Radiação solar: a frequência do branco?

29 de março, 2024 às 20:39 | Postado em Astronomia, Atmosfera, Óptica, Radiação

Professor Lang,

O senhor poderia me explicar como luz branca tem em si todos os espectros de luz em uma só frequência?

Penso que se a frequência é única o que altera a é a atmosfera.  Logo todos os espectros visíveis se dão por ação da atmosfera e não da fonte propriamente dita.

 

A cor branca (assim como a cinza, marrom, verde limão, magenta e tantas outras) é dita extra espectral pois ela não é encontrada no espectro eletromagnético representado na figura 1.

Com Newton, no século XVII, aprendemos que a luz branca do Sol pode ser decomposta ao passar por um prisma, revelando as cores que estão representadas na parte visível do espectro da figura 1. A decomposição decorre de que o índice de refração do prisma é diferente para os diferentes comprimentos de onda (ou frequências) constituintes da luz branca do Sol como o gif animado (crédito do gif: Lucas Vieira, Public domain, via Wikimedia Commons) da figura 2 indica. As radiações são desviadas segundo ângulos diversos (vide mais em dispersão da luz pelo prisma), evidenciando dessa forma que percebemos branco quando todo o espectro visível da luz solar estiver superposto como antes de entrar no prisma.

Figura 2 – Gif animado representando a dispersão da luz branca.

A atmosfera da Terra tem efeito sobre a radiação solar proveniente do Sol, não apenas na parte visível mas também nas regiões do ultravioleta e do infravermelho.

Na região do visível, um dos importante efeitos é o espalhamento de Rayleigh pelo nitrogênio e oxigênio, sendo responsável por colorir o céu com azul enquanto que torna a luz que chega na superfície do planeta amarelada (ou avermelhada próximo ao pôr do Sol) ao invés de branca pura. Vide a discussão em Espalhamento de Rayleigh: por que somente os comprimentos de onda menores?

Na região do ultravioleta quase toda a radiação solar é barrada pela atmosfera terrestre. Na região de infravermelho a atmosfera, principalmente o vapor de água, tem importante papel para sua absorção. Vide mais em Observações astronômicas na faixa de infravermelho e ultravioleta.

No século XIX aprendemos com Thomas Young e Hermann von Helmholtz que também podemos perceber a cor branca quando apenas as três luzes vermelha, verde e azul excitam nossa retina. A superposição dessas três luzes com intensidades convenientes podem originar as cores que vemos no arco-íris (cores espectrais) e as cores extra espectrais. As descobertas dos dois cientistas no século XIX originaram o sistema de cores RGB (red, green, blue) implementado nas telas dos computadores, televisores, celulares, etc.

A figura 3 apresenta uma fotografia da tela branca do editor de imagens Paint. A imagem colorida é uma macro fotografia da região interna ao pequeno retângulo branco destacado em preto na figura 3. A macro fotografia foi realizada com a câmara fotográfica de um celular e o procedimento descrito em Usando uma gota de água para produzir macro fotografias.

Desta forma, seja a cor branca que vemos da radiação solar (inclusive aquela refletida pela Lua), seja a cor branca na tela dos nossos computadores, não possui uma única frequência mas resulta da superposição de muitas cores.

“Docendo discimus.” (Sêneca)