Espectro Visible

El espectro visible, en física, es la parte del espectro electromagnético que cae entre el rojo y el violeta incluyendo todos los colores perceptibles por el ojo humano que dan vida al fenómeno de la luz, como la gama de colores que se observa cuando la luz blanca se dispersa por medio de un prisma. La longitud de onda de la luz visible en el aire es de aproximadamente 390 a 700 nm; las longitudes de onda correspondientes en otros medios, como el agua, disminuyen proporcionalmente al índice de refracción. En términos de frecuencias, el espectro visible varía entre 430 (rojo oscuro) y 770 (Violeta) T Hz. El ojo humano tiene en promedio su sensibilidad máxima alrededor de la longitud de onda de 556 nm (aproximadamente 540 THz) del espectro electromagnético, correspondiente al color amarillo citrino.

Los primeros estudios del espectro visible fueron realizados por Isaac Newton, en su tratado titulado Opticks, y por Goethe, en el ensayo The Theory of colors, aunque las observaciones anteriores fueron hechas en este sentido por Ruggero Bacone, cuatro siglos antes de Newton. Newton usó por primera vez el término espectro (del latín spectrum, que significa "apariencia" o " aparición ") , en una impresión de 1671, donde describió sus experimentos ópticos. Observó que cuando un haz de luz golpeaba una superficie de un prisma de vidrio en un cierto ángulo, parte del haz se reflejaba, mientras que la parte restante pasaba a través del prisma y salía descompuesta en bandas de colores. Newton hipotetizó que la luz estaba compuesta de partículas de diferentes colores, y que cada color viajaba con su propia velocidad, entre el rojo (el más rápido) y el violeta (el más lento). Como resultado, cada color sufrió refracción de una manera diferente, cambiando la trayectoria y separándose de los demás. Newton dividió así el espectro en siete colores diferentes: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. La elección de los Siete colores no se basó en motivos científicos, sino filosóficos, en particular en la teoría esotérica de la conexión entre los colores, las notas musicales (siete), los planetas (entonces se creía que eran siete) y los días de la semana (siempre siete). El ojo humano, por otro lado, solo logra con dificultad distinguir el índigo del azul y el violeta, un hecho que ha llevado a muchos a creer que deben eliminarlo de la gama de colores del espectro. Johann Wolfgang von Goethe disputó las conclusiones de Newton, atribuyendo al Prisma la descomposición de la luz en los diferentes colores del iris, y proponiendo una descripción cualitativa del fenómeno: los colores no están contenidos en el blanco, sino que surgen de la interacción de la luz con la oscuridad, es decir, de polaridades opuestas. Goethe experimentó, de hecho, que no es suficiente pasar un haz de luz blanca a través de un prisma para obtener los colores, sino que estos se hacen visibles solo a lo largo de los bordes de una tira o un parche de color negro, que previamente se ha dibujado en la pared el objeto de la observación, o en el que se proyecta radio. De esta manera se obtienen dos tipos de espectro: incluso el filósofo idealista Georg Wilhelm Friedrich Hegel, al lado de Goethe, destacó que el prisma no es un instrumento neutral, sino que es la causa de la aparición de las diferentes ofuscaciones de luz llamadas "colores" , enumeradas arbitrariamente por Newton como siete:.

La onda electromagnética en el vacío siempre viaja a la misma velocidad; en presencia de otros medios, viaja a una velocidad más baja, y la relación entre las dos velocidades se denomina índice de refracción del medio. Este índice depende de la frecuencia de la onda de luz y dado que la luz está compuesta de diferentes frecuencias electromagnéticas, se dispersará en el paso del vacío (o aire) a otro medio. El agua y el vidrio son materiales excelentes para experimentar este fenómeno: un prisma de vidrio, como se ha visto antes, hace visible el espectro óptico, mientras que el arco iris es el ejemplo ideal de la refracción natural de la luz en el agua. La radiación con una longitud de onda más corta (y, por lo tanto, una frecuencia más alta) son los rayos ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma; aquellos con una longitud más larga (y una frecuencia más baja) son las ondas infrarrojas, de microondas y de radio. Todas estas radiaciones tienen la misma naturaleza, de hecho todas están compuestas de fotones. El espectro visible representa la parte central del espectro óptico que también incluye el infrarrojo y el ultravioleta. El espectro visible no contiene como se podría pensar todos los colores que el ojo y el cerebro pueden distinguir: marrón, rosa, magenta, por ejemplo, están ausentes, ya que se obtienen de la superposición de diferentes longitudes de onda. Las longitudes de onda visibles ocupan la llamada "ventana óptica" , una región del espectro electromagnético que puede atravesar la atmósfera de la tierra sin ser perturbada (aunque como se sabe el azul se difunde más que el rojo, dando al cielo su color característico). También hay "ventanas" para el infrarrojo cercano (Nir), medio (MIR) e infrarrojo lejano (FIR), pero están más allá de las capacidades de percepción humana. Algunas especies animales, como las abejas, pueden "ver" en diferentes regiones del espectro electromagnético, en este caso el ultravioleta, para facilitar la búsqueda de néctar de flores, que luego tratará de atraer a los insectos que muestran "invitando" precisamente en esas longitudes de onda. Dado que un detector IR debe ser más frío que la radiación a detectar (ver los del Telescopio Espacial Hubble, enfriado con helio líquido mientras está en el espacio exterior), cualquier receptor IR en un ojo interno estaría cegado por la sangre y el cuerpo mismo de la serpiente, por esta razón el animal tiene receptores térmicos en la piel a los lados de oscuro En el otro extremo del espectro algunas serpientes no ven infrarrojo porque, a pesar de ser animales de sangre fría, su retina todavía estaría más caliente que el cuerpo para ver. Los colores del arco iris en el espectro incluyen todos aquellos colores que son producidos por un haz de luz visible, de una longitud de onda precisa (haz monocromo o puro). Aunque el espectro es continuo y no hay "saltos" claros de un color a otro, todavía se pueden establecer intervalos aproximados para cada color. Las pantallas a color modernas (que se encuentran en monitores de computadora o televisores, por ejemplo) utilizan solo rojo, verde y azul, que sirven para "aproximar" los otros colores del espectro también. En la ilustración a un lado, puede ver los rangos en los que se utilizan estos tres colores.

El estudio de objetos basados en el espectro de luz visible que emiten se denomina espectroscopia; un importante campo de investigación de la espectroscopia, que se encuentra en la astronomía, donde es fundamental para el análisis de las propiedades físicas de los cuerpos celestes. En general, la espectroscopia astronómica utiliza rejillas de difracción con alta potencia de dispersión, para lograr una resolución muy alta. De esta manera los elementos químicos que componen el cuerpo celeste pueden ser detectados a través de las líneas de emisión y absorción; el helio fue descubierto precisamente a través del análisis espectroscópico de la luz solar. Al medir también el desplazamiento de las líneas espectrales, se puede derivar el valor del desplazamiento a rojo o el desplazamiento a azul del objeto. El primer planeta extrasolar fue descubierto analizando tal desplazamiento, que fue causado por variaciones en la velocidad de la estrella (influenciada gravitacionalmente por el planeta) del orden de unos pocos metros por segundo.

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