EL SOL
La mayor fuente de luz natural que conocemos es el sol. La temperatura de la superficie del sol es de unos 6000K. Todos los objetos emiten radiación porque las partículas cargadas dentro de ellos están en constante movimiento. Cuando en estas partículas ocurre una transición de niveles de energía se produce una emisión de radiación. La temperatura de los objetos es una medida directa de la cantiad de movimiento de estas partículas. Cuanto más caliente está el objeto, más rápido se mueven las partículas y más energía irradia. Los objetos no irradian luz en una sola frecuencia, sino en un rango amplio de frecuencias. La intensidad de la radiación aumenta a menudo que disminuye su longitud de onda (o aumenta su frecuencia) y después disminuye rapidamente. Este modelo de objeto ideal, que absorbe y emite toda la energia que contiene y recibe se conoce como cuerpo negro. En el siguiente gráfico vemos las curvas de intensidad de distintos cuerpos negros según su temperatura.
Como se puede comprobar la temperatura del sol es tal que su máximo de intensidad es en las longitudes de ondas visibles. Se llama radiación visible o luz visible al rango de longitudes de onda que son capaces de excitar lo conos de la retina de los humanos, encargados de enviar al cerebro las señales luminosas. Las longitudes de onda de la luz visible va desde los 380 nm (violeta) a los 780 nm (rojo). El que el máximo de intensidad de la radiación del sol esté precisamente en el espectro visible, es sin duda debido a los procesos de adaptación al medio de los animales en La Tierra.
En la siguiente imagen podeis ver el espectro de radiación del sol medido desde La Tierra.
Como se puede observar el espectro observado se ajusta muy bien al ideal de un cuerpo negro. Como curiosidad, hay frecuencias que no llegan a La Tierra, debido a que los gases presentes en la atmósfera absorven parte de estas radiaciones. Las frecuencias en las que apenas llega intensidad, corresponden justamente a la cantidad de energía asociada a la luz en esas frecuencias que hace posible que determinadas moléculas sean excitadas a un nivel de energía superior. Como curiosidad, se puede ver en el gráfico que el ozono (O3) es responsable de la absorción de parte de los rayos ultravioletas. La observación directa del espectro desde La Tierra la primera vez, tambien dió lugar al descubrimiento de un nuevo elemento durante el eclipse de 1868 al descubrirse una nueva línea de absorción no conocida por ningún otro elemento de La Tierra. Se le achacó a un gas presente en el sol y se le llamó helio. Se tardó más de 30 años en encontrar ese elemento en La Tierra.
Pero, aparte de las líneas de absorción del espectro del sol por los gases presentes en la atmósfera, ¿tiene ésta algún otro impacto en la luz que nos llega? La respuesta es sí. La intensidad de la radiación del sol es bastante similar en todas las frecuencias del rango visible. Entonces, la luz del sol es blanca ,es decir, contiene todas sus longitudes de onda por igual y nos vemos la luz coloreada. Pero, ¿Por qué no vemos el sol blanco? La luz, cuando atraviesa la atmósfera, es dispersada por los gases, sobre todo oxígeno y nitrógeno. La luz choca contra estas moléculas, dispersando la luz, pero la dispersión no es igual para todas las frecuencias, sino que es mucho mayor cuanto menor es la longitud de onda. Esto hace que cuando miramos al cielo, sin mirar al sol directamente, en un día despejado lo veamos azulado y que en las puestas de sol y al amanecer al incidir la luz del sol directamente, veamos al sol y al cielo anaranjado pues toda la luz azul ha sido dispersada. En 1911, Albert Einstein calculó exactamente la fórmula de dispersión de la luz por las moléculas de la atmósfera y explicó cómo el campo electromagnético de la luz forma momentos dipolares en las moléculas y estos son los causantes de la dispersión. Mediante la observación y según sus cálculos fue capaz de verificar el número de Avogadro.