Noticias de la ciencia: Los espectros de la luz

Se denomina espectro de la luz a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.

La correspondiente longitud de onda en el agua y en otros medios está reducida por un factor igual al índice de refracción. En términos de frecuencia, ésta corresponde a una banda en el campo de valores entre 450 y 750 terahertz. Un ojo adaptado a la luz generalmente tiene como máxima sensibilidad un valor de 555 nm, en la región verde del espectro visible. El espectro sin embargo no contiene todos los colores que los ojos humanos y el cerebro puedan distinguir. Marrón, rosado y magenta están ausentes, por ejemplo, porque se necesita la mezcla de múltiples longitudes de onda, preferiblemente rojos oscuros.

La longitud de onda visible al ojo también se pasa a través de una ventana óptica, la región del espectro electromagnético que pasa muy atenuada a través de la atmósfera terrestre (a pesar de que la luz azul es más dispersa que la luz roja, que es la razón del color del cielo). La respuesta del ojo humano está definida por una prueba subjetiva, pero las ventanas atmosféricas están definidas por medidas físicas. La ventana visible se la llama así porque ésta superpone la respuesta humana visible al espectro; la ventana infrarroja está ligada a la ventana de respuesta humana y la longitud de onda media infrarroja, la longitud de onda infrarroja lejana están muy lejos de la región de respuesta humana.

Los ojos de muchas especies perciben longitudes de onda diferentes de las del espectro visible del ojo humano. Por ejemplo, muchos insectos, tales como las abejas pueden ver la luz ultravioleta que es útil para encontrar el néctar en las flores. Por esta razón, los éxitos reproductivos de las especies de plantas cuyos ciclos de vida están vinculados con la polinización de los insectos, dependen de que produzcan emisión ultravioleta, más bien que del colorido aparente a los ojos humanos.

Historia

Dos de las primeras explicaciones del espectro visible vienen de Isaac Newton, que escribió su óptica y deJohann Wolfgang Goethe en su Teoría de los colores, a pesar de sus tempranas observaciones que fueron hechas por Roger Bacon que por primera vez reconoció el espectro visible en un vaso de agua, cuatro siglos antes de los descubrimientos de Newton con prismas permitieran estudiar la dispersión y agrupación de la luz blanca.

Newton uso por primera vez la palabra espectro en 1671 al describir sus experimentos en óptica. Newton observó que cuando un estrecho haz de luz solar incide sobre un prisma de vidrio triangular con un ángulo, una parte se refleja y otra pasa a través del vidrio, mostrando diferentes bandas de colores. La hipótesis de Newton era que la luz estaba hecha por corpúsculos (partículas) de diferentes colores y que la diferencia en los colores era debido a la diferencia de velocidades de cada uno de ellos, de modo que en un medio transparente, la luz roja era más veloz que la luz violeta. El resultado es que la luz roja se doblaba (refractaba) menos que la luz violeta cuando pasaban a través del prisma, creando el espectro de colores.

Newton dividió el espectro en siete colores llamados rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Imaginó que eran siete colores por una creencia procedente de la antigua Grecia, de los sofistas, que decían que había una conexión entre los colores, las notas musicales, los días de la semana y los objetos conocidos del sistema solar. El ojo humano es relativamente insensible a las frecuencias índigo y algunas personas no pueden distinguir del añil al azul y al violeta. Por esta razón algunos comentarios, incluidos el de Isaac Asimov, han sugerido que el añil debería dejar de ser tomado como un color entre el azul y el violeta.

Johann Wolfgang von Goethe sostuvo que el espectro continuo era un fenómeno compuesto. Mientras que Newton redujo a haces de luz para aislar el fenómeno, Goethe observaba que con una apertura más amplia no había en el espectro bordes amarillos ni del azul-cían con blanco entre ellos y el espectro solo aparecía cuando esos bordes eran muy cercanos al solapamiento.

Ahora se acepta generalmente que la luz está compuesta de fotones (que tienen algunas de las propiedades de una onda y algunas 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 a la misma en el vacío y la proporción de velocidad es conocida como el Índice de refracción de un material. En algunos materiales, conocidos como no dispersivos, la velocidad de diferentes frecuencias (correspondientes a los diferentes colores) no varía y así el índice refractario es constante. Sin embargo, en otros materiales (dispersos), el índice de refracción (y así su velocidad) depende de la frecuencia acorde con una relación de dispersión. Los arco iris son un ejemplo ideal de refracción natural del espectro visible.

Espectros de elementos químicos:

Espectros del Hidrógeno