Luz
O espetro eletromagnético: de onde vem a luz visível
A luz que um ecrã LED emite é uma forma de radiação eletromagnética, tal como as ondas de rádio ou os raios X. No entanto, os nossos olhos veem apenas uma fatia finíssima de todo esse espetro. Aqui descobres qual e porquê.
Tudo o que chamamos «luz» é uma espécie de onda: uma vibração que se propaga no espaço. Existem muitíssimos tipos dessas ondas. Algumas usamo-las para ouvir rádio, outras para aquecer comida no micro-ondas, e outras ainda permitem ao médico tirar uma fotografia dos teus ossos.
Os nossos olhos só conseguem ver um grupo muito pequeno dessas ondas. É o que chamamos luz visível. Todas as cores que conheces, do vermelho ao violeta, estão nesse pequeno grupo. As restantes ondas existem, mas simplesmente não as conseguimos ver.
Um ecrã LED cria precisamente essas ondas visíveis, nas cores certas, para que vejas uma imagem.
A luz é radiação eletromagnética: uma onda de um campo elétrico e um magnético que viajam juntos pelo espaço. O espetro eletromagnético completo ordena toda essa radiação da maior para a menor comprimento de onda. No século XVII, Isaac Newton demonstrou com um prisma que a luz branca se decompõe nas cores distintas do espetro visível.
Das ondas de rádio aos raios gama
Ordenadas da maior para a menor comprimento de onda, as regiões sucedem-se assim: ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama. A luz visível é nelas apenas uma banda estreita entre cerca de 380 e 700 nanómetros (um nanómetro = um milésimo de milionésimo de metro). Abaixo e acima, a radiação continua, mas os nossos olhos não reagem a ela.
Porque é que isto conta para um ecrã
Um LED converte energia elétrica em radiação de um comprimento de onda determinado e, portanto, de uma cor determinada. Combinando LED vermelhos, verdes e azuis, cria-se qualquer cor que o ecrã mostra. O infravermelho (calor) e o ultravioleta ficam fora do que vemos; um LED bem concebido coloca a sua energia o mais possível na banda visível.
A radiação eletromagnética propaga-se no vácuo à velocidade da luz c ≈ 3 × 10⁸ m/s. O comprimento de onda (λ) e a frequência (ν) relacionam-se por c = λ·ν, e a energia por fotão por E = h·ν (com h a constante de Planck). Quanto mais curto o comprimento de onda, maiores a frequência e a energia do fotão.
A banda visível em contexto
A banda visível (≈ 380–700 nm) é, vista em escala logarítmica, minúscula em comparação com o espetro completo, que vai desde ondas de rádio de quilómetros até raios gama de picómetros.
| Região | Comprimento de onda (ordem de grandeza) |
|---|---|
| Ondas de rádio | > 1 m |
| Micro-ondas | 1 mm – 1 m |
| Infravermelho | 700 nm – 1 mm |
| Luz visível | 380 – 700 nm |
| Ultravioleta | 10 – 380 nm |
| Raios X | 0,01 – 10 nm |
| Raios gama | < 0,01 nm |
Emissão de banda estreita dos LED
Ao contrário de uma lâmpada incandescente, que emite um amplo espetro contínuo e perde muita energia sob a forma de infravermelho (calor), um LED emite luz de banda estreita em torno de um comprimento de onda dominante (largura espetral a meia altura tipicamente de algumas dezenas de nm). Isto torna as cores LED saturadas e eficientes em energia: quase toda a energia emitida cai na banda visível. Os LED brancos obtêm o branco combinando um chip azul com um fósforo amarelo, ou misturando chips vermelho, verde e azul.