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Espectro visível

O espectro visível é a porção do espectro eletromagnético que é visível para o olho humano. A radiação eletromagnética nesta faixa de comprimentos de onda é chamada de luz visível ou simplesmente de luz. Um olho humano típico responderá a comprimentos de onda de cerca de 390 a 700 nm. Em termos de frequência, isso corresponde a uma faixa na proximidade de 430-770 THz.

O espectro, no entanto, não contém todas as cores que os olhos humanos e o cérebro podem distinguir. As cores não saturadas, como as variações rosa ou roxas, como a magenta, estão ausentes, por exemplo, porque elas podem ser feitas apenas por uma combinação de múltiplos comprimentos de onda. As cores que contêm apenas um comprimento de onda também são chamadas de cores puras ou cores espectrais.

Os comprimentos de onda visíveis passam pela “janela óptica”, a região do espectro eletromagnético que permite que os comprimentos de onda passem largamente desatualizados através da atmosfera terrestre. Um exemplo desse fenômeno é que o ar limpo dispersa a luz azul mais do que os comprimentos de onda vermelhos, e assim o céu do meio-dia parece azul. A janela óptica também é referida como a “janela visível” porque ela sobrepõe o espectro de resposta visível humano. A janela do infravermelho próximo (NIR) fica apenas fora da visão humana, bem como a janela MWIR (Medium Wavelength IR) e a janela Long Wavelength ou Far Infrared (LWIR ou FIR), embora outros animais possam experimentá-las.

História
No século 13, Roger Bacon teorizou que os arco-íris foram produzidos por um processo similar à passagem da luz através de vidro ou cristal.

No século 17, Isaac Newton descobriu que os prismas podiam desmontar e voltar a montar a luz branca e descreveram o fenômeno em seu livro Opticks. Ele foi o primeiro a usar o espectro de palavras (latino para “aparência” ou “aparição”) nesse sentido, impresso em 1671, descrevendo seus experimentos em óptica. Newton observou que, quando um feixe de luz estreito atinge o rosto de um prisma de vidro em um ângulo, alguns são refletidos e alguns dos feixes passam para dentro e através do vidro, emergindo como bandas de cores diferentes. Newton a luz hipotetizada é constituída por “corpúsculos” (partículas) de cores diferentes, com as diferentes cores da luz movendo-se a diferentes velocidades em matéria transparente, luz vermelha movendo-se mais rapidamente do que violeta em vidro. O resultado é que a luz vermelha é dobrada (refratada) menos forte do que a violeta ao passar pelo prisma, criando um espectro de cores.

Newton dividiu o espectro em sete cores com nome: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta. Ele escolheu sete cores de uma crença, derivada dos antigos sofistas gregos, de haver uma conexão entre as cores, as notas musicais, os objetos conhecidos no sistema solar e os dias da semana. O olho humano é relativamente insensível às freqüências de índigo, e algumas pessoas que de outra forma – boa visão não podem distinguir o índigo de azul e violeta. Por esse motivo, alguns comentadores posteriores, incluindo Isaac Asimov, sugeriram que o índigo não deveria ser considerado como uma cor por direito próprio, mas simplesmente como uma sombra de azul ou violeta. No entanto, a evidência indica que o que Newton Significado de “índigo” e “azul” não corresponde aos significados modernos dessas palavras de cor. Comparar a observação de Newton de cores prismáticas com uma imagem colorida do espectro de luz visível mostra que “índigo” corresponde ao que hoje se chama azul, enquanto que “azul” corresponde ao ciano.

No século 18, Goethe escreveu sobre espectros ópticos em sua Teoria das Cores. Goethe usou a palavra espectro (Spektrum) para designar uma imagem posterior óptica fantasma, assim como o Schopenhauer em On Vision and Colors. Goethe argumentou que o espectro contínuo era um fenômeno composto. Onde Newton estreitou o feixe de luz para isolar o fenômeno, Goethe observou que uma abertura mais ampla não produz um espectro, mas sim bordas amarelo-avermelhadas e azul-cianas com branco entre eles. O espectro aparece apenas quando estas bordas estão próximas o suficiente para se sobrepor.

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No início do século XIX, o conceito do espectro visível tornou-se mais definido, uma vez que a luz fora do alcance visível foi descoberta e caracterizada por William Herschel (infravermelho) e Johann Wilhelm Ritter (ultravioleta), Thomas Young, Thomas Johann Seebeck e outros. Young foi o primeiro a medir os comprimentos de ondas de diferentes cores da luz, em 1802.

A conexão entre o espectro visível ea visão de cor foi explorada por Thomas Young e Hermann von Helmholtz no início do século XIX. Sua teoria da visão de cor corretamente propôs que o olho use três receptores distintos para perceber a cor.

Visão da cor do animal
Muitas espécies podem ver a luz dentro de freqüências fora do “espectro visível” humano. As abelhas e muitos outros insetos podem detectar a luz ultravioleta, o que os ajuda a encontrar o néctar nas flores. As espécies de plantas que dependem da polinização de insetos podem devolver sucesso reprodutivo à sua aparência na luz ultravioleta em vez de quão coloridas elas aparecem para os seres humanos. As aves também podem ver o ultravioleta (300-400 nm), e algumas têm marcas dependentes do sexo em sua plumagem que são visíveis somente na faixa ultravioleta. Muitos animais que podem ver na faixa ultravioleta, no entanto, não podem ver luz vermelha ou qualquer outro comprimento de onda avermelhado. O espectro visível das abelhas termina em cerca de 590 nm, logo antes do início dos comprimentos de onda da laranja. Os pássaros, no entanto, podem ver alguns comprimentos de onda vermelhos, embora não tão longe no espectro de luz como os seres humanos. A crença popular de que o peixinho dourado comum é o único animal que pode ver a luz infravermelha e ultravioleta está incorreto, porque o peixinho dourado não consegue ver luz infravermelha. Do mesmo modo, os cachorros geralmente são pensados ​​para serem cor-cegos, mas demonstraram que são sensíveis às cores, embora não sejam tão humanos quanto humanos.

Cores espectrais
As cores que podem ser produzidas pela luz visível de uma banda estreita de comprimentos de onda (luz monocromática) são chamadas de cores espectrales puras. As várias faixas de cores indicadas na ilustração são uma aproximação: o espectro é contínuo, sem limites claros entre uma cor e a próxima.

Espectroscopia
A espectroscopia é o estudo de objetos com base no espectro de cor que eles emitem, absorvem ou refletem. A espectroscopia é uma importante ferramenta de investigação em astronomia, onde os cientistas utilizam para analisar as propriedades de objetos distantes. Tipicamente, a espectroscopia astronômica usa grades de difracção de alta dispersão para observar espectros em resoluções espectrales muito altas. O Helio foi detectado pela análise do espectro do sol. Elementos químicos podem ser detectados em objetos astronômicos por linhas de emissão e linhas de absorção.

A mudança das linhas espectrales pode ser usada para medir o deslocamento Doppler (mudança vermelha ou mudança azul) de objetos distantes.

Espectro de exibição em cores
Os monitores de cores (por exemplo, monitores de computador e televisões) não podem reproduzir todas as cores discerníveis por um olho humano. Cores fora da gama de cores do dispositivo, como a maioria das cores espectrais, só podem ser aproximadas. Para uma reprodução precisa de cor, um espectro pode ser projetado em um campo cinzento uniforme. As cores misturadas resultantes podem ter todas as suas coordenadas R, G, B não-negativas e, portanto, podem ser reproduzidas sem distorção. Isso simula com precisão a exibição de um espectro em um fundo cinza.

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