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ESPECTRO VISIBLE
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UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA
TEMA
ESPECTRO VISIBLE
DOCENTE :
CURSO :
INTEGRANTES :
CUSCO – PERU
2015
PRESENTACION
Sr. Docente, ponemos a consideración de su criterio la calificación del presente
trabajo cuyo tema es ESPECTRO VISIBLE, cual lo realizamos con mucho interés
dado que es un tema de suma importancia en la formación de nuestra carrera
profesional.
Le hacemos llegar el presente trabajo, esperando que haya cumplido con toda la
información necesaria, ya que está regida y fundamentada de acuerdo a la
información y enseñanza adquirida, anhelando de esta manera haber cumplido
con lo requerido.
Atentamente
Sus Alumnos
INDICE
PRESENTACION.....................................................................................................2
INTRODUCCION.....................................................................................................4
FÍSICA DE LA LUZ...................................................................................................5
CARACTERÍSTICAS DE LA LUZ.........................................................................5
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y ESPECTRO VISIBLE............................6
ESPECTRO VISIBLE...............................................................................................7
GENERALIDADES................................................................................................8
HISTORIA.............................................................................................................9
CÍRCULO DE COLORES DE GOETHE, 1809.....................................................9
COLORES DEL ESPECTRO..............................................................................10
ESPECTROSCOPIA...........................................................................................11
CONCLUSIONES...................................................................................................13
BIBLIOGRAFIA......................................................................................................13
INTRODUCCION
La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos años por científicos
tan notables como Newton, Max Plank, Fresnel, Maxwell etc, dando lugar a
distintas y enfrentadas teorías sobre su naturaleza. La actualmente aceptada es
que la luz es un fenómeno único en la naturaleza debido a su carácter dual:
partícula (fotón) y onda, masa y energía. A diferencia de las ondas sonoras, que
por su naturaleza mecánica necesitan de una sustancia portadora que transmita
su vibración, las ondas electromagnéticas se pueden transmitir en el vacío.
También pueden atravesar sustancias en función de su frecuencia (rayos X, rayos
gamma). La luz, es una forma de energía, que se transmite por el espacio en
ondas sinoidales, similares a las producidas cuando lanzamos una piedra a un
estanque. Nace en la fuente que la produce (el sol, una lámpara, etc.) y se
propaga en línea recta hasta encontrar un objeto que la intercepte. Pertenece a la
familia de las radiaciones electromagnéticas, todas ellas poseen las mismas
características (energía emitida en forma de ondas) pero sus diferencias en cuanto
a longitud de onda pueden ser enormes. Las radiaciones electromagnéticas se
extienden desde los rayos gamma hasta las ondas de radio es decir, desde
longitudes de onda más cortas (rayos gamma, rayos X), hasta las kilométricas
(telecomunicaciones). En fotografía haremos mención frecuente de la longitud de
onda que, al ser una distancia, se mide en metros. Para las más cortas se utilizan
submúltiplos como el nanómetro (millonésima de milímetro) mientras que las más
largas se miden en centímetros, metros e incluso kilómetros.
FÍSICA DE LA LUZ
La luz es una forma de radiación electromagnética, llamada energía radiante, apaz
de excitar la retina del ojo humano y producir, en consecuencia, una sensación
visual.
Ya vimos que el concepto luz tiene absoluta relación con quien la percibe, y que
es a través de ella que el hombre se conecta visualmente con el mundo que lo
rodea.
La energía radiante fluye en forma de ondas en cualquier medio con una dirección
determinada (propagación rectilínea), y sólo es perceptible cuando interactúa con
la materia, que permite su absorción o su reflejo. Hay entonces un cuerpo emisor
de la energía radiante y otro que la recibe. Esta interacción o transferencia de
energía de un cuerpo a otro se denomina radiación. (I.N., 1999)
Físicamente se puede interpretar la luz de 2 maneras, asociadas entre sí:
• Como una onda electromagnética,
• Como un corpúsculo o partícula.
CARACTERÍSTICAS DE LA LUZ
• Amplitud (altura de la onda).
• Longitud de onda (comportamiento espacial): ? [nm] .
• Velocidad: c [km/seg] es la distancia que recorre la onda en 1 segundo.
• Frecuencia (comportamiento temporal): v [hz], definida por el número de ondas
que pasan en un segundo por un punto fijo. Tiene relación con la longitud de onda,
ya que depende de su tamaño. Se estima en la longitud de onda multiplicada por
1014 ciclos por segundo. (QUED, 1985)
La luz se transmite en el vacío a la velocidad que denominamos “velocidad de la
luz” (299.792,458 km/seg, según la teoría de la relatividad de Einstein),
comprendiendo diferentes longitudes de onda y frecuencias. Cuando cambia de
medio (aire, agua, vidrio, etc.) cambia su velocidad y su longitud de onda,
permaneciendo constante su frecuencia.
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y ESPECTRO VISIBLE
Se denomina espectro electromagnético al ordenamiento de la energía radiante
según la longitud de onda o la frecuencia. Se extiende desde longitudes de onda
de 10-16 hasta 105 metros. En el extremo de las frecuencias más altas (onda
corta) de mayor energía están los rayos cósmicos (emitidos durante reacciones
nucleares).
En el otro extremo se encuentran las ondas largas, utilizadas para comunicaciones
de radio, que van de unos milímetros a kilómetros de longitud de onda. Entre estos
extremos están los rayos X, los UV (ultravioleta), los visibles y los IRC (infrarrojos).
Los últimos tres son los de mayor importancia en el campo de la iluminación.
Para medir el espectro visible la unidad de medida más usada es el nanómetro
(nm), que equivale a 10-9 metros.
El espectro visible es la porción del espectro electromagnético percibida por el ojo
humano, y comprende las emisiones radiantes de longitud de onda desde los 380
nm hasta los 780 nm (puede variar según la bibliografía utilizada). La luz blanca
percibida es una mezcla de todas las longitudes de onda visibles. El espectro
visible se puede descomponer en sus diferentes longitudes de onda mediante un
prisma de cuarzo, que refracta las distintas longitudes de onda selectivamente.
El ojo humano discrimina entre las distintas longitudes y frecuencias de onda
presentes en este rango por la sensación de color.
Los azules y violetas corresponden a longitudes de onda cortas, el rojo y el
naranja corresponden a longitud de ondas largas, y en el medio encontramos el
verde y el amarillo.
Una radiación luminosa monocromática correspondería en teoría a una sola
longitud de onda, lo que no se da empíricamente. Las fuentes de luz que más se
asemejan a este tipo de emisión, por cubrir una banda mínima de longitudes de
onda, son el láser y la lámpara de sodio baja presión.
Los rayos ultravioletas (UV) y los infrarrojos (IRC) no son detectados visualmente,
pero pueden serlo fisiológicamente. Si son suficientemente intensos provocan una
sensación de calor o una cierta coloratura sobre la piel (bronceado). Puede
considerarse que la radiación ultravioleta va desde los 350 nm hasta los 10 nm.
Los rayos infrarrojos, que incluyen la energía calorífica radiante, abarcan las
longitudes de onda situadas aproximadamente entre 750 nm y 1 mm.
La radiación solar que llega a la tierra cubre un espectro de ondas
electromagnéticas con longitudes de onda que van desde los 290nm a los
1700nm. Radiaciones electromagnéticas de menor longitud de onda son
absorbidas por la capa de ozono y las mayores son modificadas y absorbidas por
el dióxido de carbono y el vapor de agua.
Cada fuente de luz tiene un modelo espectral que la representa, que grafica la
cantidad porcentual de emisión lumínica que brinda esa fuente de luz para cada
longitud de onda. En el eje vertical indica porcentajes de energía, y en el horizontal
cada una de las longitudes de onda visibles. (B., 1987)
ESPECTRO VISIBLE
Se llama espectro visible 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 de 400 a 700 nm, aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir
longitudes de onda desde 380 hasta 780 nm.
GENERALIDADES
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 terahercios. 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, rosada 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 de Johann 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 (del latín, "apariencia" o
"aparición") 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.
CÍRCULO DE COLORES DE GOETHE, 1809
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.1 2 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 arcoíris son un ejemplo ideal de refracción natural del espectro visible.
COLORES DEL ESPECTRO
Los colores del arco iris en el espectro visible incluye todos esos colores que
pueden ser producidos por la luz visible de una sola longitud de onda (violeta,
azul, verde, amarillo, naranja y rojo), los colores del espectro puro o
monocromáticos. El espectro visible no agota los colores que el hombre es capaz
de distinguir. Colores sin saturar como el rosa, o variaciones del púrpura como el
magenta no pueden reproducirse con una sola longitud de onda.
A pesar que el espectro es continuo no hay cantidades vacías entre uno y otro
color, los rangos anteriores podrían ser usados como una aproximación.
ESPECTROSCOPIA
Los estudios científicos de objetos basados en el espectro de luz que emiten es
llamado espectroscopia. Una aplicación particularmente importante de éste
estudio es en la astronomía donde los espectroscopios son esenciales para
analizar propiedades de objetos distantes. La espectroscopia astronómica utiliza
difracción de alta dispersión para observar espectros muy altas resoluciones
espectrales. El helio fue lo primero que se detectó en el análisis del espectro del
sol; los elementos químicos pueden ser detectados en objetos astronómicos por
las líneas espectrales y las líneas de absorción; la medida de líneas espectrales
puede ser usada como medidas de corrimiento al rojo o corrimiento al azul de
objetos distantes que se mueven a altas velocidades. El primer exoplaneta en ser
descubierto fue el encontrado por el análisis de efecto Doppler de estrellas a las
que su alta resolución que variaba su velocidad radial tan pequeñas como unos
pocos metros por segundo podrían ser detectadas: la presencia de planetas fue
revelada por su influencia gravitacional en las estrellas analizadas.
Espectro de los dispositivos de visualización en color
Los dispositivos de visualización en color (como la televisión o la pantalla de
ordenador) mezclan los colores rojo, verde y azul para generar el espectro de
color. En la ilustración, las barras estrechas inferiores de rojo, azul y verde
muestran las mezclas relativas de estos tres colores usados para producir el color
que se enseña arriba.
CONCLUSIONES
La luz (o parte de ella) se polariza de varias formas: cuando se refleja según cierto
ángulo en superficies brillantes y pulidas no metálicas, como vidrio, agua o madera
barnizada; cuando es dispersada por las diminutas partículas de gas y polvo de la
atmósfera; y cuando atraviesa ciertos tipos de cristales traslúcidos. Los filtros
polarizadores, que están formados por diminutos cristales con esta propiedad
montados entre dos vidrios ópticos, encuentran varias aplicaciones en fotografía,
de las que las más conocidas son el oscurecimiento del cielo azul, y la eliminación
de reflejos de superficies no metálicas. Al eliminar los reflejos, lo que en realidad
hace el filtro es cortar el paso a unos rayos luminosos que ya habían sido
polarizados y darlo a los que no lo habían sido. El filtro tiene un plano de
polarización específico y basta girarlo para controlar la proporción de luz a la que
se da paso; las variaciones posibles crecen si se combinan dos filtros, que
interrumpirán por completo el paso de la luz cuando sus planos de polarización
sean perpendiculares.
BIBLIOGRAFIA
B., F. (1987). SISTEMAS MATERIALES Y LENGUAJE DE LA QUIMICA . MERIDA : FACULTAD DE CIENCIAS .
I.N., L. (1999). FISICOQUIMICA. ESPAÑA : MCGRAW HILL.
QUED, F. R. (1985). THE STRANGE THEORY OF LIGTH AND MATTER . NEW JERSEY: PRINCETON .
