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 390 a 700 nm. En términos de frecuencia, esto corresponde a una banda en las proximidades de 430-770 THz.

Sin embargo, el espectro no contiene todos los colores que el ojo humano y el cerebro pueden distinguir. Los colores insaturados, como las variaciones de color rosa o púrpura, como el magenta, están ausentes, por ejemplo, porque solo se pueden hacer mezclando múltiples longitudes de onda. Los colores que contienen solo una longitud de onda también se llaman colores puros o colores espectrales.

Las longitudes de onda visibles pasan a través de la “ventana óptica”, la región del espectro electromagnético que permite que las longitudes de onda pasen desatendidas a través de la atmósfera de la Tierra. Un ejemplo de este fenómeno es que el aire limpio dispersa la luz azul más que las longitudes de onda rojas, por lo que el cielo del mediodía aparece azul. La ventana óptica también se conoce como la “ventana visible” porque se superpone al espectro de respuesta visible humano. La ventana de infrarrojo cercano (NIR) se encuentra justo fuera de la visión humana, así como la ventana de IR de longitud de onda media (MWIR) y la ventana de longitud de onda larga o infrarrojo lejano (LWIR o FIR), aunque otros animales pueden experimentarlos.

Historia
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 cristal o el cristal.

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. Él fue el primero en utilizar la palabra espectro (en latín para “apariencia” o “aparición”) en este sentido en 1671 al describir sus experimentos en óptica. Newton observó que, cuando un estrecho rayo de luz solar golpea la cara de un prisma de vidrio en ángulo, se refleja algo y parte del rayo pasa a través del vidrio, emergiendo como bandas de diferentes colores. Newton La luz hipotética se compone de “corpúsculos” (partículas) de diferentes colores, con los diferentes colores de luz que se mueven a diferentes velocidades en la materia transparente, la luz roja se mueve más rápidamente que la violeta en el vidrio. El resultado es que la luz roja se dobla (refracta) menos agudamente que violeta cuando pasa a través del prisma, creando un espectro de colores.

Newton dividió el espectro en siete colores con nombre: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Eligió siete colores a partir de una creencia, derivada de los antiguos sofistas griegos, de que había una conexión entre los colores, las notas musicales, los objetos conocidos en el sistema solar y los días de la semana. El ojo humano es relativamente insensible a las frecuencias del índigo, y algunas personas que tienen una visión que por lo demás es buena no pueden distinguir el índigo del azul y el violeta. Por esta razón, algunos comentaristas posteriores, incluido Isaac Asimov, han sugerido que el índigo no debe considerarse como un color en sí mismo, sino simplemente como un tono de azul o violeta. Sin embargo, la evidencia indica que Newton significado por “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 “azul” corresponde a cian.

En el siglo XVIII, Goethe escribió sobre espectros ópticos en su Teoría de los colores. Goethe usó la palabra espectro (Spektrum) para designar una imagen fantasmagórica óptica, al igual que Schopenhauer en On Vision and Colors. Goethe argumentó que el espectro continuo era un fenómeno compuesto. Dónde Newton Enfocando el haz de luz para aislar el fenómeno, Goethe observó que una abertura más ancha no produce un espectro, sino más bien bordes de color amarillo rojizo y azul-cian con blanco entre ellos. El espectro aparece solo cuando estos bordes están lo suficientemente cerca para superponerse.

A principios del siglo XIX, el concepto del espectro visible se volvió más definido, ya que 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. Young fue el primero en medir las longitudes de onda de diferentes colores de luz, en 1802.

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.

Visión del color animal
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 éxito reproductivo a su aparición en luz ultravioleta en lugar de cuán coloridas parecen a los humanos. Las aves también pueden ver el ultravioleta (300-400 nm), y algunas tienen marcas dependientes del sexo en su plumaje que son visibles solo en el rango ultravioleta. Muchos animales que pueden ver dentro del rango de ultravioleta, sin embargo, no pueden ver la luz roja o cualquier otra longitud de onda rojiza. El espectro visible de las abejas termina a aproximadamente 590 nm, justo antes de que comiencen las longitudes de onda anaranjadas. Las aves, sin embargo, pueden ver algunas longitudes de onda rojas, aunque no tan lejos en el espectro de luz como los humanos. La creencia popular de que el pez dorado común es el único animal que puede ver luz infrarroja y ultravioleta es incorrecto, porque los peces dorados no pueden ver la luz infrarroja. Del mismo modo, a menudo se piensa que los perros son daltónicos, pero se ha demostrado que son sensibles a los colores, aunque no tanto como los humanos.

Colores espectrales
Los colores que pueden ser producidos por la luz visible de una banda estrecha de longitudes de onda (luz monocromática) se llaman colores espectrales puros. Los diversos rangos de color indicados en la ilustración son una aproximación: el espectro es continuo, sin límites claros entre un color y el siguiente.

Espectroscopia
La espectroscopia es el estudio de los objetos en función del espectro de color que emiten, absorben o reflejan. La espectroscopia es una importante herramienta de investigación en astronomía, donde los científicos la utilizan para analizar las propiedades de los objetos distantes. Típicamente, la espectroscopia astronómica usa rejillas de difracción de alta dispersión para observar los espectros a resoluciones espectrales muy altas. El helio se detectó por primera vez mediante el análisis del espectro del sol. Los elementos químicos se pueden detectar en objetos astronómicos por líneas de emisión y líneas de absorción.

El desplazamiento de las líneas espectrales se puede usar para medir el desplazamiento Doppler (desplazamiento rojo o desplazamiento azul) de los objetos distantes.

Espectro de pantalla en color
Las pantallas en color (p. Ej., Monitores de computadora y televisores) no pueden reproducir todos los colores discernibles por el ojo humano. Los colores que se encuentran 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, un espectro puede proyectarse en un campo gris uniforme. Los colores mezclados resultantes pueden tener todas sus coordenadas R, G, B no negativas, y así pueden reproducirse sin distorsión. Esto simula con precisión mirar un espectro sobre un fondo gris.