Luz Visible
La luz visible es la banda estrecha del espectro electromagnético que el ojo humano puede detectar, desde el rojo (unos 700 nm) hasta el violeta (unos 400 nm).
Definition
La luz visible es la luz que el ojo puede ver, compuesta por todos los colores del arcoíris mezclados, rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta, y los objetos no tienen color por sí solos: una manzana roja se ve roja porque devuelve luz roja al ojo mientras absorbe los demás colores. Es la porción del espectro electromagnético detectable por el ojo humano, con longitudes de onda de unos $400\ \text{nm}$ (violeta) a $700\ \text{nm}$ (rojo), siendo la luz blanca una mezcla de todas ellas, viajando a $3.00 \times 10^8\ \text{m/s}$ en el vacío como toda onda electromagnética. La luz visible abarca energías de fotón de unos $1.8$ a $3.1\ \text{eV}$, la banda donde el espectro de cuerpo negro del Sol a $5{,}800\ \text{K}$ alcanza su máximo y donde la atmósfera terrestre es transparente, algo que no es coincidencia dado cómo evolucionaron los ojos; en un medio de índice de refracción $n$, la luz se frena a $c/n$ y su longitud de onda se acorta a $\lambda/n$ mientras su frecuencia permanece sin cambios, y como $n$ varía con la longitud de onda, un prisma separa los colores, con la percepción del color surgiendo de tres tipos de conos cuyas sensibilidades traslapadas hacen que la mayoría de los colores percibidos sean mezclas en vez de longitudes de onda únicas.
Example
La luz solar se ve blanca, pero un prisma o un aguacero la esparce en un arcoíris, mostrando todos los colores ocultos; la luz roja a $700\ \text{nm}$ tiene una frecuencia $f = c/\lambda = 3.00 \times 10^8 / 7.0 \times 10^{-7} \approx 4.3 \times 10^{14}\ \text{Hz}$, mientras que el violeta a $400\ \text{nm}$ es $7.5 \times 10^{14}\ \text{Hz}$, casi el doble, así que la banda visible tiene casi una octava de ancho. La ley de Wien pone el máximo del Sol en $\lambda_{\max} = 2.90 \times 10^{-3}/5800 \approx 500\ \text{nm}$, justo en el verde, y la luz solar que entra en vidrio ($n = 1.52$) se frena a $1.97 \times 10^8\ \text{m/s}$, reduciendo la luz de $500\ \text{nm}$ a $329\ \text{nm}$ dentro del vidrio mientras que aun así emerge percibida como verde al salir, ya que la frecuencia nunca cambió.
Key Insight
Las abejas ven el ultravioleta y algunas serpientes sienten el infrarrojo, así que "visible" describe a los ojos humanos, no a la luz misma, ya que al espectro no le importa dónde los humanos dejan de ver. El Sol no se ve verde aunque su espectro alcance su máximo ahí, porque irradia fuertemente en toda la banda visible y el ojo integra la mezcla como blanco; una estrella que realmente se viera verde necesitaría un espectro que ningún cuerpo negro puede producir.