Los acontecimientos naturales tienen un toque de energía que le imprime ese dinamismo a las cosas, siempre está en constante movimiento y eso es maravillosamente debido a las transformaciones de energía que se están dando y encuentran una explicación razonable basada en las ciencias básicas: Física, Química, Biología y Matemáticas!. A pesar que todo cambia, la energía siempre se mantiene constante, y no hay contradicción. Veremos en este post uno de esos fenómenos naturales donde se dan cambios energéticos y se produce una emisión de radiación lumínica a diferentes longitudes de onda.

Hace tiempo, creo que mucho tiempo, apenas era un niño cuando hicimos un campamento en un sitio rodeado de árboles y un pequeño riachuelo pasaba cerca del lugar. Al caer la noche solamente teníamos disponible la iluminación del automóvil y una pequeña planta eléctrica que funcionaba con gasoil, pero me llamó la atención observar que entre los arbustos había una pequeña luz que encendía y apagaba constantemente. Se trataba de ese pequeño animal llamado cocuyo o luciérnaga, así que me quedé con la duda y guardé por mucho tiempo esa pregunta ¿por qué iluminan esos animales?

^{Luciérnaga emitiendo luz, (CC BY-SA 2.0) Firefly by sprklg}

Este tipo de emisión de luz está relacionado con la

bioluminiscencia

, porque la produce un ser biológico, un ser vivo!. Me puse a investigar si era posible que este insecto mantuviera la emisión de luz por un tiempo más prolongado, pero en realidad la transformación de energía química a energía luminosa ocurre en un breve instante (∼ 10^-8 segundos) y la luz emitida por una luciérnaga va a depender de su capacidad de almacenamiento de oxígeno necesario para completar la reacción química (›1 s y ‹10 s).

^{Reacción química de la luciferina y luciferasas en presencia de oxígeno, (Dominio Público) by Yikrazuul}

Normalmente los seres bioluminiscentes emiten radiación cuya longitud de onda está en el rango de luz visible entre λ_azul = 460 nm () y λ_verde = 500 nm (), dependiendo de la especie de ser vivo, ya que se han descubierto otras especies que tienen la capacidad de emitir en la λ_rojo = 645 nm ().

Ya hemos visto que cuando se hace incidir radiación sobre un objeto "no vivo", se producen transformaciones energéticas entre las bandas de energía. Si la radiación incidente tiene suficiente energía para "sacar" al electrón de su estado base, natural o de equilibrio, entonces pasará a un nivel energético mayor y se encontrará en un estado excitado. Cuando se retira la fuente de radiación incidente, entonces el electrón excitado volverá a su estado base, pero para conservar la energía total del sistema pues se emitirá una radiación luminosa que puede ser en una longitud del rango visible del espectro electromagnético. De esta manera podemos percibir un color determinado "saliendo" de ese objeto!

Fluorescencia, (CC BY-SA 2.5)-Hannes Grobe/AWI.

Fosforescencia, (CC0).

Normalmente la fuente de radiación utilizada en los laboratorios de Química es la que presenta una energía mayor y se corresponde con la longitud de onda del ultravioleta λ < 380 nm (), de tal forma que se garantiza una de las condiciones necesarias para que ocurran los fenómenos de luminiscencia: energía incidente mayor que la energía del estado base. La fuente de radiación también puede ser la del Sol, luz blanca o incandescente que es la que incide sobre las estrellas plásticas que se colocan en el techo o paredes de la habitación de los niños, las cuales están hechas con un pigmento fosforescente añadido al polímero base parecido al que se muestra a continuación.

^{a) Polvo con pigmento fosforescente (CC0) b) fosforescencia prolongada. (CC0)}

Este es un caso particular de

fosforescencia

, cuando se interrumpe o apaga la fuente de radiación incidente sucede que el objeto fosforescente continúa emitiendo energía lumínica con una energía menor a la de la radiación incidente y puede prolongarse desde unos segundos hasta unas pocos minutos!. Mientras que en los procesos de fluorescencia el efecto de emisión de energía luminosa finaliza casi instantáneamente después que se interrumpe la fuente de radiación incidente.

Bombillo fluorescente encendido. (@azulear)

Remanente de electrones excitados. (@azulear)

En el caso de la emisión de luz debido al fenómeno de fluorescencia, la radiación permanece activa mientras la energía incidente esté encendida, en cuanto se desconecta la fuente, rápidamente la fluorescencia se cancela. En el caso del bombillo fluorescente, los electrones excitados tienen un tiempo de vida media de unos segundos adicionales hasta que llegan al equilibrio energético, pero en la mayoría de los casos el efecto es inmediato!.

Existe una clasificación para los objetos que emiten radiación de longitudes de onda en un amplio rango del espectro electromagnético y pueden hacerlo a temperaturas "bajas" de 100 ºC, intermedias de 1200 ºC o altas temperaturas de 5000 ºC. Las más conocidas son la termoluminiscencia e incandescencia, en ambos hay emisión de luz y la diferencia radica en el orden de temperatura que alcanza el objeto emisor de luz.

^{Resistencia eléctrica incandescente, imagen original de @azulear}

En el caso de la

incandescencia

, el objeto alcanza temperaturas intermedias y altas, llegando incluso a sobrepasar el punto de fusión del material. En el ejemplo que muestro en la fotografía anterior, se observa una resistencia eléctrica que se calienta por el paso de una corriente eléctrica a través del alambre resistor y emite un color característico de λ_rojo = 645 nm (). Cuando se suspende la circulación de corriente eléctrica, la resistencia se enfría rápidamente y desaparece la percepción del color rojizo.

Las transiciones energéticas es un tema de la Física que es muy amplio y abarca una gran cantidad de fenómenos naturales, todo tiene una explicación lógica, coherente y fácil de comprender. Es una tarea que realizamos las personas que publicamos en esta comunidad científica @stem-espanol y que esperemos que rinda sus frutos en corto tiempo dentro de la plataforma steemit.com. En mi próximo post les estaré comentando nuevamente temas de . . . . ENERGÍA!

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Si deseas profundizar tus conocimientos acerca de este
tema, te recomiendo:

• Bacterias y algas y bioluminiscentes.
• Bioluminiscencia.
• Luz creada por seres vivos..
• Incandescencia.
• Fluorescente y Fosforescente.