Espectro visible
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El "espectro de colores" vuelve a dirigir aquí. Para el álbum The Dear Hunter, vea The Colour Spectrum .
La luz blanca se dispersa mediante un prisma en los colores del espectro visible.
Rayos láser con espectro visible

El espectro visible es la porción del espectro electromagnético que es visible para el ojo humano . La radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se llama luz visible o simplemente luz . Un ojo humano típico responderá a longitudes de onda de aproximadamente 380 a aproximadamente 750 nanómetros . [1] En términos de frecuencia, esto corresponde a una banda cercana a 400–790  THz . Estos límites no están claramente definidos y pueden variar según la persona. [2]En condiciones óptimas, estos límites de percepción humana pueden extenderse a 310 nm ( UV ) y 1100 nm ( NIR ). [3] [4]

El espectro no contiene todos los colores que el sistema visual humano puede distinguir. Los colores insaturados como el rosa o las variaciones púrpuras como el magenta , por ejemplo, están ausentes porque solo se pueden hacer a partir de una mezcla de múltiples longitudes de onda. Los colores que contienen solo una longitud de onda también se denominan colores puros o colores espectrales.

Las longitudes de onda visibles pasan en gran parte sin atenuar a través de la atmósfera de la Tierra a través de la región de la " ventana óptica " del espectro electromagnético. Un ejemplo de este fenómeno es cuando el aire limpio dispersa la luz azul más que la luz roja, por lo que el cielo del mediodía aparece azul (aparte del área alrededor del sol que parece blanca porque la luz no se dispersa tanto). La ventana óptica también se conoce como la "ventana visible" porque se superpone al espectro de respuesta visible humano. La ventana del infrarrojo cercano (NIR) se encuentra justo fuera de la visión humana, así como la ventana del infrarrojo de longitud de onda media (MWIR) y la ventana del infrarrojo lejano o de longitud de onda larga (LWIR o FIR), aunque otros animales pueden experimentarlas.

Historia

Círculo de color de Newton, de Opticks de 1704, que muestra los colores que asoció con las notas musicales . Los colores espectrales de rojo a violeta se dividen por las notas de la escala musical, comenzando en D. El círculo completa una octava completa , de D a D. El círculo de Newton coloca el rojo, en un extremo del espectro, junto al violeta, en el otro. Esto refleja el hecho de que se observan colores púrpuras no espectrales cuando se mezclan la luz roja y violeta.

En el siglo XIII, Roger Bacon teorizó que los arco iris se producían mediante un proceso similar al paso de la luz a través del vidrio o el cristal. [5]

En el siglo XVII, Isaac Newton descubrió que los prismas podían desmontar y volver a montar la luz blanca, y describió el fenómeno en su libro Opticks . Fue el primero en utilizar la palabra espectro (en latín, "apariencia" o "aparición") en este sentido impresa en 1671 al describir sus experimentos en óptica . Newton observó que, cuando un rayo estrecho de luz solar incide en la cara de un prisma de vidrio en un ángulo, algo se reflejay parte del rayo entra ya través del vidrio, emergiendo como bandas de diferentes colores. Newton planteó la hipótesis de que la luz estaba formada por "corpúsculos" (partículas) de diferentes colores, con los diferentes colores de la luz moviéndose a diferentes velocidades en la materia transparente, la luz roja moviéndose más rápidamente que la violeta en el vidrio. El resultado es que la luz roja se dobla ( refracta ) con menos fuerza que la violeta a medida que pasa a través del prisma, creando un espectro de colores.

La observación de Newton de los colores prismáticos ( David Brewster 1855)

Newton originalmente dividió el espectro en seis colores con nombre: rojo , naranja , amarillo , verde , azul y violeta . Más tarde añadió el índigo como séptimo color, ya que creía que siete era un número perfecto derivado de los antiguos sofistas griegos , de que existía una conexión entre los colores, las notas musicales, los objetos conocidos en el sistema solar y los días de la semana. [6]El ojo humano es relativamente insensible a las frecuencias del índigo, y algunas personas que tienen una buena visión no pueden distinguir el índigo del azul y el violeta. Por esta razón, algunos comentaristas posteriores, incluido Isaac Asimov , [7] han sugerido que el índigo no debe considerarse como un color por derecho propio, sino simplemente como un tono de azul o violeta. La evidencia indica que lo que Newton quiso decir con "índigo" y "azul" no corresponde a los significados modernos de esas palabras de color. La comparación de la observación de Newton de los colores prismáticos con una imagen en color del espectro de luz visible muestra que "índigo" corresponde a lo que hoy se llama azul, mientras que su "azul" corresponde al cian . [8] [9] [10]

En el siglo XVIII, Johann Wolfgang von Goethe escribió sobre los espectros ópticos en su Teoría de los colores . Goethe usó la palabra espectro ( Spektrum ) para designar una imagen residual óptica fantasmal , al igual que Schopenhauer en Sobre la visión y los colores . Goethe argumentó que el espectro continuo era un fenómeno compuesto. Donde Newton estrechó el haz de luz para aislar el fenómeno, Goethe observó que una apertura más amplia no produce un espectro, sino bordes de color amarillo rojizo y azul cian con blanco entre ellos. El espectro aparece solo cuando estos bordes están lo suficientemente cerca como para superponerse.

A principios del siglo XIX, el concepto de espectro visible se volvió más definido, cuando la luz fuera del rango visible fue descubierta y caracterizada por William Herschel ( infrarrojo ) y Johann Wilhelm Ritter ( ultravioleta ), Thomas Young , Thomas Johann Seebeck y otros. [11] Young fue el primero en medir las longitudes de onda de diferentes colores de luz, en 1802. [12]

La conexión entre el espectro visible y la visión del color fue explorada por Thomas Young y Hermann von Helmholtz a principios del siglo XIX. Su teoría de la visión del color propuso correctamente que el ojo usa tres receptores distintos para percibir el color.

Percepción del color entre especies

Ver también: Visión del color § Fisiología de la percepción del color

Muchas especies pueden ver la luz dentro de frecuencias fuera del "espectro visible" humano. Las abejas y muchos otros insectos pueden detectar la luz ultravioleta, lo que les ayuda a encontrar néctar en las flores. Las especies de plantas que dependen de la polinización de insectos pueden deber el éxito reproductivo a su apariencia a la luz ultravioleta en lugar de a lo coloridas que parecen para los humanos. Las aves también pueden ver en el ultravioleta (300-400 nm), y algunas tienen marcas dependientes del sexo en su plumaje que son visibles solo en el rango ultravioleta. [13] [14] Muchos animales que pueden ver dentro del rango ultravioleta no pueden ver la luz roja o cualquier otra longitud de onda rojiza. El espectro visible de las abejas termina en aproximadamente 590 nm, justo antes de que comiencen las longitudes de onda anaranjadas. [15]Las aves pueden ver algunas longitudes de onda rojas, aunque no tan lejos del espectro de luz como los humanos. [16] La creencia popular de que el pez dorado común es el único animal que puede ver tanto la luz infrarroja como la ultravioleta [17] es incorrecta, porque el pez dorado no puede ver la luz infrarroja. [18]

La mayoría de los mamíferos son dicromáticos y, a menudo, se cree que los perros y los caballos son daltónicos. Se ha demostrado que son sensibles a los colores, aunque no tantos como los humanos. [19] Algunas serpientes pueden "ver" [20] calor radiante en longitudes de onda entre 5 y 30  μm con un grado de precisión tal que una serpiente de cascabel ciega puede apuntar a partes vulnerables del cuerpo de la presa a la que golpea, [21] y otras serpientes con el órgano puede detectar cuerpos calientes a un metro de distancia. [22] También se puede utilizar en termorregulación y detección de depredadores . [23] [24] (VerDetección infrarroja en serpientes )

Colores espectrales

Artículo principal: color espectral
ColorLongitud de onda
( nm )		Frecuencia
( THz )		Energía fotónica
( eV )
  Violeta
380–450670–7902,75–3,26
  azul
450–485620–6702,56–2,75
  cian
485–500600–6202,48-2,56
  verde
500–565530–6002.19–2.48
  amarillo
565–590510–5302.10–2.19
  naranja
590–625480–5101,98–2,10
  rojo
625–700400–4801,65–1,98

Los colores que pueden producirse mediante la luz visible de una banda estrecha de longitudes de onda (luz monocromática) se denominan colores espectrales puros . Los distintos rangos de color indicados en la ilustración son una aproximación: el espectro es continuo, sin límites claros entre un color y el siguiente. [25]

Espectro de visualización en color

La aproximación de los colores espectrales en una pantalla da como resultado una cromaticidad algo distorsionada
Una representación del espectro visible sobre un fondo gris produce mezclas no espectrales de espectro puro con gris, que encajan en el espacio de color sRGB .

Las pantallas a color (por ejemplo , monitores de ordenador y televisores ) no pueden reproducir todos los colores que puede discernir el ojo humano . Los colores fuera de la gama de colores del dispositivo, como la mayoría de los colores espectrales , solo se pueden aproximar . Para una reproducción precisa del color, se puede proyectar un espectro en un campo gris uniforme . Los colores mezclados resultantes pueden tener todas sus coordenadas R, G, B no negativas y, por lo tanto, pueden reproducirse sin distorsión. Esto simula con precisión mirar un espectro sobre un fondo gris. [26]

Espectroscopia

La atmósfera de la Tierra bloquea parcial o totalmente algunas longitudes de onda de radiación electromagnética, pero en luz visible es mayormente transparente.

La espectroscopia es el estudio de los objetos en función del espectro de color que emiten, absorben o reflejan. La espectroscopia de luz visible es una herramienta importante en astronomía (al igual que la espectroscopia en otras longitudes de onda), donde los científicos la utilizan para analizar las propiedades de objetos distantes. Los elementos químicos y las moléculas pequeñas se pueden detectar en objetos astronómicos observando líneas de emisión y líneas de absorción . Por ejemplo, el helio se detectó por primera vez mediante el análisis del espectro del sol . El cambio en la frecuencia de las líneas espectrales se utiliza para medir el desplazamiento Doppler ( desplazamiento al rojo oblueshift ) de objetos distantes para determinar sus velocidades hacia o desde el observador. La espectroscopia astronómica utiliza rejillas de difracción de alta dispersión para observar espectros a resoluciones espectrales muy altas.

Propiedades

Calor

Aunque la luz infrarroja no visible se considera más comúnmente como "radiación de calor", [27] cualquier frecuencia de luz, incluida la luz visible, calentará las superficies que las absorben. Una poderosa fuente de luz puramente visible, como un láser de luz visible, puede carbonizar el papel.

Efectos biologicos

La luz visible de alta energía (luz HEV) (luz violeta / azul, con una longitud de onda de 400-450 nm) [28] tiene varios efectos biológicos, especialmente en el ojo. Los estudios de Harvard Health Publishing y ANSES de Francia encontraron que la exposición a la luz azul tiene un efecto negativo sobre el sueño y puede provocar problemas de visión. [29] [30] [31]


Ver también

  • Luz visible de alta energía
  • Absorción electromagnética por el agua # Región visible , por qué el agua es azul

Referencias

  1. ^ Starr, Cecie (2005). Biología: conceptos y aplicaciones . Thomson Brooks / Cole. pag. 94 . ISBN 978-0-534-46226-0.
  2. ^ "El espectro visible" . Britannica.
  3. ^ DH Sliney (febrero de 2016). "¿Qué es la luz? El espectro visible y más allá" . Ojo . 30 (2): 222–229. doi : 10.1038 / eye.2015.252 . ISSN 1476-5454 . PMC 4763133 . PMID 26768917 .   
  4. ^ WC Livingston (2001). Color y luz en la naturaleza (2ª ed.). Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. ISBN 0-521-77284-2.
  5. ^ Coffey, Peter (1912). La ciencia de la lógica: una investigación sobre los principios del pensamiento exacto . Longmans. pag. 185 . prisma roger bacon.
  6. ^ Isacoff, Stuart (16 de enero de 2009). Temperamento: cómo la música se convirtió en un campo de batalla para las grandes mentes de la civilización occidental . Grupo editorial Knopf Doubleday. págs. 12-13. ISBN 978-0-307-56051-3. Consultado el 18 de marzo de 2014 .
  7. ^ Asimov, Isaac (1975). Ojos en el universo: una historia del telescopio . Boston: Houghton Mifflin. pag. 59 . ISBN 978-0-395-20716-1.
  8. ^ Evans, Ralph M. (1974). La percepción del color (ed. Nula). Nueva York: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-24785-2.
  9. ^ McLaren, K. (marzo de 2007). "Índigo de Newton". Investigación y aplicación del color . 10 (4): 225-229. doi : 10.1002 / col.5080100411 .
  10. ^ Waldman, Gary (2002). Introducción a la luz: la física de la luz, la visión y el color (Dover ed.). Mineola: Publicaciones de Dover. pag. 193. ISBN 978-0-486-42118-6.
  11. ^ Mary Jo Nye (editora) (2003). La historia de la ciencia de Cambridge: las ciencias físicas y matemáticas modernas . 5 . Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 278. ISBN 978-0-521-57199-9.CS1 maint: texto adicional: lista de autores ( enlace )
  12. ^ John CD Brand (1995). Líneas de luz: las fuentes de la espectroscopia dispersiva, 1800-1930 . Prensa CRC. págs. 30–32. ISBN 978-2-88449-163-1.
  13. ^ Cuthill, Innes C (1997). "Visión ultravioleta en aves". En Peter JB Slater (ed.). Avances en el estudio de la conducta . 29 . Oxford, Inglaterra: Academic Press. pag. 161. ISBN 978-0-12-004529-7.
  14. ^ Jamieson, Barrie GM (2007). Biología reproductiva y filogenia de las aves . Charlottesville VA: Universidad de Virginia. pag. 128. ISBN 978-1-57808-386-2.
  15. ^ Skorupski, Peter; Chittka, Lars (10 de agosto de 2010). "Sensibilidad espectral de fotorreceptores en el abejorro, Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae)" . PLOS ONE . 5 (8): e12049. Código bibliográfico : 2010PLoSO ... 512049S . doi : 10.1371 / journal.pone.0012049 . PMC 2919406 . PMID 20711523 .  
  16. ^ Varela, FJ; Palacios, AG; Goldsmith TM (1993) "Visión en color de las aves" , págs. 77–94 en Vision, Brain, and Behavior in Birds , eds. Zeigler, Harris Philip y Bischof, Hans-Joachim. Prensa del MIT. ISBN 9780262240369 
  17. ^ "¿Verdadero o falso?" El pez dorado común es el único animal que puede ver tanto la luz infrarroja como la ultravioleta. " " . Escéptico . 2013. Archivado desde el original el 24 de diciembre de 2013 . Consultado el 28 de septiembre de 2013 .
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  20. ^ Newman, EA; Hartline, PH (1981). "Integración de información visual e infrarroja en neuronas bimodales en el tectum óptico de la serpiente de cascabel" . Ciencia . 213 (4509): 789–91. Código Bibliográfico : 1981Sci ... 213..789N . doi : 10.1126 / science.7256281 . PMC 2693128 . PMID 7256281 .  
  21. ^ Kardong, KV; Mackessy, SP (1991). "El comportamiento de ataque de una serpiente de cascabel congénitamente ciega". Revista de herpetología . 25 (2): 208–211. doi : 10.2307 / 1564650 . JSTOR 1564650 . 
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  23. ↑ Krochmal, Aaron R .; George S. Bakken; Travis J. LaDuc (15 de noviembre de 2004). "Calor en la cocina de la evolución: perspectivas evolutivas sobre las funciones y el origen de la fosa facial de pitvipers (Viperidae: Crotalinae)" . Revista de Biología Experimental . 207 (Pt 24): 4231–4238. doi : 10.1242 / jeb.01278 . PMID 15531644 . 
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  26. ^ "Reproducción de espectros visibles" . RepairFAQ.org . Consultado el 9 de febrero de 2011 .
  27. ^ "Radiación infrarroja". Radiación infrarroja. Enciclopedia científica de Van Nostrand . John Wiley & Sons, Inc. 2007. doi : 10.1002 / 0471743984.vse4181.pub2 . ISBN 978-0471743989.
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  29. ^ "LED y luz azul | Anses - Agence nationale de sécurité Sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail" . anses.fr . Consultado el 29 de enero de 2020 .
  30. ^ "La luz azul tiene un lado oscuro" . Carta de salud de Harvard. 13 de agosto de 2018.
  31. ^ "La luz azul tiene un lado oscuro" . Carta de salud de Harvard. 13 de agosto de 2018. Archivado desde el original el 2 de febrero de 2015.
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