Radiación visible

La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 10 de junio de 2022; las comprobaciones requieren 2 ediciones .
Radiación visible
Anterior en orden Radiación ultravioleta
siguiente en orden radiación infrarroja
 Archivos multimedia en Wikimedia Commons

Radiación visible  - ondas electromagnéticas percibidas por el ojo humano [1] . La sensibilidad del ojo humano a la radiación electromagnética depende de la longitud de onda ( frecuencia ) de la radiación, con la máxima sensibilidad en 555 nm (540 T Hz ), en la parte verde del espectro [2] . Dado que la sensibilidad cae a cero gradualmente con la distancia desde el punto máximo, es imposible indicar los límites exactos del rango espectral de la radiación visible. Por lo general, se toma una sección de 380 a 400 nm (790 a 750 T Hz ) como límite de longitud de onda corta.), y como longitud de onda larga - 760-780 nm (hasta 810 nm) (395-385 THz) [1] [3] . La radiación electromagnética con tales longitudes de onda también se llama luz visible , o simplemente luz (en el sentido estricto de la palabra).

No todos los colores que el ojo humano puede ver corresponden a algún tipo de radiación monocromática . Los tonos como el rosa , el beige o el morado solo se obtienen mezclando varias radiaciones monocromáticas con diferentes longitudes de onda.

La radiación visible también cae en la " ventana óptica ", la región del espectro de radiación electromagnética, que prácticamente no es absorbida por la atmósfera terrestre . El aire limpio dispersa la luz azul mucho más que la luz con longitudes de onda más largas (hacia el extremo rojo del espectro), por lo que el cielo del mediodía se ve azul.

Muchas especies de animales son capaces de ver una radiación que no es visible para el ojo humano, es decir, que no está incluida en el rango visible. Por ejemplo, las abejas y muchos otros insectos ven la luz en el rango ultravioleta , lo que les ayuda a encontrar néctar en las flores. Las plantas polinizadas por insectos están en una mejor posición en términos de procreación si son brillantes en el espectro ultravioleta. Las aves también pueden ver la radiación ultravioleta (300-400 nm), y algunas especies incluso tienen marcas en su plumaje para atraer a una pareja, visibles solo en ultravioleta [4] [5] .

Historia

Las primeras explicaciones de las causas de la aparición del espectro de radiación visible las dieron Isaac Newton en el libro "Óptica" y Johann Goethe en la obra "La teoría de los colores", pero incluso antes que ellos, Roger Bacon observó el espectro óptico en un vaso de agua. Solo cuatro siglos después, Newton descubrió la dispersión de la luz en prismas [6] [7] .

Newton usó por primera vez la palabra espectro ( lat.  espectro  - visión, apariencia) impresa en 1671 , describiendo sus experimentos ópticos. Descubrió que cuando un haz de luz golpea la superficie de un prisma de vidrio en ángulo con la superficie, parte de la luz se refleja y parte atraviesa el vidrio, formando bandas de diferentes colores. El científico sugirió que la luz consiste en una corriente de partículas (corpúsculos) de diferentes colores, y que las partículas de diferentes colores se mueven en un medio transparente a diferentes velocidades. De acuerdo con su suposición, la luz roja viajaba más rápido que la violeta y, por lo tanto, el rayo rojo no se desviaba sobre el prisma tanto como el violeta. Debido a esto, surgió un espectro visible de colores.

Newton dividió la luz en siete colores: rojo , naranja , amarillo , verde , azul , índigo y violeta . El número siete lo eligió a partir de la creencia (derivada de los antiguos sofistas griegos ) de que existe una conexión entre los colores, las notas musicales, los objetos del sistema solar y los días de la semana [6] [8] . El ojo humano es relativamente poco sensible a las frecuencias índigo, por lo que algunas personas no pueden distinguirlo del azul o el púrpura. Por lo tanto, después de Newton, a menudo se propuso considerar el índigo no como un color independiente, sino solo como un tono de violeta o azul (sin embargo, todavía está incluido en el espectro en la tradición occidental). En la tradición rusa, el índigo corresponde al azul .

Goethe , a diferencia de Newton, creía que el espectro surge cuando se superponen diferentes componentes de la luz. Al observar haces de luz anchos, descubrió que al pasar a través de un prisma, aparecen bordes rojo-amarillo y azul en los bordes del haz, entre los cuales la luz permanece blanca, y el espectro aparece si estos bordes se acercan lo suficiente entre sí. .

Las longitudes de onda correspondientes a los diferentes colores de la radiación visible se introdujeron por primera vez el 12 de noviembre de 1801 en la Conferencia Baker de Thomas Young , se obtienen convirtiendo en longitudes de onda los parámetros de los anillos de Newton , medidos por el propio Isaac Newton. Newton obtuvo estos anillos al pasar a través de una lente colocada sobre una superficie plana correspondiente al color deseado de una parte de la luz esparcida por un prisma en un espectro de luz, repitiendo el experimento para cada uno de los colores [9] :30- 31 . Jung presentó los valores de longitud de onda obtenidos en forma de tabla, expresándolos en pulgadas francesas (1 pulgada = 27,07 mm ) [10] , siendo convertidos a nanómetros , sus valores concuerdan bien con los modernos adoptados para varios colores . En 1821, Joseph Fraunhofer sentó las bases para medir las longitudes de onda de las líneas espectrales , habiéndolas recibido de la radiación visible del Sol utilizando una rejilla de difracción , midiendo los ángulos de difracción con un teodolito y convirtiéndolos en longitudes de onda [11] . Al igual que Jung, las expresó en pulgadas francesas, convertidas a nanómetros, se diferencian de las modernas por unidades [9] :39-41 . Así, ya a principios del siglo XIX, fue posible medir las longitudes de onda de la radiación visible con una precisión de varios nanómetros.

En el siglo XIX, tras el descubrimiento de la radiación ultravioleta e infrarroja , la comprensión del espectro visible se volvió más precisa.

A principios del siglo XIX, Thomas Jung y Hermann von Helmholtz también exploraron la relación entre el espectro visible y la visión del color. Su teoría de la visión del color asumió correctamente que utiliza tres tipos diferentes de receptores para determinar el color de los ojos.

Espectro visible

Cuando un haz blanco se descompone en un prisma, se forma un espectro en el que la radiación de diferentes longitudes de onda se refracta en diferentes ángulos. Los colores incluidos en el espectro, es decir, aquellos colores que se pueden obtener utilizando luz de una longitud de onda (más precisamente, con un rango muy estrecho de longitudes de onda), se denominan colores espectrales [12] . Los principales colores espectrales (que tienen su propio nombre), así como las características de emisión de estos colores, se presentan en la tabla [13] :

Color Rango de longitud de onda, nm Rango de frecuencia, THz Rango de energía del fotón, eV
Violeta 380-450 667-789 2,75-3,26
Azul 450-480 625-667 2,58-2,75
Azul 480-510 588-625 2.43-2.58
Verde 510-550 545-588 2.25-2.43
verde claro 550-570 526-545 2.17-2.25
Amarillo 570-590 508-526 2.10—2.17
Naranja 590-630 476-508 1.97-2.10
Rojo 630-780 384-476 1,59-1,97

Los límites de los rangos indicados en la tabla son condicionales, pero en realidad los colores se transicionan suavemente entre sí, y la ubicación de los límites entre ellos visibles para el observador depende en gran medida de las condiciones de observación [13] . Cuando un haz de luz blanca se descompone en un prisma, no hay violeta, incluso un haz de 405 nm se ve azul puro. El violeta aparece en un arco iris donde el azul extremo se mezcla con el rojo vecino del segundo arco iris.

Para memorizar la secuencia de los principales colores espectrales en ruso, se utiliza la frase mnemotécnica " Todo cazador quiere saber dónde está sentado el faisán ". En inglés, la frase Richard of York dio batalla en vano (Red Orange Yellow Green Blue Indigo Violet) se usa de manera similar, en inglés británico el acrónimo es Roy G. Biv .

Características de los límites de la radiación visible

Longitud de onda, nanómetro 380 780
Energía fotónica , J 5.23⋅10 −19 2.55⋅10 −19
Energía fotónica , eV 3.26 1.59
Frecuencia, Hz 7.89⋅10 14 3.84⋅10 14
Número de onda , cm −1 1.65⋅105 _ 0.81⋅105 _

Véase también

Notas

  1. ↑ 1 2 Gagarin A.P. Light // Enciclopedia física  : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Serpentinas. - S. 460. - 704 pág. - 40.000 copias.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. ↑ GOST 8.332-78. Sistema estatal para asegurar la uniformidad de las mediciones. Medidas de luz. Valores para la eficiencia luminosa espectral relativa de la radiación monocromática para visión diurna (enlace inaccesible) . Consultado el 2 de marzo de 2013. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2013. 
  3. ↑ GOST 7601-78. óptica física. Términos, designaciones de letras y definiciones de cantidades básicas . Consultado el 12 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 30 de noviembre de 2021.
  4. ↑ Cuthill, Innes C; et al. Visión ultravioleta en aves // Avances en el Estudio del Comportamiento  (neopr.) / Peter JB Slater. - Oxford, Inglaterra: Academic Press , 1997. - V. 29. - P. 161. - ISBN 978-0-12-004529-7 .
  5. ↑ Jamieson, Barrie GM Biología reproductiva y filogenia de las  aves . - Charlottesville VA: Universidad de Virginia, 2007. - Pág. 128. - ISBN 1578083869 .
  6. ↑ 1 2 Newton I. Óptica o un tratado sobre reflejos, refracciones, curvaturas y colores de la luz / Traducido por Vavilov S.I. - 2ª ed. - M. : Estado. Editorial de literatura técnica y teórica , 1954. - S. 131. - 367 p. - (serie "Clásicos de las ciencias naturales").
  7. ↑ Coffey, Peter. La ciencia de la lógica: una investigación sobre los principios del  pensamiento preciso . —Longmans , 1912 .
  8. ↑ Hutchison, Niels Music For Measure: En el 300 aniversario de la óptica de Newton . Música de colores (2004). Consultado el 11 de agosto de 2006. Archivado desde el original el 20 de febrero de 2012.
  9. ↑ 1 2 John Charles Drury Brand. Líneas de luz: las fuentes de . — Prensa CRC, 1995.
  10. ↑ Thomas Young. La conferencia Bakerian. Sobre la teoría de la luz y los colores  (inglés)  // Philosophical Transactions of the Royal Society of London for the Year 1802 : journal. - 1802. - Pág. 39 .
  11. ↑ Fraunhofer Jos. Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben  (alemán)  // Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1821 und 1822: magazin. - 1824. - Bd. viii _ - S. 1-76 .
  12. ↑ Thomas J. Bruno, París D. N. Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. Archivado el 17 de enero de 2017 en Wayback Machine CRC Press, 2005.
  13. ↑ 1 2 Hunt RWC La reproducción del color . — 6ª edición. - John Wiley & Sons , 2004. - Págs. 4-5. — 724 pág. - ISBN 978-0-470-02425-6 .
  Ir al elemento de Wikidata  diccionarios y enciclopedias