¿Qué es la "luz blanca" ? Uniforme de longitudes de onda o uniforme de frecuencias ?

Question

Suponga que tiene una mezcla de ondas electromagnéticas de longitudes de onda generalizadas en el espectro visible (a partir de $\lambda_{\text{min}} \sim 400 \, \text{nm}$$\lambda_{\text{max}} \sim 700 \, \text{nm}$). En algún ideal detector, la luz de la distribución espectral es descrito por una funcional como esta : $$\etiqueta{1} I = \int_{\lambda_{\text{min}}}^{\lambda_{\text{max}}} L(\lambda) \, d\lambda. $$ Desde $d\omega \propto \lambda^{-2} \, d\lambda$, también podemos definir la distribución espectral con frecuencias angulares : $$\etiqueta{2} I = \int_{\omega_{\text{min}}}^{\omega_{\text{max}}} F(\omega) \, d\omega, $$ donde $F(\omega) = \lambda^2 \, L(\lambda)$. Así que las dos funciones de $L(\lambda)$ $F(\omega)$ son dos formas complementarias de la definición de la distribución espectral.

Por lo general, "luz blanca" se describe o define como una mezcla uniforme de las olas. Pero, en la cual la distribución ? Las longitudes de onda o frecuencias ? es decir, $L(\lambda) = \textit{cste}$ o $F(\omega) = \textit{cste}$ ? No puede ser ambas cosas a la vez!!! ¿Por qué favorecer a una u otra función ? Un fotón de energía depende de la frecuencia ; $E = \hbar \, \omega$, pero también podemos decir que depende de la longitud de onda ; $E = h c \, / \lambda$ !

Answer 1

Su afirmación de que

Por lo general, "luz blanca" se describe o define como una mezcla uniforme de las ondas

es casi completamente incorrecta: esto no es como el término "luz blanca" es tratada en la literatura. El significado del término es relativamente bien capturada por este glosario en Ópticas de Plástico:

la luz, el blanco. Radiación espectral de distribución de energía que produce la misma sensación de color que el ojo humano promedio como promedio sol de mediodía.

Sin embargo, el término no se suele tener un estricto sentido técnico, un hecho que se refleja bien en la observación de que en la primera página de una búsqueda de "óptica glosario" sólo un único recurso tiene una entrada para "luz blanca".

El significado del término es aún más complicado porque depende de quién la está utilizando:

• Si es un spectroscopist que necesita de un blanco-fuente de luz para obtener una reflectividad o de la absorbencia del espectro, suelen requerir la luz para tener un amplio ancho de banda, con el apoyo de más de la totalidad de la luz visible de gama, llamado "blanco".

• Sin embargo, si se trata de un fabricante de bombillas de luz, sólo se requiere que la luz sea percibido como blanco, incluso si es producido, por ejemplo, por tres colores Led con banda estrecha espectros como este, y su uso del término será completamente justificado.

En términos de su uso dentro de la física de la literatura, es mucho más habitual que requieren de una fuente de banda ancha, con un amplio espectro de longitudes de onda que contribuyen significativamente al espectro. Sin embargo, no es un requisito que todas las frecuencias de contribuir por igual (en parte porque, como se nota, que ni siquiera comenzar a tener sentido).

Por lo tanto, un espectro de longitud de onda plana (más de una lo suficientemente amplia gama) normalmente se llama "blanco", pero por lo que una plana del espectro de frecuencias, a través de una gama equivalente. Por otra parte, muchos de los modelos estándar de la luz blanca ¿ no tienen un espectro plano, ya sea en la representación, con el más famoso modelo de ser, por supuesto, la radiación de cuerpo negro. Esto tiene la frecuencia y la longitud de onda de distribuciones espectrales de la forma $$ P_\nu(\nu,T) = \frac{2h\nu^3}{c^2}\frac{1}{e^{h\nu/k_BT}-1} \quad\text{y}\quad P_\lambda(\lambda,T) = \frac{2hc^2}{\lambda^5} \frac{1}{e^{hc/\lambda k_B T}-1} \quad \text{resp.}, $$ y en temperatura lo suficientemente alta (es decir,$T\approx 5500\:\mathrm K$) de los modelos en blanco de la luz solar. A bajas temperaturas, tales como los de las bombillas incandescentes, que produce un lugar diferente del espectro, que es todavía llama luz blanca en la literatura.

Answer 2

No hay una "luz blanca". Hay Iluminante a,B,C,D,E,F, no hay cuerpo negro blanco (con un continuo de posibles temperaturas), etc.

Es por eso que cuando usted compra una bombilla, que marca la temperatura de color, pero no importa lo que la temperatura de color, que todavía (correctamente) la etiqueta de "luz blanca".

Usted dice que "por lo general, "luz blanca" se describe o define como una mezcla uniforme de las olas." Esto no es cierto en mi experiencia. Se define como luz de banda ancha, y/o como la luz que una persona no técnica describiría como "blanco" si no la miró, pero no como cualquier específicos del espectro.

Answer 3

Todas las respuestas se pierda un punto muy interesante, que explica por qué el concepto de blanco es útil, ¿por qué hay un concepto; es una (muy importante) de lo biológico.

Podrás ver tus plantas verdes en su mesa verde (casi)independientemente de la luz en su habitación; para lograr esto, tu cerebro tiene que no basta con medir la distribución espectral de llegar de la planta, pero tiene que comparar con la fuente de luz - con el fin de "calcular" ¿qué fracción de la cantidad de luz de cada una de las frecuencias es reflejada por el objeto. Obviamente, esta es una característica muy útil de nuestro sistema nervioso, ya que "mide" la propiedad del objeto y no de accidental de las circunstancias externas (iluminación).

Cómo es realizado?

Bien, usted tiene que comparar las longitudes de onda que llegan desde el objeto con el promedio de la luz que entra en su campo de visión. Sería más preciso compararla con la fuente, pero biológicamente evolucionado mecanismo tiene que ser rápido y versátil; se necesitaría demasiado la inteligencia y el tiempo de retardo a la búsqueda de la fuente (o de un objeto que es conocido por ser blanco) cada vez que desee echa un color.

Por supuesto, esto no se hace de forma racional, es mucho más simple. Los colores son "definido" (el cerebro) para estar en pares de colores complementarios, que "cancelar" dar... blanco! El blanco puede ser una mezcla de rojo y el verde o el azul y el amarillo, etc. Cuando la luz cae en alguna parte de la retina, la sensación de color que se producen allí - y a la vez el color complementario es enviado para el resto de la imagen, y superpones con el verdadero color! Obviamente, si alguna frecuencia debe faltar en la que la ilumina, esto se compensa por este mecanismo, si los objetos son lo suficientemente al azar de color (blanco, en promedio,:)). Si la luz es blanca, entonces todos estos imaginario colores cancelar, y no tiene ningún efecto.

Esta es la razón por la biología inventó el color blanco, aunque no se corresponde con ninguna frecuencia. Un mecanismo muy importante - hay que pensar en ella, de cómo poco uso sería para detectar las frecuencias entrantes, sin tomar en cuenta la manera en que ellos dependen de la iluminación. Esto le permite obtener la sensación de una planta verde, incluso si no hay verde longitudes de onda en la luz presente; el verde es producido por el exceso de rojo en la luz de todos los demás objetos.

Esta es la razón por la que el concepto mismo de blanco sólo es útil en este contexto de la color-percepción. Los espectros pueden ser muy diferentes. Su definición es la siguiente: el blanco es lo que se ve blanco. Esto puede variar ligeramente entre los individuos.

Answer 4

Mientras yo estaba pensando acerca de esto, durante mi viaje en autobús a mi trabajo, he tenido una idea simple que puede ser una respuesta apropiada. Necesito una confirmación de que realmente está haciendo sentido.

La noción de la luz blanca es la persona a cargo en el detector. Un detector ideal (lo llaman un "ojo-cerebro", o una cámara digital conectada a un ordenador) reacciona a la frecuencia o longitud de onda, pero no ambos al mismo tiempo. En el caso de una frecuencia de reaccionar detector de luz que se dice "blanco" (es decir, el detector percibe la luz blanca) si las frecuencias están uniformemente distribuidos ; $F(\omega) = \textit{cste}$. La longitud de onda de reaccionar detector sería entonces ver algunos azulado de la luz en lugar de ello, ya que hemos $$\etiqueta{1} d\omega = -\: 2 \pi \lambda^{-2} \; d\lambda, $$ y así $$\etiqueta{2} L(\lambda) \propto \lambda^{-2} \, F(\omega) \propto \lambda^{-2}. $$

Una distribución uniforme de longitudes de onda ($L(\lambda) = \textit{cste}$) implica que pequeñas frecuencias son favorecidos ; $$\etiqueta{3} F(\omega) \propto \lambda^2 \, L(\lambda) \propto \omega^{-2}. $$ El detector de frecuencia, a continuación, "ve" algo de luz rojiza, mientras que la longitud de onda del detector ve la luz "blanca".

La conclusión es que la "luz blanca" es un concepto relativo, y no tiene ningún sentido físico sin un detector, que no puede reaccionar tanto a las frecuencias y longitudes de onda al mismo tiempo ! En otras palabras, la pregunta "¿Cuál es el color de la luz ?" no puede tener una respuesta sin especificar el tipo de detector utilizado.

¿Eso tiene sentido ? Cualquier comentario sobre esto ?

Answer 5

Si usted es capaz de construir su "ideal del detector," usted encontrará que si se responde de manera uniforme a la "luz blanca" de las frecuencias, se le dará **la respuesta de los mismos* a sus longitudes de onda. En otras palabras, el detector de frecuencia y la longitud de onda del detector - son una y la misma!