Quais situações se baseiam nas cores relacionadas à reflexão seletiva da luz?

A percepção das diferentes cores que enxergamos se dá, basicamente, por meio de dois fenômenos distintos cuja origem pode ser química ou física. A cor química tem como base o princípio de absorção e reflexão, enquanto a cor física (ou estrutural) se baseia no princípio de redirecionamento da luz. Ambos são comumente observados na natureza e dão a alguns organismos colorações impressionantes, que em muitos casos podem estar relacionadas com a camuflagem.

Destaques:

• As cores podem ser formadas por processos químicos ou físicos;
• A cor química é formada pela reflexão de um determinado comprimento de onda luminosa (e absorção dos demais);
• A cor física (ou estrutural) é formada pelo redirecionamento dos comprimentos de onda luminosa;
• As diferentes cores da natureza podem estar relacionadas com a camuflagem em determinados organismos;
• A cor azul é rara na natureza e em muitos casos é resultado de fenômenos físicos.

Feixes de luz branca (como os emitidos pelo Sol) são compostos por ondas eletromagnéticas de diferentes comprimentos e cada uma das cores percebidas por nós possuem um comprimento de onda eletromagnética específico. O olho humano é capaz de perceber um espectro de cores com ondas entre 400 a 700 nanômetros. A combinação de todas as faixas do espectro resulta na percepção da cor branca, enquanto sua ausência resulta na cor preta. As diferentes cores são percebidas quando uma luz branca ilumina os objetos e é parcialmente absorvida (e/ou desviada) por eles e refletida diretamente apenas no comprimento referente à cor observada.

Representação do espectro de luz visível e as faixas de comprimento de ondas referentes a cada cor. Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/espectro-eletromagnetico.htm

Exemplo de como a cor azul é percebida em um objeto iluminado por luz branca. Fonte: http://www.geocities.ws/saladefisica8/optica/cor.html

É fácil imaginar esse princípio quando pensamos em objetos e como podemos alterar as suas cores usando tintas, mas você já se perguntou como existem diferentes cores na natureza?

De forma geral, encontramos as duas categorias de cores nos organismos que revelam as cores através de pigmentos (químicas) ou microestruturas (físicas). Os pigmentos são moléculas produzidas pela maioria dos seres vivos (bem comuns nas plantas) e mudam a cor da luz transmitida ou refletida através da absorção seletiva em um determinado comprimento de onda. Neste sentido, os pigmentos são compostos que absorvem parte do espectro da luz visível incidente e por isso enxergamos somente a fração não absorvida e, portanto, refletida. Eles funcionam basicamente como as tintas no exemplo dado anteriormente que, inclusive, muitas vezes têm como base os pigmentos produzidos por organismos. Já as cores estruturais são resultado de efeitos ópticos gerados por estruturas nanométricas superficiais. Essas estruturas muito pequenas não absorvem as cores, mas redirecionam as ondas para diferentes direções. Com isso, essas cores mudam dependendo de onde observamos, sendo que a cor que captamos depende da interação da luz incidente com a superfície iluminada.

Vários insetos, principalmente de cor esverdeada, perdem a coloração progressivamente, tornando-se amarelados depois de algum tempo (fenômeno bem comum em gafanhotos e esperanças). Eles são exemplos de organismos com coloração química e isso acontece porque, depois de morto, os pigmentos do inseto podem se alterar ou degradar, deixando de absorver os mesmos comprimentos de onda.

Já o brilho metálico, geralmente azul-esverdeado, que observamos em vários besouros, não é resultado da presença de pigmentos sendo, portanto, um exemplo de coloração estrutural; por isso mesmo, esses animais mantêm sua coloração por muito tempo, mesmo depois de mortos. Existem vários tipos de mecanismos que provocam a iridescência nos besouros, mas o processo mais comum e mais bem estudado é chamado de “refletor em multicamadas”. O exoesqueleto (ou seja, a camada mais externa) dos insetos é formada por várias faixas sobrepostas de quitina. Durante a formação do tegumento, são secretadas diversas camadas finas desse material com diferentes espessuras. Isso causa modificações em como a luz atravessa o tegumento, alterando seu índice de refração, e influenciando em como enxergamos as cores. Esse padrão intricado produz uma coloração metálica. Outra curiosidade bem bacana é que, dependendo do espaço entre as camadas de quitina, uma ou mais cores podem ser vistas. A maior parte dos besouros metálicos apresenta a cor verde que, especula-se, pode ter função de camuflagem.

Exemplo de como a diferença nas nanoestruturas da carapaça dos besouros resulta na percepção de cores distintas. Fonte: Saranathan et al. Structural Diversity of Arthropod Biophotonic Nanostructures Spans Amphiphilic Phase-Space. 2015.

Em geral, a cor azul é muito rara no meio ambiente e, aparentemente, produzir pigmentos dessa cor naturalmente é uma tarefa tão complicada que pouquíssimos animais conseguem, de fato, fazê-la. Apesar disso, vários organismos, ao longo de milhares de anos de evolução, encontraram uma solução “mais simples” e exibem estruturas de cor azul graças à coloração estrutural. A coloração da asa dos lepidópteros (mariposas e borboletas) está somente nas escamas (aquela poeirinha que esses animais soltam quando tentamos tocá-los) e, para a vasta maioria desses belos animais, as escamas vistas como azuis não apresentam nenhum pigmento. Na verdade, a coloração azul que observamos na asa desses insetos vem da arquitetura da escama. O formato das escamas permite que somente a luz azul seja refletida, enquanto os outros comprimentos de onda são redirecionados para outras direções, fazendo com que ela seja interpretada visualmente como azul. Quando essas asas são embebidas em álcool, o índice de refração das escamas azuis se modifica, e enxergamos uma asa com coloração completamente diferente. E essa engenhosidade não para por aí: os olhos humanos (da cor azul, é claro), e as penas azuladas do pavão, também apresentam a mesma estratégia!

Exemplos de organismos que apresentam a cores azuladas utilizando a cor estrutural. Fonte: Evan Leeson/Bob Peterson/lowjumpingfrog/Look Into My Eyes/Flickr

Ciência et al: Paula Raile Riccardi

sobre a autora

Fontes consultadas:

http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/352301.pdf

https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2113854/mod_resource/content/0/Seminario%20_Cor%20estrutural%20-%20resumo.pdf

https://www.facebook.com/itsokaytobesmartpbs/videos/2036487256608697/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2586663/

(Editoração: Viviane Santana, Eduardo Borges, Vinicius Anelli)

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O que é reflexão seletiva da luz?

Como ocorre a reflexão das cores?