se basa (generalmente) en un sistema de tres pigmentos en nuestros ojos (algunos humanos tienen 4, algunos tienen 2 y algunos tienen 1 o 0). Estos tres pigmentos, más nuestro cerebro, mapean este espacio dimensional infinito en uno tridimensional.

Cuando vemos que "rojo puro" más "verde puro" parece "amarillo", esto significa que cuando excitamos los pigmentos de nuestro ojo con fotones "rojo" y "verde" en cantidades iguales, el resultado es el mismo que si excitó los pigmentos con fotones "amarillos".

Los fotones "rojos" y "verdes" nunca se convierten en fotones amarillos . Tu incapacidad para distinguir rojo+verde de amarillo es, en efecto, una ilusión óptica causada por limitaciones en tu forma de ver.

Una criatura con ciertos tipos de pigmentos diferentes, o más, no confundiría "rojo+verde" y "amarillo"; los dos pueden verse completamente diferentes.

Debido a cómo percibimos la luz, hay colores que podemos ver que no corresponden a ninguna frecuencia única de luz. No hay fotones "marrones", ni hay fotones "blancos". Estos corresponden a ciertas mezclas de fotones en la proyección tridimensional del espacio de color de infinitas dimensiones que es la luz real.

Existen herramientas que nos permiten distinguir entre luz "roja+verde" y "amarilla". El más fácil es un prisma: cada fotón de luz se doblará de manera diferente, por lo que una fuente puntual estrecha de "fotones amarillos" se doblará, mientras que el prisma dividirá "rojo + verde".

Tenga en cuenta que esto no coincide con la mezcla de colores de su clase de arte. La pintura se mezcla por sustracción (cada pigmento absorbe ciertos colores y refleja el resto, y cuando mezclas dos, ambos absorben hasta cierto punto).

Los fotones o la luz se mezclan por adición.

Una gran diferencia es que si mezclas todos los pigmentos, obtienes un marrón fangoso o un negro (mezclar muchos pigmentos puede violar la región donde funciona la aproximación de "absorción combinada", evitando que sea negra). Si mezcla todas sus luces juntas, obtiene blanco (suponiendo que estén en el equilibrio correcto).

Esta es una excelente respuesta, que explica extremadamente bien el fenómeno de la visión del color.
Excepto que la luz amarilla y azul agregada se percibe como blanca (o gris), no verde. La adición de luz verde y roja se percibe como amarilla.
@commonpike Cierto. La mezcla de colores de mi clase de arte de la escuela primaria me ha dejado con las mezclas de colores incorrectas en mi cabeza. La mezcla de fotones cambió a aditivo, se agregó un anéndum sobre cómo metí la pata.
Si comienza con un amarillo lo suficientemente verdoso y un azul lo suficientemente verdoso, de hecho puede obtener luz verde mezclando los dos. Pero para la mayoría de los amarillos y la mayoría de los azules, obtendrá un tipo de color bastante indeterminado cercano al gris o al blanco.

A la pregunta "¿hay animales que puedan distinguir el amarillo puro compuesto del amarillo puro singular":

Sí. Humanos (que usan anteojos). Primero me di cuenta de que podía mirar a través del borde de mis anteojos (y, por lo tanto, a través de un prisma ad hoc ) en espectros que contenían "púrpura" y distinguir entre violeta (405 nm (alrededor de 740 THz) de un diodo láser) y rojo + azul = púrpura espectros El diodo láser tiene un ancho espectral de aproximadamente 1 nm (que corresponde a aproximadamente 2 THz), por lo que es una fuente de luz real relativamente pura. El rojo + azul eran varios fluoróforos orgánicos, por lo que no eran tan espectralmente puros.

No hay nada especial sobre "púrpura" en esta historia. Esto funcionaría bien para amarillo versus rojo + verde = amarillo.

¿Existe el amarillo puro en variaciones que no podemos discernir? [duplicar]
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