¿Qué determina el color, la longitud de onda o la frecuencia?

El color lo define el ojo, y solo indirectamente a partir de propiedades físicas como la longitud de onda y la frecuencia. Dado que esta interacción ocurre en un medio de índice de refracción fijo (el humor vítreo de su ojo), la relación frecuencia/longitud de onda dentro de su ojo es fija.

Fuera de tu ojo, la frecuencia se mantiene constante y la longitud de onda cambia según el medio, por lo que diría que la frecuencia es lo que más cuenta. Esto explica por qué el color de los objetos no cambia cuando los miramos bajo el agua (transparente) ($n=1.33$) o en el aire ($n=1$).

Para casi todos los detectores, en realidad es la energía del fotón el atributo que se detecta y la energía no es cambiada por un medio refractivo. Así que el "color" no cambia con el medio...

Como dijo FrankH, en realidad es la energía la que determina el color. La razón, en resumen, es que el color es un fenómeno psicológico que el cerebro construye a partir de las señales que recibe de los conos de la retina del ojo. Esas señales, a su vez, se generan cuando los fotones interactúan con proteínas llamadas fotopsinas . Las proteínas tienen diferentes niveles de energía correspondientes a diferentes configuraciones, y cuando un fotón interactúa con una fotopsina, es la energía del fotón la que determina qué transición entre los niveles de energía tiene lugar y, por lo tanto, la fuerza de la señal eléctrica se envía al cerebro.

Nota al margen: publiqué una respuesta bastante detallada pero subestimada (al menos eso pensé) a una pregunta muy similar en reddit hace unos días. Podría editarlo aquí si lo encuentras útil.

Los experimentos de refracción muestran que es la frecuencia la que determina el color. Cuando un haz de luz cruza el límite entre dos medios cuyos índices de refracción son$(n_1,n_2)$, su velocidad cambia$(v_1=\frac{c}{n_1}; v_2=\frac{c}{n_2})$, su frecuencia no cambia porque está fijada por el emisor, por lo que su longitud de onda cambia:$\lambda_1=\frac{v_1}{f};\lambda_2=\frac{v_2}{f}$. Ahora, es un hecho experimental que la refracción no afecta el color, por lo que se puede concluir que el color depende de la frecuencia.

Aquí está mi adición. Muchas de las respuestas anteriores utilizan el argumento erróneo de que la frecuencia es la cantidad determinante, sobre la base de que el mismo objeto visto en diferentes medios parece tener el mismo color.

Esto no tiene sentido, ya que la luz tiene que viajar a través del humor vítreo (con índice de refracción de 1,33) inmediatamente antes de llegar a la retina. Por lo tanto, la luz de una frecuencia determinada también llegará a la retina con exactamente la misma longitud de onda, independientemente del medio por el que haya viajado la luz para llegar allí.

No: la respuesta debe basarse en la fisiología de los receptores. Sin embargo, ofrezco un experimento obvio a favor de la frecuencia en lugar de la longitud de onda. Durante una vitrectomía, el humor vítreo se reemplaza temporalmente con otras sustancias, a menudo aire u otros gases con un índice de refracción completamente diferente. En ninguno de los pocos artículos que he leído, a menudo para el beneficio del paciente (por ejemplo , aquí ) se mencionan cambios drásticos en la percepción del color como uno de los efectos secundarios temporales.

Por lo tanto, deduzco que dado que la frecuencia de la luz es invariable, pero su longitud de onda cuando llega a la retina podría cambiar en un 30%, debe ser la frecuencia la que determina la percepción del color.

TL; DR: La frecuencia de una onda de luz no cambia de medio a medio, mientras que la velocidad de la luz (y, por lo tanto, la longitud de onda) sí lo hace. Al conocer la frecuencia de una onda EM, sabrá su color en cualquier medio.

Sobre la base de las respuestas anteriores, los hechos son: el color está determinado por la energía de la onda EM que llega a su globo ocular. La energía se define como$E = hf$, dónde$h$es la constante de Planck y$f$es la frecuencia de la luz.

Por lo tanto, el color de una onda EM se define por su frecuencia. En otras palabras, medir la frecuencia de una onda EM es suficiente para identificar el color de la luz o el tipo de onda EM que es. Esto se opone a medir la longitud de onda, que conocería cuál es el índice de refracción del medio en el que se midió la longitud de onda para determinar qué color de luz o tipo de onda EM es la onda EM.

Nota: aunque$f$se puede definir por$v/l$, dónde$v$es la velocidad de una onda EM en un medio y$l$es la longitud de onda en un medio, al cambiar de medio la única constante es la frecuencia de la onda.

Un ejemplo de por qué la frecuencia es el factor definitorio: cuando arrojas un ladrillo rojo a una piscina, la longitud de onda de la onda EM que lleva el color del objeto varía. Si tuviera que medir la longitud de onda que lleva el color del ladrillo, esa información sería inútil o engañosa para identificar el color del ladrillo a menos que supiera el índice de refracción (velocidad de las ondas EM) del medio en el que estaba midiendo. Por otro lado, medir la frecuencia de la onda EM que lleva el color del ladrillo a cualquier parte sería suficiente para determinar si el color del ladrillo es rojo, ya que no cambia independientemente del medio en el que se encuentre la onda EM.

De esto, podemos concluir que el color que vemos depende de la frecuencia de la onda EM. (La onda simplemente tiene una cierta longitud de onda a esa velocidad de onda EM determinada por el medio en el que se encuentra la onda).

En realidad, hay algo importante que falta en todas estas respuestas. El color está determinado por la respuesta del ojo humano, no por la energía o la frecuencia. Para obtener la gama completa ('gama') de colores, necesito una combinación de luz roja, verde y azul (de ahí las pantallas RGB) y las primarias pueden tener frecuencias diferentes. Es decir, un sistema RGB puede tener una frecuencia para el rojo, mientras que otro tiene una frecuencia algo diferente para el rojo, siendo el único requisito estricto y rápido que ambos elijan esa frecuencia en algún lugar del rango rojo. Pero la elección afecta a la gama.

Ahora dije "ojo humano", pero por supuesto, otros animales también ven colores. Las abejas ven colores en el ultravioleta. Pero, por supuesto, no tenemos idea de cómo se ven los colores ultravioleta para ellos, solo que los ven y pueden distinguir tonos de ellos.

Wikipedia tiene mucha información adicional buena sobre esto, pero está dispersa en varios artículos. Probablemente http://en.wikipedia.org/wiki/Color_theory#Color_abstractions es el mejor punto de partida. Para obtener algo mucho más completo y técnico, consulte las excelentes Preguntas frecuentes sobre el color de Poynton en http://www.poynton.com/ColorFAQ.html

La luz atraviesa el globo ocular (mucho más grande que las longitudes de onda de la luz visible a escala nanométrica) antes de llegar a la retina.

Dónde$\lambda$es la longitud de onda,$f$es la frecuencia,$v$es la velocidad de la luz,$c$es la velocidad de la luz en el vacío y$n$es el índice de refracción. Ya que ambos$c$y$n$son constantes hay una frecuencia fija para cualquier longitud de onda dada. La energía de un fotón incidente también es fija, según la ecuación de Planck:$E=hf$dónde$E$es energía y$h$es la constante de Planck.

En este caso, una medida de$E$,$\lambda$o$f$es una medida de los tres.

Creo que es la longitud de onda. Pero entonces la longitud de onda y la frecuencia están relacionadas. Las ondas más largas tienen una frecuencia más pequeña y viceversa.

Como se sugiere, el color es una construcción humana (o animal) sin un significado específico para la onda de luz (radiación EM)

En mi opinión, porque la frecuencia determina la categoría principal de radiación EM como: ondas de radio, microondas, infrarrojos, etc. Dentro de cada categoría puede acceder a un rango preciso de longitud de onda. Entonces, los colores son toda la combinación de frecuencia en el rango de 428 THz - 749 THz y longitud de onda en el rango de 700 nm - 400 nm.

La frecuencia de la luz y la longitud de onda son inversamente proporcionales con una constante que es la velocidad de la luz (constante en el vacío). Ambos describen básicamente el mismo color dentro del espectro, cuando la luz atraviesa un medio con un índice de refracción, su velocidad cambia y afecta la relación de frecuencia a longitud de onda. Lo que realmente importa es la energía transportada por la luz cuando llega a la retina del ojo y sus células nerviosas sensibles a la luz. Estas células se estimulan con cierta fuerza y ​​eso crea un estímulo que se propaga al cerebro para la interpretación del esquema de color. La interpretación adicional de la relación entre la longitud de onda y la frecuencia tendrá que incorporar la relatividad especial donde un observador está con la luz del exterior y/o la interpretación cuántica de onda como partícula de longitud de onda. Pero verdaderamente todas estas son solo interpretaciones mientras que el verdadero conocimiento se define en el absolutismo. La declaración verdadera se puede afirmar como "solo existe el Átomo y todo lo demás si la opinión" o en una forma más precisa "solo existe Dios y todo lo demás si la opinión"...