Espectre visible

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
L'espectre electromagnètic.
L'espectre visible correspon als colors de l'esquema.

L'espectre visible és la regió de l'espectre electromagnètic que l'ull humà és capaç de percebre. A la radiació electromagnètica en aquest rang de longituds d'ona se l'anomena llum visible o, simplificant, simplement llum. Gràcies a la sensació de color, l'ull arriba a distingir les diferents parts de l'espectre visible.

No hi ha cap límit exacte a l'espectre visible: l'ull humà, adaptat a la llum, posseeix generalment una sensibilitat màxima a la llum d'una longitud d'onda d'uns 550 nm (nanòmetres), el que correspon a un color groc-verd. Generalment, es considera que la resposta de l'ull cobreix les longituds d'ones de 380 nm a 780 nm, encara que una gamma de 400 nm a 700 nm sigui més comuna. Aquests extrems corresponen, respectivament, als colors violeta, a les longituds d'ona més curtes, i vermell, a les longituds d'ona més llargues. Tanmateix, l'ull pot tenir una certa resposta visual a gammes de longituds d'onda encara més àmplies.

L'ultraviolat (UV) i l'infraroig (IR) sovint són considerats com a llum però no són visibles per a l'ull humà. Però els ulls de moltes espècies perceben unes longituds d'ona de l'espectre que són diferents de les que pot diferenciar l'ull humà. Per exemple, molts insectes, com les abelles, poden veure la llum ultraviolada, que els és molt útil per trobar el nèctar a les flors. Per aquesta raó, les espècies de plantes que tenen un cicle de vida lligat a la pol·linització per mitjà de la intervenció dels insectes poden tenir més o menys èxit en funció del seu aspecte sota la llum ultraviolada en comptes de l'aparença que presenten als nostres ulls.

Història[modifica | modifica el codi]

Tractat d'òptica, de Newton.

Dues de les primeres explicacions de l'espectre visible són fruit de les observacions d'Isaac Newton, que va escriure el seu Tractat d'òptica, i de Goethe, amb la seva Teoria dels colors. Però les primeres observacions de les que es té coneixement van ser fetes per Roger Bacon que per primera vegada va reconèixer l'espectre visible en un vas d'aigua, quatre segles abans dels descobriments de Newton amb prismes que van permetre estudiar la dispersió i l'agrupació de la llum blanca.

Newton va fer servir per primer cop la paraula espectre (del llatí spectrum, que significa aparença, aparició, fantasma) el 1671 en descriure els seus experiments sobre òptica. Newton va observar que quan un estret feix de llum solar incideix sobre un prisma de vidre triangular amb un angle determinat, una part es reflecteix i una altra passa a través del vidre, mostrant diferents bandes de colors. La hipòtesi de Newton era que la llum estava feta per corpuscles (partícules) de diferents colors i que la diferència en els colors era a causa de la diferència de velocitats de cada un d'ells, de manera que en un medi transparent, la llum vermella era més veloç que la llum violeta. El resultat és que la llum vermella es doblava (refracció) menys que la llum violeta quan passaven a través del prisma, creant l'espectre de colors.

Newton va dividir l'espectre en set colors anomenats vermell, taronja, groc, verd, blau, anyil i violeta. Va imaginar que eren set colors per una creença procedents de l'antiga Grècia, dels sofistes, que deien que hi havia una connexió entre els colors, les notes musicals, els dies de la setmana i els objectes coneguts del sistema solar.[1][2] L'ull humà és relativament insensible a les freqüències indi i algunes persones no poden distingir des de l'anyil fins al violeta. Per aquesta raó alguns comentaris, inclosos el d'Isaac Asimov, han suggerit que l'anyil hauria de deixar de ser considerat com un color entre el blau i el violeta.

Prisma de Goethe

Goethe va sostenir que l'espectre continu era un fenomen compost. Mentre que Newton va reduir a feixos de llum per aïllar el fenomen, Goethe observava que amb una obertura més àmplia a l'espectre no hi havia vores grogues ni del blau-cian amb blanc entre ells, i l'espectre només apareixia quan aquestes vores eren molt a prop del solapament.

Ara s'accepta generalment que la llum està composta de fotons, que tenen algunes de les propietats d'una ona i algunes de partícula, i que tota la llum viatja a la mateixa velocitat en el buit: la velocitat de la llum. La velocitat de la llum en un material és menor que la mateixa en el buit i la proporció entre les velocitats és coneguda com l'índex de refracció d'un material. En alguns materials no dispersius la velocitat de les diferents freqüències, que corresponen als diferents colors, no varia i així l'índex de refracció és constant. Tanmateix, en altres materials dispersius, l'índex de refracció, i per tant la seva velocitat, depèn de la freqüència que concorda amb una relació de dispersió. L'arc de Sant Martí és un exemple ideal de refracció natural de l'espectre visible.

Colors de l'espectre[modifica | modifica el codi]

Els colors de l'arc de Sant Martí en l'espectre visible inclou tots aquests colors que poden ser produïts per la llum visible d'una simple longitud d'ona; són els colors de l'espectre pur, els colors monocromàtics.

A pesar que l'espectre és continu, i per tant no hi ha quantitats buides entre un i un altre color, els rangs anteriors podrien ser usats com una aproximació.[3]

L'espectre
violeta 380–450 nm
blau 450–495 nm
verd 495–570 nm
groc 570–590 nm
taronja 590–620 nm
vermell 620–750 nm

Índex de refracció[modifica | modifica el codi]

La corresponent longitud d'ona en l'aigua i en altres medis es veu reduïda per un factor igual a l'índex de refracció. En termes de freqüència, aquesta correspon a una banda en el camp de valors entre 450 i 750 terahertz. Un ull adaptat a la llum generalment té com a màxima sensibilitat un valor de 555 nm, a la regió verda de l'espectre visible. L'espectre tanmateix no conté tots els colors que els ulls humans i el cervell poden distingir. Cafè, rosat i magenta estan absents, per exemple, perquè es necessita la mescla de múltiples longituds d'ona, preferiblement vermells foscos.

La longitud d'ona visible a l'ull també passa a través d'una finestra òptica, la regió de l'espectre electromagnètic que passa molt atenuada a través de l'atmosfera terrestre, malgrat que la llum blava és més dispersa que la llum vermella, que és la causa del color del cel. La resposta de l'ull humà està definit per una prova subjectiva, però les finestres atmosfèriques estan definides per mesures físiques. La finestra visible s'anomena així perquè aquesta superposa la resposta humana visible a l'espectre; la finestra infraroja està lligada a la finestra de resposta humana i la longitud d'ona mitja infraroja, la longitud d'ona infraroja llunyana estan molt lluny de la regió de resposta humana.

Espectroscòpia[modifica | modifica el codi]

S'anomena espectroscòpia a la ciència que estudia els objectes basant-se en l'espectre de llum que emeten. Una aplicació particularment important d'aquest estudi és en astronomia, on els espectroscopis són essencials per a analitzar les propietats d'objectes distants. L'espectroscòpia astronòmica utilitza difracció d'alta dispersió per observar espectres a molt altes resolucions espectrals. L'heli va ser el primer element que es va detectar en l'anàlisi de l'espectre del Sol.

Els elements químics poden ser detectats en objectes astronòmics per les línies espectrals i les línies d'absorció; la mesura de línies espectrals pot ser usada com a mesures de corriment al vermell o corriment al blau d'objectes distants que es mouen a altes velocitats. El primer exoplaneta en ser descobert va ser el què es va trobar amb l'anàlisi d'efecte Doppler d'estrelles; la presència de planetes va ser revelada per la seva influència gravitacional en les estrelles analitzades.

Espectre d'una pantalla a color. Les tres bandes estretes de la part inferior (vermell, verd i blau) mostren la barreja relativa dels colors primaris de lapart superior utilitzats per a la seva creació.

Espectre d'una pantalla a color[modifica | modifica el codi]

Els monitors o pantalles dels ordinadors i televisors moderns mostren colors creats a partir d'una barreja de vermell, verd i blau per tal de reproduir de manera aproximada tots els colors de l'espectre visible.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Hutchison, Niels. «Music For Measure: On the 300th Anniversary of Newton's Opticks». Colour Music, 2004. [Consulta: 11-08-2006].
  2. Newton, Isaac. Opticks, 1704. 
  3. Thomas J. Bruno, Paris D. N. Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. CRC Press, 2005.

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Espectre visible