Primero, necesitamos saber cuánto cambio es necesario para ser perceptible. Según el número de colores distinguibles por el ojo humano, 7 millones de colores es una estimación promedio entre varias autoridades (M son millones).
Ahora necesitamos saber cuál es el rango de longitudes de onda sobre las cuales podemos percibir esos 7M colores. El espectro visible varía de 380 a 740 nanómetros (la misma fuente que la anterior). Eso significa que podemos detectar colores que difieren en un mero (360 / 7M) nanómetros en longitud de onda, o 51 femtómetros.
Como dijiste, el cambio de color es causado por el efecto Doppler, que es lineal en operación. El cambio de color representa un cambio en la longitud de onda (o frecuencia). Y el cambio se debe simplemente al movimiento de la fuente entre la emisión de frentes de onda sucesivos. Las fuentes que se acercan exhiben un acortamiento de la longitud de onda (o mayor frecuencia), mientras que las fuentes que retroceden exhiben un alargamiento de la longitud de onda (o menor frecuencia).
- ¿Es posible crear botones personalizados en Word de diferentes colores de palabras?
- ¿Por qué cambia el color de mi cabello cuando veo una distancia diferente?
- ¿Por qué unicode no tiene caracteres de control para el color?
- ¿Cómo podemos ver el morado ya que es una longitud de onda más corta que el azul?
- ¿Cuál es el tono más puro de naranja?
Así que calculemos el diferencial representado por una contracción de 51 femtómetros en longitud de onda. Usando el medio de los espectros visibles, eso sería (51 x 10 ^ -15) / (560 x 10 ^ -9). Eso es igual a 0.91 x 10 ^ -7. Podemos redondear eso a 10 ^ -7 por conveniencia. (Consulte Notación científica si no está familiarizado con las formas de notación anteriores).
Entonces multiplicamos la velocidad de la luz por 10 ^ -7, siendo la velocidad de la luz 3 x 10 ^ 8 m / s. El resultado es 3 x 10 ^ 1 o 30 m / s. Pero soy estadounidense, así que convierta eso (Google) en una medida convenientemente antigua para que sepa de qué estamos hablando, lo que produce 67 mph.
Ahora el sentido común ve un problema aquí, ya que nunca he escuchado a nadie comentar que han visto cambios de color en un escenario mundano, sin embargo, eso es exactamente lo que tenemos en 67 mph. Bueno, he revisado tres veces las matemáticas. Y me fue bien en la universidad en mecánica clásica, así que tengo mucha confianza en mis ecuaciones.
Creo que el problema aquí es que las cifras originales sobre discriminación de color se refieren a condiciones ideales de observación. Estos incluirían un objetivo que probablemente no esté a más de un brazo de distancia. Y la tarea que se les pidió a los participantes experimentales probablemente fue comparar dos muestras estáticas y concluir si eran “iguales” o “diferentes”. Pero ese experimento no se puede adaptar convenientemente para incorporar una de las muestras que viajan directamente hacia el observador a 67 mph mientras está tan cerca del observador como la muestra estática. De hecho, no está claro que se pueda organizar en absoluto, porque la distancia afecta la percepción del color debido al color desaturado del aire. (Y la llamada de la pregunta parece preocupada por las observaciones en condiciones del “mundo real”).
Así que no creo que hayamos aprendido mucho más allá del hecho de que incluso las preguntas aparentemente “fáciles” pueden involucrar consideraciones inesperadamente complejas, especialmente cuando la pregunta requiere un escenario del mundo real.
Ahora creo que necesitamos describir un escenario mundano específico en el que hacer la pregunta. Entonces necesitamos saber cuál es la capacidad de discriminación de color de una persona promedio en ese escenario, considerando (1) la duración disponible para una observación significativa, (2) niveles de iluminación reales, (3) temperatura de color y (4) equilibrio espectral de la iluminación , y (5) distancias de observación. Cada uno de estos factores influye en cómo percibimos el color, algunos profundamente. También necesitaríamos (6) compensar el hecho de que solo un esquema de iluminación exótico eliminaría la tendencia a cambiar los ángulos de iluminación a medida que el objeto atravesaba la escena. También deberíamos confirmar (7) que los ángulos cambiantes de observación no afectan nuestra percepción del color. Muchos acabados del mundo real exhiben cambios de color con un ángulo de observación cambiante (quizás incluso la mayoría al nivel de discriminación que nos preocupa). Tales acabados se llaman anisotrópicos. De hecho, sospecho que 5 y 6 representan problemas muy difíciles ya que involucran variables dinámicas, a diferencia de los valores estáticos descritos en 1 a 4. Y me pregunto si 7 no es un fenómeno / problema tan extendido en escenarios del mundo real que enmascara constantemente alguna esperanza de detectar cambios de color Doppler comunes. En efecto, por lo tanto, nos vemos obligados a buscar un cambio Doppler tan grande que podamos descartar la contribución de 5 a 7 como explicaciones (después de todo, los cambios de color debido al movimiento relativo son muy comunes, pero se atribuyen de manera consistente y completa a los no Doppler efectos, y con razón). Pero no puedo comenzar aquí y ahora para calcular qué tan grande sería el turno que necesitaríamos.
Pero mantendré la conclusión de que un objeto que viaja 67 mph cambia de color lo suficiente como para ser percibido por una persona en circunstancias ideales de laboratorio si los colores estáticos y en movimiento se presentan con precisión en muestras de color estáticas de lado a lado. No es que esto sea práctico, porque grabar y reproducir colores con ese nivel de precisión supera con creces las capacidades de grabación y reproducción de las tecnologías que conozco.
Entonces, ¿por qué es tan fácil escuchar el efecto Doppler en entornos mundanos? Por un lado, la comparación de sonido “lado a lado” en realidad está bien servida por la presentación secuencial. Y el oído humano es bastante sensible a la pureza tonal. Además, cuando un tren pasa a una velocidad no muy común de 67 mph, esto en realidad representa un cambio de percepción lejos de ser mínimo. En parte, porque el tren que cruza su camino pasa de acercarse a casi 67 mph a retroceder a casi -67 mph. Ese cambio de velocidad de 134 mph representa un cambio del 18%, dado que el sonido viaja a solo 761 mph. El cambio de color calculado anteriormente fue de muchos órdenes de magnitud menos sustancial.
Perdón por la respuesta larga, pero pensé que obtendría un valor mucho más alto que 67 mph para mi respuesta inicial y no tendría que rechazar una horda de aspectos del problema del “mundo real”.
Pensamientos posteriores.
También necesitamos controlar el (8) deslumbramiento, (9) reflexiones y (10) los efectos de polarización al intentar idear una ocasión para ver el cambio de color Doppler en un escenario del mundo real. Tantas preocupaciones para descartar contradicen casi por completo la idea misma de que el escenario sea “mundo real”.
Si esto se puede hacer sin ayuda en un escenario del mundo real, sospecho que la situación debería ser “exótica” (lo que en sí mismo puede exceder el llamado de la pregunta). Quizás el movimiento podría ser oscilatorio, en lugar de una trayectoria sostenida. Y tal vez la oscilación en el efecto Doppler resultante podría enmascararse con una luz estroboscópica o un disco ranurado giratorio, por lo que solo se presentó una dirección de la oscilación al observador. Entonces, los objetos estáticos y en movimiento podrían permanecer equidistantes del observador, eliminando las preocupaciones 1 y 5-7. Pero la oscilación aún tendría requisitos exigentes. Necesitamos la oscilación para presentar una velocidad constante dentro de las breves pero recurrentes “ventanas” de observación. Estoy proponiendo un patrón sinusoidal a la velocidad que tiene mesetas en la parte superior de cada onda y en la parte inferior de cada canal. Esa no es una oscilación típica. Tal vez podría ser conducido por una leva cuidadosamente diseñada (aunque el exceso de recorrido sin conducir sería una preocupación).
