A luz visível é a porção do espectro eletromagnético que pode ser detectada pelo olho humano

Um prisma dividindo a luz branca no espectro de cores. Crédito da imagem: artpartner-images via Getty Images

A luz visível é uma forma de radiação eletromagnética (EM), assim como as ondas de rádio, radiação infravermelha, radiação ultravioleta, raios X e micro-ondas. Geralmente, a luz visível é definida como os comprimentos de onda que são visíveis para a maioria dos olhos humanos.

FAIXA DE ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

O espectro eletromagnético, dos comprimentos de onda de frequência mais alta para a mais baixa. Crédito da imagem: Shutterstock

A luz visível é um tipo de radiação eletromagnética, que é transmitida em ondas ou partículas em diferentes comprimentos de onda e frequências. Essa ampla faixa de comprimentos de onda é conhecida como espectro eletromagnético. Esse espectro é normalmente dividido em sete regiões em ordem de comprimento de onda decrescente e energia e frequência crescentes. Essas regiões são:

• Ondas de rádio (comprimentos de onda maiores que 0,4 polegada ou 10 milímetros)
• Micro-ondas (comprimentos de onda entre 0,004 e 0,4 polegadas, ou 0,1 a 10 mm)
• Infravermelho (IR) (comprimentos de onda entre 0,00003 e 0,004 polegadas, ou 740 nanômetros a 100 micrômetros)
• Luz visível, (comprimentos de onda entre 0,000015 e 0,00003 polegada, ou 380 a 740 nanômetros)
• Ultravioleta (UV) (comprimentos de onda entre 0,000015 e 0,00003 polegada, ou 380 a 740 nanômetros)
• Raios-X (comprimentos de onda entre 4 × 10^-7 a 4 × 10^-8 polegadas, ou 100 picômetros a 10 nanômetros)
• Raios gama (comprimentos de onda inferiores a 4 × 10^-9 polegadas, ou 100 picômetros)

A luz visível cai na faixa do espectro EM entre infravermelho (IR) e ultravioleta (UV). Tem frequências de cerca de 4 × 10¹⁴ a 8 × 10¹⁴ ciclos por segundo, ou hertz (Hz) e comprimentos de onda de cerca de 740 nanômetros (nm) ou 2,9 × 10^-5 polegadas, a 380 nm (1,5 × 10^-5 polegadas).

ESPECTRO DE LUZ VISÍVEL E COR

Um diagrama mostrando o espectro de cores visíveis. Crédito da imagem: WinWin artlab via Shutterstock

Talvez a característica mais importante da luz visível seja a cor. A cor é uma propriedade inerente da luz e um mecanismo das células do olho humano. Objetos não "têm" cor, de acordo com The Physics Hypertextbook. Em vez disso, os objetos refletem luz que "parece" ser uma cor. Em outras palavras, escreve Elert, a cor existe apenas na mente do observador.

Nossos olhos contêm células especializadas, chamadas cones, que atuam como receptores sintonizados nos comprimentos de onda dessa faixa estreita do espectro EM, de acordo com o site Mission Science da NASA. Os seres humanos veem a luz na extremidade inferior do espectro visível, tendo um comprimento de onda mais longo, cerca de 740 nm, como vermelho; percebemos a luz no meio do espectro como verde; e ver a luz na extremidade superior do espectro, com um comprimento de onda de cerca de 380 nm, como violeta. Todas as outras cores que percebemos são misturas dessas cores.

Por exemplo, o amarelo contém luz das regiões vermelha e verde do espectro de luz visível; ciano é uma mistura de verde e azul, e magenta é uma mistura de vermelho e azul. A luz branca contém todas as cores em combinação. O preto é uma total ausência de luz (ou seja, quando o objeto não reflete luz). A primeira pessoa a perceber que a luz branca era composta pelas cores do arco-íris foi Isaac Newton, que em 1666 passou a luz do sol através de uma fenda estreita e depois um prisma para projetar o espectro colorido em uma parede, de acordo com o site de Michael Fowler, professor de física da Universidade da Virgínia.

COMO A ENERGIA TÉRMICA SE TRANSFORMA EM LUZ VISÍVEL?

À medida que os objetos ficam mais quentes, eles irradiam energia dominada por comprimentos de onda mais curtos, que percebemos como mudanças de cores, de acordo com a Mission Science da NASA. Por exemplo, a chama de um maçarico muda de avermelhada para azul à medida que é ajustada para a queima mais quente. Esse processo de transformar energia térmica em energia luminosa é chamado de incandescência, de acordo com o site do Instituto para o Avanço Educacional Dinâmico (IDEA), WebExhibits.org.

A luz incandescente é produzida quando a matéria quente libera uma parte de sua energia de vibração térmica como fótons. A cerca de 800 graus Celsius (1.472 graus Fahrenheit), a energia irradiada por um objeto atinge o infravermelho. À medida que a temperatura aumenta, a energia se move para o espectro visível e o objeto parece ter um brilho avermelhado. À medida que o objeto fica mais quente, a cor muda para "branco quente" e, eventualmente, para azul.

ASTRONOMIA DA LUZ VISÍVEL

Este gráfico de quatro painéis ilustra como a região sul da estrela supergigante vermelha brilhante e em rápida evolução Betelgeuse pode ter se tornado subitamente mais fraca por vários meses no final de 2019 e início de 2020. Nos dois primeiros painéis, como visto na luz ultravioleta com o Telescópio Espacial Hubble, uma bolha brilhante e quente de plasma é ejetada do surgimento de uma enorme célula de convecção na superfície da estrela. No painel três, o gás expelido que flui rapidamente se expande para fora. Eleesfria para formar uma enorme nuvem de grãos de poeira obscurecendo. O painel final revela a enorme nuvem de poeira bloqueando a luz (vista da Terra) de um quarto da superfície da estrela. Crédito da imagem: NASA, ESA e E. Wheatley (STScI)

A cor de objetos quentes, como estrelas, pode ser usada para estimar suas temperaturas, de acordo com o IDEA. Por exemplo, a temperatura da superfície do sol é de cerca de 5.800 kelvin (9.980 F ou 5.527 C). A luz emitida tem um comprimento de onda de pico de cerca de 550 nm, que percebemos como luz branca visível (ou levemente amarelada). 

De acordo com a NASA, se a temperatura da superfície do Sol fosse mais baixa, cerca de 3.000°C, ela ficaria avermelhada, como a estrela Betelgeuse. Se fosse mais quente, cerca de 12.000^° C, pareceria azul, como a estrela Rigel.

Os astrônomos também podem determinar de que objetos são feitos porque cada elemento absorve luz em comprimentos de onda específicos, chamados de espectro de absorção. Conhecendo os espectros de absorção dos elementos, os astrônomos podem usar espectroscópios para determinar a composição química de estrelas, nuvens de poeira e outros objetos distantes.

A cor azul da Nebulosa Cabeça da Bruxa e da poeira ao redor da brilhante estrela supergigante de Orion, Rigel, é causada não apenas pela intensa luz azul das estrelas de Rigel, mas porque os grãos de poeira espalham a luz azul com mais eficiência do que o vermelho. O mesmo processo físico faz com que o céu diurno da Terra pareça azul, embora os dispersores na atmosfera da Terra sejam moléculas de nitrogênio e oxigênio. Crédito da imagem: Mario Cogo (Galax Lux)

Este artigo foi atualizado em 23 de maio de 2022 pelo editor da Gaia Ciência.

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RECURSOS ADICIONAIS

• Saiba mais sobre como o cérebro humano percebe a luz neste vídeo da National Geographic. 
• Caminhe pelo espectro eletromagnético com este livro impressionante "Luz: O espectro visível e além" (Black Dog & Leventhal, 2013),
• Faça seus próprios experimentos de luz visível em casa usando a orientação do Ducksters, um site educacional infantil.

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Referência:

LUCAS, Jim. What is visible light? Live Science, Nova York, 23, mai. 2022. References. Disponível em: <https://www.livescience.com/50678-visible-light.html>. Acesso em: 23, mai. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.