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¿Hay algo especial en la parte visible del espectro electromagnético?

Siempre me he preguntado cuánta información obtenemos del color. Las cosas que vemos tienen diferentes colores; los productos comestibles cambian de color cuando empiezan a estropearse, así que tenemos una noción del color que debe tener un producto fresco. Y los colores que vemos son una parte muy pequeña del espectro electromagnético.

Entonces, ¿hay algo especial en el espectro visible o cualquier parte del espectro electromagnético del mismo tamaño es igual de buena?

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Isak Savo Puntos 15357

Las dos respuestas existentes aportan algunos puntos muy buenos; yo quería intentar reconstruir un poco más las cosas.

El espectro solar alcanza su punto máximo en torno a la parte visible del espectro, por lo que proporciona la mayor cantidad de luz posible para utilizar, como se muestra en esta figura: Solar Spectrum above and below atmosphere with visible part highlighted. Muestra el espectro solar por encima (línea naranja superior) y por debajo (regiones sombreadas) de la atmósfera terrestre. La región visible domina claramente el flujo y, por tanto, es donde ingenuamente se esperaría que se desarrollara la fotosensibilidad. Obsérvese que el pico de flujo que aparece en el visible también está ligado al lugar donde la atmósfera terrestre tiene una alta transmitancia (véase también: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg ).

Al mismo tiempo, la porción infrarroja (IR) del espectro todavía ofrece mucha luz --- y eso es parte de la razón por la que muchos animales son mucho más sensibles (que los humanos) en el IR. Por la noche, cuando el sol no está fuera para iluminar las cosas, el calor de los propios animales es suficiente para emitir suficiente IR para que algunos animales puedan ver. Parece entonces razonable deducir que nuestra falta de sensibilidad al IR tiene que ver con nuestro estilo de vida diurno.

Por último, la parte visible del espectro es especialmente sensible a las características moleculares, lo que nos proporciona mucha información sobre los materiales y sus diferentes estructuras y composiciones. Hay que tener en cuenta que esto es también lo que permite el mecanismo por el que funcionan nuestros ojos: cuando una determinada molécula (ver: retina ) interactúa con un fotón, provoca un cambio de conformación que detectamos.

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lurks Puntos 1179

La parte visible del espectro está asociada a transiciones electrónicas de energía (relativamente) baja en las moléculas. Los fotorreceptores de los ojos funcionan sobre la base de la isomerización cis/trans de una molécula de carotenoide llamada confusamente retina En este caso, un fotón convierte temporalmente un doble enlace en un enlace simple, lo que hace que una parte de la molécula se voltee. Si no me falla la memoria, la excitación que da lugar a esta isomerización es una $\pi\rightarrow\pi^*$ transición asociada a la nube de electrones deslocalizada que resulta de la estructura electrónica conjugada de la molécula (es decir, aquellos enlaces dobles y simples alternados). Las estructuras conjugadas suelen absorber fuertemente en las partes cercanas al UV y al visible del espectro y son de colores brillantes debido a sus espectros de absorción o fluorescencia. Los complejos metálicos también suelen ser de colores brillantes debido a excitaciones que implican el movimiento de electrones entre el átomo de metal y los ligandos conectado a él. El rojo vibrante de la sangre y ( que alguien me corrija si me equivoco ) el verde de la clorofila son atribuibles a las bandas de transferencia de carga - en el caso de la clorofila la fuerte absorción que esta molécula (en realidad, una familia de moléculas) tiene en la región del rojo es fundamental para la recolección de luz fotosintética. Muchos otros pigmentos (carotenoides, melanina), tanto en los sistemas vegetales como en los animales, participan en la fotoprotección, absorbiendo sacrificadamente los fotones de alta energía.

Pero no me enrollo: si subimos en energía (longitudes de onda más cortas, en la región ultravioleta), los fotones se vuelven lo suficientemente energéticos como para liberar los electrones de las moléculas y los materiales por completo. El efecto fotoeléctrico es una manifestación de esto en los metales. Por ello, la luz ultravioleta se considera radiación ionizante y tiene la costumbre de destrozar las moléculas. Cuando se va más allá de esto, en el espectro de los rayos X, se pueden eliminar los electrones del núcleo más ligados de un átomo, con efectos desastrosos. Los rayos gamma son aún más energéticos y pueden interactuar con los núcleos de los átomos.

Si bajamos en energía (longitudes de onda más largas) acabamos en las regiones de infrarrojos y microondas del espectro. Estos fotones pierden la capacidad de excitar directamente a los electrones localizados (aunque las microondas pueden interactuar de forma especial con los electrones deslocalizados de los metales, razón por la que no hay que poner metales en el microondas. En cambio, estas frecuencias más bajas tienden a contribuir al movimiento de vibración y rotación de las moléculas.

Ahora bien, muchos animales son sensibles a las frecuencias fuera del rango visible humano, tanto en la región UV como en la IR, pero el rango visible, asociado a transiciones electrónicas bastante suaves, es una especie de punto dulce.

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Kuvo Puntos 478

No hay nada especial en cuanto a la luz visible desde el punto de vista fundamental. Se puede tener la misma cantidad de información en cualquier otra parte del espectro; sin embargo, hay que tener en cuenta que tiene que ser un intervalo espectral similar relativa a la frecuencia de la portadora. Por ejemplo, la cantidad de información que podemos transmitir con las ondas de radio.

Sin embargo, hay algo especial en la luz visible relacionada con la vida aquí en la Tierra. La radiación en la parte visible del espectro es la que más emite el Sol. Por lo tanto, es la más adecuada para que los organismos vivos recojan información sobre su entorno, y por eso vemos la luz visible con nuestros ojos y no los rayos UV o las microondas.

solar radiation spectrum

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