¿Es la luz del Sol la misma que la de una bombilla?

Question

Discuto con un amigo sobre si la luz emitida por el sol es del mismo tipo que la emitida por una bombilla. Su insistente ignorancia es risible, a no ser que me equivoque...

Habla de que la luz de la bombilla es "artificial"...

He intentado explicar que eso no tiene sentido, y que la única diferencia entre la luz es la forma en que se producen, y las intensidades en sus espectros.

La bombilla emitirá cantidades minúsculas de diferentes longitudes de onda, pero con la intensidad concentrada en torno a la luz visible, ¿verdad?

El Sol producirá mayores intensidades de diferentes tipos de longitudes de onda, ¿verdad?

Su contraargumento es que las bombillas no hacen daño (a través de la radiación dañina, como el sol).

Answer 1

Lo que experimentamos como luz son fotones que inciden en nuestra retina. Primero debemos entender la distribución de los fotones, y ver si son los mismos.

Tienes razón al decir que el espectro de luz del sol es diferente al de una bombilla. El espectro solar comparado con el de una bombilla incandescente (las que tienen filamento) es así:

Tanto el sol como la bombilla emiten fotones en todo el espectro UV/Visible/Infra Rojo. Pero, lo hacen a diferentes intensidades. Eso significa que hay un número diferente de fotones de diferentes colores que inciden en el ojo. Así que la luz total, o el espectro de fotones, no es el mismo. Pero, ¿qué pasa con los fotones en sí?

Así que estos fotones son iguales - la respuesta corta - no.

La respuesta larga es que los fotones tienen otras características que se pueden detectar, por ejemplo, la polarización (la dirección en la que oscilan los campos eléctricos y magnéticos). Además, el fotón tiene una "longitud" del paquete de ondas, pero ésta no se puede medir directamente.

Para el ejemplo que pones, los fotones del sol y de la bombilla tendrían una amplia gama de polarizaciones y "longitudes".

Pero consideremos si podemos hacer que todos los fotones sean iguales, es decir, si podemos hacerlos indistinguibles. Como los fotones son bosones, puedes ponerlos en el mismo estado y si lo hicieras, obtendrías un láser. En este caso, los fotones tienen la misma longitud de onda y polarización, pero tendrían una ligera dispersión de energías. Podemos llevar esta idea más allá y considerar un condensado de bose-einstein de fotones, sólo entonces todos los fotones estarían haciendo lo mismo.

Así que, para resumir, cuando tienes muchos fotones, puedes hacer suposiciones sobre la procedencia de la luz debido al espectro, pero si te dieran un fotón que plausiblemente podría ser producido por el sol o el blub, sería imposible saber si proviene de un filamento o del sol.

Edición: corrección de la bombilla incandescente

Answer 2

Aquí ya hay varias respuestas buenas, pero hay algo que no se ha abordado, que podría ser a lo que se refiere tu amigo. Tanto el Sol como una bombilla incandescente emiten espectros de Planck (cercanos) (como se muestra en las respuestas de Tomi y Cort Ammon). Por el contrario, fluorescente Las bombillas, o tubos, emiten espectros que tienen múltiples líneas espectrales. Dependiendo del gas que se utilice en el tubo, o del material con el que esté recubierto, se pueden conseguir diversos espectros.

El color percibido por los humanos depende de la relación entre la intensidad en tres intervalos de longitud de onda en el rango azul, verde y rojo, respectivamente. Esto se debe a que sólo tenemos tres células fotorreceptoras diferentes sensibles al color, llamadas "conos" (en cambio, los perros sólo tienen dos tipos de conos y, por tanto, carecen de una "dimensión del color", mientras que las mariposas tienen cinco, y ¡Los camarones mantis tienen 16! ).

Esto significa que diferentes espectros pueden ser percibidos por los humanos como el mismo color. A continuación se muestra un ejemplo de una lámpara fluorescente típica. Sobre el espectro, he dibujado los tres rangos espectrales a los que los humanos son sensibles. El espectro de la lámpara se ve que tiene algunos picos más grandes en el rango azul, verde y rojo, y los humanos lo interpretarían aproximadamente como "blanco". Pero el mismo color podría hacerse -de forma "artificial", como diría su amigo- con algunas otras líneas, por ejemplo, con la línea etiquetada como "5" sustituida por dos líneas más pequeñas a cada lado y con proporciones de pico ligeramente diferentes. O con un espectro Planck de aproximadamente 6000 K.

Espectro de una lámpara fluorescente típica ( negro ), y las curvas de sensibilidad de los tres conos humanos diferentes ( azul , verde y rojo ). Fuente: Wikipedia + mi propio dibujo a mano.

Answer 3

El sol emite aproximadamente un 8% de su energía en los rayos UV (que son los que causan el daño), un 44% en los visibles y el resto en los IR. Una lámpara incandescente estándar no emite ningún rayo ultravioleta, un 10% en el visible y el resto en el infrarrojo. Las lámparas halógenas pueden funcionar a temperaturas más altas con una vida útil razonable, y producen algo de UV, con quizás un 15% de visible.

La diferencia se expresa en términos de la temperatura de la superficie emisora. El sol está efectivamente a unos 5500 grados K, mientras que una incandescente normal funcionará a unos 2700 K, y una halógena a unos 3000 K.

Por un lado, en principio es "sencillo" producir una lámpara con una luz esencialmente equivalente a la luz solar: basta con hacerla funcionar a 5.500 K. El problema es que ninguna sustancia conocida soportará ese calor sin fundirse.

Por otro lado, hay un gran número de estrellas de clase M con una temperatura superficial de unos 3000 K (no la nuestra, por supuesto - la nuestra es de clase G). Los turistas de un planeta en órbita alrededor de una clase M no necesitarían protector solar, por la misma razón que no se necesita protector solar bajo luz incandescente,

Así que, no, la iluminación incandescente no es antinatural o artificial en el sentido que piensa tu amigo. No se puede decir lo mismo de la mayoría de las bombillas LED blancas, que tienen un pico en la parte azul del espectro, y esto no ocurre en la naturaleza.

Answer 4

O la luz de una bombilla, o la luz del Sol, iluminarán mi camino lo suficientemente bien como para que pueda evitar pisar al gato. En ese sentido, son lo mismo.

La luz del Sol tiene una mancha de color, justo donde la física atómica temprana sugirió que el elemento con dos protones en su núcleo irradiaría. Ese elemento, llamado Helio (de Helios, palabra griega para el Sol) existe realmente. descubrimiento del helio

No hay nada de eso (ni evidencia de ello) en la luz de una bombilla típica. Así que, en ese sentido, la luz del Sol y la de una bombilla NO son lo mismo.

Answer 5

Tu amigo parece una persona interesante con la que discutir, pero sospecho que los bonitos gráficos de las otras respuestas no te van a ayudar realmente. Uno de los comentarios se refería a las lámparas de bronceado UV. Este es el camino que debes seguir con tu amiga, introduce otros ejemplos en la discusión para que puedas iluminar (!) exactamente de dónde vienen sus ideas artificiales/naturales. Estoy pensando en la luz de una vela, la luz de un fuego/llama, los rayos, las chispas eléctricas, la luz de la luna, los reflejos de los espejos, las estrellas en el cielo nocturno, etc. Así podrás averiguar dónde están sus límites (difusos o fijos) y ajustar la conversación en consecuencia.