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COLORES PRODUCIDOS POR
INCANDESCENCIA |
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Se denomina
incandescencia a la generación térmica de luz en el rango visible.
Todos los cuerpos emiten radiación térmica (es decir, radiación
electromagnética que se genera por el movimiento de las
partículas cargadas que poseen), pero generalmente esta
radiación no suele ser visible, sino infrarroja, salvo en el
caso de cuerpos muy calientes.
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Cuando
un cuerpo emite radiación en equilibrio térmico con su
entorno a una determinada temperatura, se denomina
cuerpo negro y esa luz emitida presenta un espectro
continuo muy característico que depende únicamente de
la temperatura del cuerpo emisor (no de su composición).
La radiación se produce en este caso como consecuencia de tener una
gran cantidad de partículas excitadas, cada una emitiendo en
sus frecuencias propias (las correspondientes a las
desexcitaciones más probables), lo que implica que, al
juntarlas todas, se obtenga ese espectro continuo. |
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En la imagen adjunta se muestra el espectro de
cuerpo negro. Como se ve, alcanza un punto
máximo a una determinada frecuencia, la cual se
desplaza a valores mayores a medida que aumenta
la temperatura del cuerpo emisor (ley
de Wien).
Obsérvese también que la mayor parte de la emisión
de radiación del cuerpo negro se encuentra en la
región infrarroja del espectro electromagnético,
para todas las temperaturas representadas.
Esta es
precisamente la razón de que a temperatura ambiente el
llamado cuerpo negro sea, efectivamente, negro para nuestros
ojos en un ambiente iluminado, ya que la energía infrarroja que irradia no puede
ser percibida por el ojo humano. A la temperatura más
baja y en la oscuridad aparece subjetivamente de
color gris (estando su pico
de radiación en el rango infrarrojo). Si se pone un poco
más caliente, lo vemos de color
rojo apagado y si sigue
aumentando su temperatura, se vuelve progresivamente
amarillo, blanco y,
finalmente, azul-blanco |
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La emisión de radiación por las estrellas se
aproxima bastante a la de un cuerpo negro. Su
temperatura asociada (la temperatura superficial
del astro) se conoce como temperatura efectiva y
es una propiedad fundamental, que caracteriza
dicha emisión estelar. En el caso del Sol esa
temperatura es de unos 6000 K y, por tanto, su
espectro se corresponde con el señalado por la
línea más alta del gráfico anterior. Aunque,
como se ve en dicho gráfico, la mayoría de la
radiación sigue siendo infrarroja a esta
temperatura, una parte de ella contiene a toda
la luz visible, encontrándose la radiación
térmica de mayor intensidad justamente a mitad
de dicho especto visible. Como consecuencia de
esto, para nuestros ojos la luz solar es blanca y de ese
color blanco veríamos al Sol si lo pudiéramos
observar sin que interfiera en su camino hacia nosotros
la atmósfera, ya que, como muestra también el gráfico
anterior, la luz emitida por el Sol tiene su máximo en
el color amarillo y el resto radiaciones dentro del
rango visible se reparte alrededor de ese máximo
decayendo en intensidad en torno a él de manera bastante
simétrica (en lo que se refiere a la parte visible del
espectro). |
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El diagrama de emisión del cuerpo negro también
enseña que en los espectros de emisión de
estrellas más frías que el Sol, el máximo en el rango visible
corresponde al color rojo. Es el caso de las
enanas rojas y el de
las gigantes rojas.
Las primeras (enanas
rojas) son el tipo más común de
estrellas. Son pequeñas y
relativamente frías, siendo sus valores de masa
y diámetro inferiores a la mitad de los del Sol
y su temperatura superficial inferior a 4 000 K.
Aunque, como acabamos de decir, son la mayoría
de, por ejemplo, la Vía Lactea, no pueden ser observadas
fácilmente debido a su baja luminosidad. Las
segundas (gigantes
rojas) tienen masas del orden de 8-9 masas solares
y están en una fase de su evolución en la que, tras haber consumido el hidrógeno en su
núcleo, comienzan a quemar hidrógeno en una
cáscara alrededor de ese núcleo de helio inerte.
Ello implica un aumento de su volumen y un
enfriamiento de su superficie, que propicia que
se torne a la tonalidad rojiza.
Del mismo modo, el diagrama de emisión del
cuerpo negro,
enseña que los espectros de emisión de las
estrellas mucho más calientes que el Sol se
desplazan hacia el azul. Así ocurre con las
gigantes azules,
que son estrellas muy luminosas con una elevada
temperatura superficial (puede superar incluso
los 50 000 K), y emiten sobre todo en la región del
ultravioleta del espectro.
En el espacio,
libre de atmósfera, unas y otras ofrecen al ojo
humano esas tonalidades (rojiza
o blanco-azulada)
porque su emisión sí que decae de manera
simétrica y bruscamente para el resto de colores
del espectro visible, en contraposición a lo que
ocurre con las estrellas que, como el Sol,
tienen el máximo en la zona central del espectro
visible. |
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Un ejemplo de incandescencia
generada de manera artificial, que
también produce luz blanca, es la bombilla tradicional
de filamento. Contiene un hilo metálico de
tungsteno que se calienta progresivamente cuando
por él circula corriente eléctrica. Siguiendo la
ley de Wien, el color de la luz emitida por
dicho filamento guarda relación
con la temperatura que va adquiriendo cuando circulan los electrones
por el filamento. |
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Primero empieza emitiendo luz
roja, según va subiendo la temperatura
esa luz emitida empieza a tomar
tonos amarillos y finalmente, cuando se alcanzan unos 2 800K
(unos 2 527 ºC) se convierte en luz blanca
(obsérvese a la derecha de este texto su
espectro, obtenido con el
electroscopio casero). Cuando la bombilla ya emite esa luz blanca
es
idónea para alumbrar y para iluminar espacios
cerrados. |
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Ahora
bien, si nos fijamos en la gráfica de radiación del
cuerpo negro, vemos que a la temperatura a la que la
bombilla cumple su función de iluminar, la gran mayoría
de la luz que emite sigue siendo infrarroja. Por eso,
la bombilla incandescente, que ha sido a lo largo de
siglos de tanta utilidad, tiene una eficiencia
energética bajísima, y hoy está siendo desplazada por otros sistemas de
iluminación más eficientes. |
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Otros ejemplos de color
producido por
incandescencia son: metales calentados al rojo vivo,
llamas, cohetes… |
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Índice |
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