Espectro de luz - EcuRed (2023)

Espectro de luz.(del latín lux, lucis) a la radiación electromagnética que puede ser vista por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el rango de radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que el término luz visible denota radiación en el espectro visible.

Generalidades

Oópticaes la rama defísicamenteque estudia el comportamiento de la luz, sus características y manifestaciones.

El estudio de la luz revela una serie de características y efectos cuando interactúa con la materia, lo que nos permite desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza.

La luz que nos alcanzaojosy nos permite ver, es un pequeño conjunto de radiacioneselectromagnéticode longitudes deYentre 380nm y 770nm.

El espectro visible es la región del espectro electromagnético que el ojo humano puede percibir. La radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se denomina luz visible o luz ordinaria. No hay límites exactos para el espectro visible; un ojo humano típico responde a longitudes de onda de 400 a 700 nm, aunque algunas personas pueden percibir longitudes de onda de 380 a 780 nm.

Historia

Dos de las primeras explicaciones del espectro visible provienen de Isaac Newton, quien escribió su óptica, y de Johann Wolfgang Goethe en su Teoría de los colores, aunque sus primeras observaciones las realizó Roger Bacon, quien reconoció por primera vez el espectro visible en un vaso de agua. vaso de agua. , cuatro siglos antes de los descubrimientos denewtoncon prismas sería posible estudiar la dispersión y agrupación de la luz blanca.

Newton utilizó por primera vez la palabra espectro (en latín, "apariencia" o "apariencia") en 1671 al describir sus experimentos en óptica. Newton notó que cuando un rayo estrecho de luz solar incide en un prisma de vidrio triangular en ángulo, una parte se refleja y otra pasa a través del vidrio, con diferentes gamas de color.

La hipótesis de Newton era que laluzestaba formado por corpúsculos (partículas) de diferentes colores y que la diferencia de colores se debía a la diferencia de velocidad de cada uno de ellos, de modo que en un medio transparente la luz roja era más rápida que la violeta. El resultado es que la luz roja se desvió (rompió) menos que la luz violeta cuando pasó por el prisma, creando el espectro de color.

Newton dividió el espectro en siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Imaginó que había siete colores debido a una creencia en la antigua Grecia, los sofistas, quienes decían que había una conexión entre los colores, las notas musicales, los días de la semana y los objetos conocidos en el sistema solar.

El ojo humano es relativamente insensible a ella.frecuenciasíndigo y algunas personas no pueden diferenciar entre índigo y azul y violeta. Por esta razón, algunos comentaristas, incluidos los de Isaac Asimov, han sugerido que el índigo ya no debe entenderse como un color entre el azul y el violeta.

Johann Wolfgang von Goethe afirmó que el espectro continuo era un fenómeno compuesto. Mientras que Newton lo redujo a haces de luz para aislar el fenómeno, Goethe notó que en una apertura más grande no había bordes amarillos o cian en el espectro con blanco en el medio, y el espectro aparecía solo cuando estos bordes casi se superponían. .

Ahora se acepta generalmente que la luz se compone defotones(que tienen algunas propiedades de onda y otras de partícula) y que toda la luz viaja a la misma velocidad en el vacío (velocidad de la luz).

La velocidad de la luz en un material es menor que la misma en el vacío y la velocidad se conoce como el índice de refracción de un material. En algunos materiales, conocidos como no dispersivos, la velocidad de las distintas frecuencias (correspondientes a los distintos colores) no varía y por tanto el índice de refracción es constante.

Sin embargo, en otros materiales (dispersos), el índice de refracción (y por tanto la velocidad) depende de la frecuencia según una relación de dispersión. Los arcoíris son un ejemplo ideal de la refracción natural del espectro visible.

propiedades de la luz

Cuando la luz encuentra un obstáculo en su camino, golpea su superficie y parte de ella se refleja. Si el cuerpo es opaco, el resto de la luz se absorbe. Si es transparente, parte de él se absorbe como en el caso anterior, y el resto pasa por el cuerpo. Así que tenemos tres opciones:

• - Reflexión.

• - Transmisión - refracción.

• - Absorción.

La luz también tiene otras propiedades comoPolarización, interferencia, difracción o efectofotoeléctrico, pero estos tres son los más importantes en la tecnología de iluminación.

Reflexión

La reflexión es un fenómeno que ocurre cuando elluzchoca con la superficie de separación de dos medios diferentes (ya sean gases como la atmósfera, líquidos como elaguao sólidos) y se rige porley de la reflexion.

La dirección en la que se refleja la luz está determinada por el tipo de sustrato. Si es una superficie brillante o pulida, crea un reflejo regular donde toda la luz sale en una dirección. Si la superficie es mate y la luz se dispersa en todas las direcciones, se llama reflexión difusa. Y finalmente está el caso intermedio, la reflexión mixta, donde una dirección domina a la otra. Esto ocurre en superficies de metal sin pulir, barnices, papel brillante, etc.

refracción

La refracción se produce cuando un rayo de luz se desvía de su trayectoria al atravesar una superficie que separa diferentes medios según la ley de la refracción. Esto se debe a que la velocidad de propagación de la luz es diferente en cada uno de ellos.

la transmisión

La transmisión puede considerarse como una birrefringencia. Cuando pensamos en un cristal; la luz sufre una refracción inicial cuando pasa del aire al vidrio, continúa su camino y se refracta nuevamente cuando regresa al aire. Si después de este proceso el rayo de luz no se desvía de su trayectoria, se dice que la transmisión es regular, como ocurre con los cristales transparentes.

Si se difunde en todas las direcciones, tenemos transmisión difusa, que es lo que sucede con el vidrio translúcido. Y cuando una dirección domina a la otra, tenemos las mixtas, como en vidrio orgánico o en cristales con superficie esculpida.

absorción

La absorción es un proceso estrechamente asociado con el color. El ojo humano solo es sensible a la radiación que pertenece a una pequeña parte del espectro electromagnético. Son los colores que se mezclan para formar la luz blanca.

Cuando la luz blanca incide sobre un objeto, algunos de los colores constituyentes son absorbidos por la superficie y el resto se refleja. Los componentes reflejados determinan el color que percibimos.

Si los reflejas son todos blancos y si los absorbes son todos negros. Un objeto es rojo porque refleja la luz roja y absorbe los otros componentes de la luz blanca. Si iluminamos el mismo objeto con luz azul, vemos negro porque el cuerpo absorbe este componente y no refleja nada.

Así que está claro que el color con el que percibimos un objeto depende del tipo de luz que le enviemos y de los colores que pueda reflejar.

espectro de luz visible

radiación óptica

La radiación óptica es radiación electromagnética con una longitud de onda entre microondas (1 mm) y rayos X (1 nm).

Dentro del espectro de radiación óptica, existe un pequeño rango entre 400nm y 700nm que es perceptible para el ojo humano. Este margen se denomina radiancia del espectro de luz visible.

En la parte inferior tenemos la radiación infrarroja, la llamada radiación térmica o IR. Todos los cuerpos emiten radiación debido a las propiedades energéticas de la materia, produciéndose el máximo exponente en la zona infrarroja.

En el extremo superior está la radiación ultravioleta o UV que se encuentra principalmente en la radiación solar, se produce en arcos eléctricos y por algunos dispositivos especializados como las lámparas fluorescentes UV, también conocidas como luz negra.

Muy utilizado en la industria, por tratarse de radiaciones ionizantes, se utiliza para provocar reacciones químicas, esterilizar productos, etc.

En ciertas sustancias produce el efecto de brillo o fluorescencia, donde esta característica se utiliza para la identificación y control de sustancias y objetos. Los rayos UV tienen muchos efectos benéficos y dañinos para la salud humana, todos conocen el efecto que causa la exposición prolongada a la luz solar, especialmente al mediodía cuando la radiación es más intensa.

La percepción del color depende de la longitud de onda, cuando la luz incide sobre un cuerpo refleja algunas longitudes de onda más intensamente que otras. Estos, al ser percibidos por el ojo humano, determinan el color característico de ese cuerpo. Por supuesto, la percepción de cualquier color difiere de persona a persona.

• - Carretera 700 - 630 nm

• - Naranja 630 - 600 millas náuticas

• - Amarillo 600 - 570nm

• - Verde 570 - 520 millas náuticas

• - Cian 520 - 480 millas náuticas

• - Azul 480 - 430 millas náuticas

• - Púrpura 430 - 400 nm

espectros

Cuando la luz atraviesa un prisma óptico, se produce un efecto llamado dispersión, que consiste en separar las distintas longitudes de onda que componen el haz incidente.

Al descomponerse, la luz blanca produce lo que llamamos un espectro continuo, que contiene la gama de colores que corresponde a la gama de longitudes de onda que la componen.

Sin embargo, los elementos químicos en estado gaseoso y sometidos a altas temperaturas producen espectros discontinuos en los que se observan una serie de líneas que corresponden a emisiones de pocas longitudes de onda. Mira la imagen que muestra el espectro de emisión de Na (sodio):

El conjunto de líneas espectrales obtenidas para cualquier elemento dado es siempre el mismo, incluso si el elemento es parte de un compuesto complejo, y cada elemento produce su propio espectro a diferencia de cualquier otro elemento. Esto significa que cada elemento tiene su propia firma espectral.

Si la luz blanca atraviesa una sustancia antes de pasar por el prisma, solo pasarán las longitudes de onda que no fueron absorbidas por dicha sustancia y obtendrá el espectro de absorción de dicha sustancia. La siguiente imagen muestra el espectro de absorción del sodio.

Tenga en cuenta que el sodio absorbe las mismas longitudes de onda que puede emitir.

La regularidad en los espectros discontinuos es un apoyo muy importante para comprender la estructura de los átomos.

historia de fantasmas

Las técnicas espectroscópicas comenzaron a utilizarse en el siglo XIX y no pasó mucho tiempo antes de que dieran sus frutos. Por ejemplo, el astrónomo francés P.J.C. Janssen fue a la India para observar un eclipse solar y estudiar la cromosfera del sol con el espectroscopio desarrollado ocho años antes.

Como resultado de sus observaciones, anunció que había descubierto una nueva línea espectroscópica, con un tono amarillo, que no pertenecía a ninguno de los elementos conocidos hasta el momento. En el mismo año, el químico Frankland y el astrónomo Lockyer concluyeron que dicha línea correspondía a un nuevo elemento al que llamaron Helio (del griego Helios que significa sol) porque se encontraba en el espectro solar.

Durante más de veinticinco años se pensó que el helio existía únicamente en el sol, hasta que W. Ramsay lo descubrió en nuestro planeta en 1895.

Fuentes

• -http://edison.upc.edu/

• -http://www.alciro.org/

• -http://www.quimicaweb.net/

• -http://www.monografias.com/

• -http://www.educaplus.org/

• - Manual de iluminación.pdf

• - MAIZTEGUI, A. Introducción a la Física

• - MIRANDA, E. Manual de Óptica