La Medición del Color con los Espectrofotómetros

Los atlas: los primeros intentos de clasificación del color

Los primeros estudios sobre el color, que condujeron a una primera clasificación, tuvieron como protagonistas los atlas, como por ejemplo los sistemas MUNSELL y NCS. Estas auténticas recopilaciones de variaciones de tonalidad catalogan los colores desde el punto de vista de la claridad u oscuridad, la tonalidad y la saturación.

Sin embargo, con el paso del tiempo, su utilización mostró diversas limitaciones, ya que no resolvían completamente el problema de la subjetividad de la percepción humana y pronto resultaron inadecuados para satisfacer necesidades cada vez más específicas de control y formulación del color en el ámbito industrial

Esto hizo que aumentara la necesidad de medir el color con instrumentos que pudieran hacer referencia a escalas colorimétricas objetivas.

Los iluminantes: la primera constante en la medición del color

Según la teoría ondulatoria, capaz de explicar los fenómenos macroscópicos relacionados con la luz, la luz es un conjunto de ondas electromagnéticas que pueden clasificarse mediante su longitud de onda.

Entre todas las ondas electromagnéticas existentes, el ojo humano únicamente puede percibir aquellas con longitudes de onda comprendidas entre 400 y 700 nm. La evaluación de la energía de cada fuente monocromática presente dentro de este intervalo constituye el Espectro visible del color.

Las diferentes frecuencias identifican los distintos colores: en los extremos, las frecuencias más altas corresponden al violeta, mientras que las más bajas corresponden al color rojo.

Cada iluminante, ya sea natural o artificial —luz diurna, lámparas incandescentes, fluorescentes o LED— posee una huella constante en términos de distribución energética, que puede trazarse y cuantificarse dentro del espectro visible y, por tanto, sistematizarse en una tabla universalmente válida.

El ojo: la segunda constante en la medición del color

Para medir el color objetivamente, es necesario considerar únicamente lo que percibe el ojo, dejando de lado el posterior procesamiento cerebral de las señales ópticas, que es la causa de la subjetividad.

El ojo, por tanto, representa un elemento fundamental en la medición del color.

El ojo humano cuantifica la luz percibida gracias a dos tipos de receptores:

• Los bastones: distribuidos por gran parte de la retina, perciben la variación de la energía general dentro del ojo, pero no son capaces de distinguir las variaciones cromáticas —visión en blanco y negro—.
• Los conos: presentes en la fóvea, una zona mucho más pequeña situada casi en el centro de la retina, son sensibles a determinadas variaciones de intensidad cromática. Existen tres tipos diferentes de conos, sensibles respectivamente a las variaciones de azul, verde y rojo.

Los colores percibidos son, por tanto, una combinación aditiva de estas tres cromaticidades.

El ojo, mediante el iris, un auténtico diafragma capaz de abrirse y cerrarse, regula la cantidad de energía entrante para obtener las condiciones óptimas de visión.

Cuando el entorno genera suficiente energía luminosa, el ángulo cónico formado por el diámetro del iris respecto a la distancia de la retina concentra gran parte de la energía en la fóvea y, por tanto, en los conos. En este caso, la visión de los objetos es de tipo cromático.

Una vez estimado el intervalo óptimo del ángulo cónico —2°-10°—, es posible calcular, para cada fuente monocromática del espectro, la sensibilidad del ojo a los tres componentes azul, verde y rojo.

Por término medio, esta respuesta a los colores percibidos puede considerarse constante y, por tanto, es posible calcular e introducir en una tabla los valores que representan esta sensibilidad.

La materia: la única variable del sistema del color

La materia puede absorber, transmitir o reflejar la luz, dispersándola en diferentes direcciones, hacia el interior y el exterior, y también es capaz de absorber selectivamente determinadas fuentes monocromáticas, que normalmente son emitidas por una fuente luminosa con niveles de energía equivalentes y de forma combinada.

Si un objeto absorbe toda la luz, será percibido como negro. Si, por el contrario, refleja toda la luz, todas las fuentes monocromáticas se combinarán formando un conjunto equilibrado y neutro, y el objeto se percibirá como blanco —luz neutra—. Si una parte o toda la luz atraviesa el objeto, percibiremos una transparencia más o menos pronunciada.

Al absorber únicamente algunas fuentes monocromáticas y no otras, la materia provoca el fenómeno físico que percibimos como color.

Por tanto, la única variable del sistema del color es el material del que está compuesto el objeto, que absorberá, reflejará o transmitirá los rayos luminosos en diferentes porcentajes, generando el color percibido.

Desde un punto de vista numérico, es posible cuantificar qué cantidad de la luz blanca incidente es reemitida por un cuerpo u objeto, proporcionando una huella cromática.

El espectrofotómetro: las diferentes modalidades de medición

Para obtener valores objetivos que proporcionen una idea del color del objeto, es necesario considerar la interacción de los tres elementos —ojo, luz y materia— para crear un sistema reconocido universalmente.

De este modo, se han elaborado tablas que proporcionan, para cada nanómetro del espectro, la medición de la cantidad de energía correspondiente a cada iluminante natural o artificial.

También se han creado tablas que establecen la sensibilidad media del ojo a las tres energías cromáticas percibidas para cada nanómetro del espectro, disponibles para los dos ángulos cónicos extremos —2° y 10°—.

Teniendo en cuenta, por tanto, que la única variable en juego sigue siendo el material del objeto, será posible obtener el color correspondiente partiendo de este.

Sin embargo, partir del objeto significa tener que utilizar un instrumento como el espectrofotómetro, capaz de medir cómo interactúan con la luz un material y sus propiedades específicas.

Mediante la descomposición de la luz en diferentes longitudes de onda comprendidas dentro del espectro visible, el instrumento puede medir la intensidad de cada una de ellas y registrar los datos mediante fotodiodos, obteniendo mediciones precisas incluso con intervalos reducidos de longitud de onda.

La cuantificación de las intensidades reemitidas se obtiene descomponiendo y midiendo la luz que incide sobre el material, descomponiendo y midiendo la luz reemitida o transmitida por el material y relacionando estas dos mediciones para cada punto de medición.

Por consiguiente, la relación entre la luz emitida por el iluminante y la detectada por la sonda en cada punto considerado entre 400 y 700 nm genera una huella de color.

Como se ha mencionado, el espectrofotómetro puede funcionar en dos modalidades diferentes:

• Por reflexión: se utiliza cuando la luz no atraviesa el objeto. En este caso, la luz incide sobre el objeto y se refleja. La parte reflejada de este haz de luz es recogida y medida por la sonda del espectrofotómetro.
• Por transmisión: se utiliza para objetos transparentes, es decir, cuando la luz atraviesa el objeto y es medida por una sonda situada en el lado opuesto. La diferencia entre la energía inicial y la energía medida también proporciona el nivel de transparencia del objeto y la cantidad de energía absorbida durante el paso.

¿Quieres saber más sobre cómo funciona un espectrofotómetro? Lee también «Para qué sirve y cómo funciona el Espectrofotómetro»

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