Guia Completa sobre Llum, Color, Ones i Radiació

La Llum: Definició i Característiques

La llum és la porció de l'espectre electromagnètic visible per l'ull humà. Per tant, és una ona electromagnètica (vibració del camp elèctric i del camp magnètic) i és també una ona transversal.

Propietats Fonamentals de la Llum

Les tres característiques bàsiques de la llum són:

• Brillantor: Depèn de l'amplitud de l'ona.
• Color: Depèn de la freqüència de l'ona.
• Polarització: Depèn de l'angle de vibració de l'ona.

(Altres fenòmens relacionats inclouen la polarització i la difracció.)

El Món del Color

Definició i Propietats del Color

El color és la qualitat dels fenòmens visuals que depèn de l'efecte distint que produeixen sobre la retina les llums de diferent longitud d'ona.

Les propietats principals dels colors són:

• Tonalitat (o To): El tipus de color específic (p. ex., vermell, blau, verd).
• Saturació: La puresa que té un color (com d'intens o apagat és).
• Valor (o Lluminositat): Indica si el color és més clar o més fosc.

Tipus de Mescles de Colors

Mescla Additiva (Llum - RGB)

Els colors primaris de la llum són el vermell, el verd i el blau (RGB). Quan els tres colors estan saturats del tot i es barregen, el resultat és la llum blanca. L'espai de color generat s'anomena RGB.

Mescla Sostractiva (Pigment - CMY)

Els colors primaris del pigment són els que provenen de la reflexió de les ones lluminoses damunt dels objectes. Són el cian, el magenta i el groc (CMY). Combinant els tres primaris s'obté el color negre (o un gris molt fosc en la pràctica, per això sovint s'afegeix el negre - K - formant CMYK).

Mescla Partitiva (Òptica)

És un tipus de mescla (similar a la sostractiva) que no és física, sinó que el color resultant es percep per la combinació que fa el nostre cervell de colors propers (com en el puntillisme).

Espectre Electromagnètic i Fenòmens

L'Espectre Electromagnètic

L'espectre electromagnètic és la descomposició d'una radiació electromagnètica segons la seva freqüència, energia dels fotons o longitud d'ona. Les radiacions electromagnètiques es poden classificar en un ampli rang, des dels raigs X i gamma fins a les ones de ràdio. La llum visible és la petita porció d'aquest espectre que és visible per l'ull humà.

Dispersió de la Llum i Ones Monocromàtiques

La dispersió de la llum és el fenomen pel qual la llum es refracta mostrant colors diferents (com en un arc de Sant Martí o a través d'un prisma). Es produeix per un canvi en la velocitat de la llum quan travessa un medi diferent. Aquesta variació depèn de l'índex de refracció del medi, que és lleugerament diferent per a cada longitud d'ona (color). Les ones monocromàtiques són ones electromagnètiques corresponents a la llum visible que tenen una única longitud d'ona (un sol color pur).

L'Efecte Doppler i les seves Aplicacions

L'efecte Doppler és el canvi aparent en la freqüència d'una ona produït pel moviment relatiu entre la font emissora i l'observador. Quan un objecte en moviment emet una ona (com el so d'una ambulància), la seva freqüència percebuda varia: si s'acosta, la freqüència sembla més alta (so més agut); si s'allunya, sembla més baixa (so més greu).

Aplicat a la llum: quan l'objecte que emet llum s'allunya de nosaltres, la freqüència percebuda serà més petita (desplaçament cap al vermell o redshift). Si s'acosta, la freqüència serà més gran (desplaçament cap al blau o blueshift).

Aplicacions: Gràcies a l'efecte Doppler aplicat a la llum de les galàxies llunyanes (observant el seu desplaçament cap al vermell), es va poder determinar que l'univers s'està expandint.

Radiació Gamma i Radioactivitat

La Radiació Gamma

La radiació gamma (γ) és una radiació electromagnètica de molt alta energia (i, per tant, alta freqüència i curta longitud d'ona) emesa durant la desintegració radioactiva dels nuclis atòmics. Va ser descoberta per Ernest Rutherford el 1903. Existeix des dels inicis de l'univers, però avui se n'obtenen beneficis tecnològics i mèdics.

Tipus de radiació nuclear principals:

• Alfa (α): Partícules compostes per 2 protons i 2 neutrons (nucli d'Heli).
• Beta (β): Partícules que poden ser electrons o positrons, emesos quan un neutró es converteix en protó o viceversa dins del nucli.
• Gamma (γ): Fotons d'alta energia. No tenen massa ni càrrega elèctrica, poden modificar l'ADN i no es desvien en camps magnètics o elèctrics.

Utilitats: S'utilitza per esterilitzar material mèdic, en radioteràpia per tractar malalties com el càncer, però també té aplicacions perilloses com en bombes nuclears i és un subproducte de les centrals nuclears.

Radioactivitat i Radiació

La radioactivitat és el procés espontani pel qual un nucli atòmic inestable perd energia emetent radiació (partícules alfa, beta, raigs gamma i/o neutrins) per transformar-se en un nucli més estable. En aquest procés es creen els diferents tipus de raigs.

La radiació, en un sentit ampli, és la propagació d'energia en forma d'ones o partícules subatòmiques a través del buit o d'un medi material.