El espectro electromagnético y los colores

El espectro electromagnético y los colores
•
•
•
Se le llama espectro visible o luz visible
a aquella pequeña “porción” del espectro
electromagnético que es captada por
nuestro sentido de la vista.
La luz visible está formada por ondas
electromagnéticas con longitudes de que
van aproximadamente de los 400 a los
750 nanómetros (1 nm =10-9 metro=1
milmillonésimas de metro) las que son
percibidas por nuestro cerebro como
colores y que de acuerdo su longitud de
onda se ordenan de mayor a menor en:
rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul
y violeta.
La suma de todas las ondas
electromagnéticas comprendidas entre
esas longitudes de onda (cuando sus
intensidades son semejantes) es lo que
se denomina como luz blanca.
El espectro electromagnético y los colores
•
•
Cada color percibido guarda relación
con la longitud de onda (o frecuencia)
observada y por consiguiente, con la
energía que transporta. Por lo tanto
cada color propaga una cantidad
diferente de energía.
La luz se forma por los saltos de los
electrones de los átomos desde los
orbitales de mayor a los de menor
energía cuando emiten un fotón.
Algunos de esos saltos producen
fotones “visibles” que nuestros ojos
son capaces de ver como un color.
•
Ejemplo: la luz de color verde
corresponde a la emisión de un fotón
cuya onda asociada es de mayor
frecuencia y por lo tanto es más
energética que la luz anaranjada.
El espectro electromagnético y los colores
•
Pero... ¿Por qué vemos las cosas de un color u otro?
Como ya vimos, los cuerpos desde el punto de vista de la emisión de luz se
clasificaban en luminosos o iluminados. En el caso de los luminosos, estos emiten
fotones en el rango visible que podemos ver como por ejemplo el caso de el Sol. En
estas imágenes vemos al Sol en diferentes rangos de longitud de onda, donde las
imágenes infrarroja, ultravioleta, en rayos X y gamma sólo pueden ser captadas con
instrumentación especializada.
Infrarrojo
Visible
Ultravioleta
Rayos X y Gamma
El espectro electromagnético y los colores
•
En el caso de los cuerpos iluminados,
sobre ellos incide luz la que puede ser
absorbida y/o reflejada, por ejemplo si
miramos un objeto que al ser
iluminado por luz blanca es de color
rojo, es porque este cuerpo absorbe
casi todas las longitudes de onda
reflejando únicamente a las ondas en
el rango de longitud del rojo.
•
Rangos de longitud de onda para la
luz visible.
violeta
380–450 nm
azul
450–495 nm
verde
495–570 nm
amarillo
570–590 nm
anaranjado 590–620 nm
rojo
620–750 nm
El espectro electromagnético y los colores
•
•
•
De lo anterior se puede llegar a la conclusión de que el color no es una
característica intrínseca objeto, sino que es una sensación o apreciación subjetiva
nuestra, como respuesta a la estimulación del ojo y del cerebro por luz en
determinadas longitudes de onda.
En la retina del ojo se encuentran dos tipos de células fotorreceptoras llamadas
bastones y conos. Los conos, son a su vez de tres clases diferentes, y cada uno de
ellos es estimulado respondiendo a los siguientes rangos de longitudes de onda de
luz:
cono ”rojo”: sensación de rojo (rojo, naranja, amarillo y verde-amarillo).
cono ”azul”: sensación de azul (azul y violeta)
cono ”verde”: sensación de verde.
La combinación de estas tres diferentes sensaciones da lugar al nacimiento de todos
los colores, de modo que según la Teoría Tricromática todo color es en realidad
una mezcla de luz en las longitudes de onda del rojo, azul y verde reflejada por algún
objeto.
El espectro electromagnético y los colores
Aplicaciones: Filtros de color y el LASER
•
Filtros de color
Son dispositivos que tienen por objeto absorber la luz de determinadas longitudes de
onda (frecuencias) y dejar pasar a través de él la luz cuya longitud sea cercana a la
del color del filtro, por ejemplo un filtro verde deja pasar el verde (luz amarilla y
verde) y uno rojo absorbe todos menos el rojo y el naranja.
El espectro electromagnético y los colores
•
•
•
Luz LASER (Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation,
Amplificación de Luz por Emisión
Estimulada de Radiación)
El láser consiste en un rayo de luz
monocromática (un solo color) y
coherente (que no se dispersa al
propagarse) como resultado de
emisión estimulada de fotones con
una determinada longitud de onda e
intensidad.
El láser es un instrumento que
produce intensos rayos de luz,
portadores de una gran cantidad de
energía. Estos rayos se crean cuando
los átomos de los gases, líquidos o
sólidos que son usados como medio
son excitados por medio de
electricidad, los que pueden dirigirse
en un sencillo, concentrado y
poderoso haz de luz.
•
Los posibles usos del láser son casi
ilimitados. El láser se ha convertido en
una herramienta valiosa en la
industria, la investigación científica, la
tecnología militar, etc.
•
Luz blanca y Luz Láser
Luz como fuente de energía
•
Según la teoría cuántica todo fotón posee energía la que depende de la longitud o frecuencia de
la onda asociada la que esta dada por la relación de Max Planck:
como la relación entre f y
También se puede expresar como:
E
hc
E: energía del fotón emitido o absorbido (J)
J: Joule unidad de energía en el sistema MKS
f: frecuencia de la onda asociada al fotón (Hz)
: longitud de onda (m)
c: velocidad de la luz en el vacío: 3·108 m/s
constante de Planck h=6,6·10-34(Js)
esta dada por
f
c
Luz como fuente de energía
•
Proceso de absorción de un fotón.
Un electrón estable en una órbita
inferior "sube" a otra superior; para
ello necesita la energía de un fotón
E=hf equivalente a la diferencia entre
los dos niveles energéticos:
•
Proceso de emisión de un fotón
Un electrón estable en una órbita
superior "cae" a otra inferior; el
sobrante de energía se emite en forma
de radiación (fotón) con una energía
E=hf equivalente a la diferencia entre
los dos niveles energéticos:
Luz como fuente de energía
Ejercicio resuelto corrección!!!
Encontrar la energía de los fotones que tienen las siguientes longitudes de onda:
450 nm, 550 nm, 650 nm.
Solución:
Primero debemos cambiar de unidad de longitud:1nm=10-9m
a)
450 nm= 450 · 10-9 m= 4,5 · 10-7m
b)
550 nm= 550 · 10-9 m= 5,5 · 10-7m
c)
650 nm= 650 · 10-9 m= 6,5 · 10-7m
luego la energía E= h/ correspondiente a cada fotón es:
Constante de Planck h=6,634·10-34(Js)
a)
E= 6,6·10-34Js · 3·108 m/s / 4,5·10-7m
b)
E= 6,6·10-34Js· 3·108 m/s / 5,5·10-7m
c)
E= 6,6·10-34Js· 3·108 m/s / 6,5·10-7m
Luz como fuente de energía
Ejercicios propuestos
Encontrar la energía de los fotones que tienen las siguientes longitudes de onda:
a)
b)
c)
380 nm
625 nm
750 nm.
Encontrar el rango de energía de los fotones de luz visible que va desde los 1014 a los
1015 Hz aproximadamente.