¿Es la luz del Sol lo mismo que la luz de una bombilla?

¡Ella tiene razón en que hay una diferencia, y tú tienes razón en que son solo ondas electromagnéticas!

La clave de esto es que no existe tal cosa como la "luz blanca" cuando realmente te pones manos a la obra. Cada luz emite un rango de longitudes de onda de luz. Si tienen una distribución suficientemente uniforme de longitudes de onda, tendemos a llamar a esa luz "blanca", pero solo podemos usar ese término de manera informal.

Tanto el sol como la bombilla emiten la llamada "radiación de cuerpo negro". Este es el espectro particular de luz que está asociado con las emisiones térmicas aleatorias de un objeto caliente. Los objetos fríos tienden a emitir más energía en las longitudes de onda más largas, como los rojos y los infrarrojos, mientras que los objetos más calientes emiten más energía en las longitudes de onda más cortas, como los azules y los rayos ultravioleta.

(Tenga en cuenta que hay otros espectros de emisión posibles, pero están asociados con diferentes materiales que realizan las emisiones y, para los fines de esta discusión, no son demasiado importantes. Podemos afirmar que todas las emisiones son de cuerpo negro)

Si nota que, a medida que se calienta, una mayor parte de la energía se emite en azul, violeta y ultravioleta. Así es como te quemas el sol. Es más difícil quemarse con una luz artificial, no porque sea artificial, sino porque esas luces casi siempre son más frías que el sol. No tienen tanto contenido UV. En cambio, tienen más rojo y amarillo, por lo que, por cierto, las fotografías tomadas en interiores se ven muy amarillas. Sin embargo, si usa una luz estroboscópica, todos esos tonos amarillos desaparecen porque una luz estroboscópica es muy cálida, con muchos azules.

Puede obtener una quemadura de sol de la luz artificial, por supuesto. Las camas de bronceado son el ejemplo obvio, pero hay otros interesantes. Cuando eres un joyero que trabaja en platino, por ejemplo, necesitas usar equipo de protección UV (como anteojos o incluso protector solar). El punto de fusión del platino es tan alto que en realidad emite una gran cantidad de luz ultravioleta y puede causarle quemaduras solares.

Aparte de estos espectros, no hay nada diferente entre la luz de una fuente artificial y la luz del sol. Los fotones son fotones.

Lo que experimentamos como luz son fotones que inciden en nuestra retina. Primero debemos entender la distribución de los fotones y ver si son iguales.

Tienes razón al decir que el espectro de luz del sol es diferente al de una bombilla. El espectro solar comparado con una bombilla incandescente (las que tienen filamento) se ve así:

Vemos que tanto el sol como la bombilla emiten fotones en todo el espectro UV/Visible/Infrarrojo. Pero, hazlo a diferentes intensidades. Eso significa que hay una cantidad diferente de fotones de diferentes colores que inciden en su ojo. Entonces la luz total, o el espectro de fotones, no es lo mismo. Pero, ¿qué pasa con los propios fotones?

Entonces, ¿son estos fotones iguales? La respuesta corta es no.

La respuesta larga es que los fotones tienen otras características que puedes detectar, por ejemplo, la polarización (la dirección en la que oscilan los campos eléctrico y magnético). Además, el fotón tiene una "longitud" del paquete de ondas, pero esto no se puede medir directamente.

Para el ejemplo que das, los fotones del sol y la bombilla tendrían una amplia gama de polarizaciones y "longitudes".

Pero, consideremos si pudiéramos hacer que todos los fotones fueran iguales, es decir, ¿podríamos hacerlos indistinguibles? Como los fotones son bosones, puedes ponerlos en el mismo estado y, si hicieras esto, obtendrías un láser. Los fotones aquí tienen la misma longitud de onda y polarización pero tendrían una ligera dispersión de energías. Podemos llevar esta idea más allá y considerar un condensado de fotones de Bose-Einstein, solo entonces todos los fotones estarían haciendo lo mismo.

Entonces, para resumir, cuando tiene muchos fotones, puede hacer suposiciones de dónde proviene la luz debido al espectro, pero si le dieran un fotón que plausiblemente podría ser producido por el sol o el blub, sería imposible decir si vino de un filamento o del sol.

Editar: corrección para bombilla incandescente

Aquí ya hay varias buenas respuestas, pero una cosa no se ha abordado, que podría ser a lo que se refiere su amigo. El Sol y una bombilla incandescente emiten espectros de Planck (cercanos a) (como se muestra en las respuestas de Tomi y Cort Ammon). Por el contrario, las bombillas o tubos fluorescentes emiten espectros que tienen múltiples líneas espectrales. Según el gas que se utilice en el tubo o el material con el que esté revestido el tubo, se pueden lograr varios espectros.

El color percibido por los humanos depende de la relación entre la intensidad en tres intervalos de longitud de onda en el rango azul, verde y rojo, respectivamente. Esto se debe a que solo tenemos tres células fotorreceptoras sensibles al color diferentes, llamadas "conos" (en contraste, los perros solo tienen dos tipos de conos y, por lo tanto, carecen de una "dimensión de color", mientras que las mariposas tienen cinco y los camarones mantis tienen ¡16! ) .

Esto significa que los humanos pueden percibir diferentes espectros como del mismo color. A continuación se muestra un ejemplo de una lámpara fluorescente típica. En la parte superior del espectro, he dibujado los tres rangos espectrales a los que los humanos son sensibles. Se ve que el espectro de la lámpara tiene algunos picos más grandes en el rango azul, verde y rojo, y los humanos interpretarían esto aproximadamente como "blanco". Pero se podría hacer el mismo color, "artificialmente", como podría llamarlo su amigo, con algunas otras líneas, por ejemplo, con la línea etiquetada como "5" reemplazada por dos líneas más pequeñas a cada lado y con proporciones de pico ligeramente diferentes. O bien, con un espectro de Planck de aproximadamente 6000 K.

^{Espectro de una lámpara fluorescente típica ( negra ) y curvas de sensibilidad de los tres conos humanos diferentes ( azul , verde y rojo ). Fuente: Wikipedia + mi propio dibujo a mano.}

El sol emite alrededor del 8% de su energía en UV (que causa el daño), alrededor del 44% en visible y el resto en IR. Un incandescente estándar no emite UV, el 10% es visible y el resto en IR. Las lámparas halógenas pueden funcionar a temperaturas más altas con una vida útil razonable y producen algo de UV, con quizás un 15% visible.

La diferencia se expresa en términos de la temperatura de la superficie emisora. El sol está efectivamente a unos 5500 grados K, mientras que una incandescente normal funcionará a unos 2700 K y una halógena a unos 3000 K.

Por un lado, en principio, es "simple" producir una lámpara con una luz esencialmente equivalente a la luz del sol: simplemente hazla funcionar a 5500 K. El problema es que ninguna sustancia conocida absorberá ese calor sin derretirse.

Por otro lado, hay un gran número de estrellas de clase M con una temperatura superficial de unos 3000 K (no la nuestra, por supuesto, la nuestra es de clase G). Los turistas de un planeta en órbita alrededor de una clase M no necesitarían bloqueador solar, por la misma razón que no necesita bloqueador solar bajo iluminación incandescente,

Entonces, no, la iluminación incandescente no es antinatural o artificial en el sentido que piensa su amigo. No se puede decir lo mismo de la mayoría de las bombillas LED blancas, que tienen un pico en la parte azul del espectro, y esto no ocurre en la naturaleza.

La luz de una bombilla o la luz del sol iluminarán mi camino lo suficientemente bien como para evitar pisar al gato. En ese sentido, son lo mismo.

La luz del Sol tiene una mancha de color, justo donde la física atómica temprana sugería que irradiaría el elemento con dos protones en su núcleo. Ese elemento, llamado Helio (de Helios, palabra griega para el Sol) realmente existe. descubrimiento de helio

No hay nada de eso (ni evidencia de ello) a la luz de una bombilla típica. Entonces, en ese sentido, la luz del Sol y la de una bombilla NO son lo mismo.

Su amigo parece una persona interesante para discutir, pero sospecho que los hermosos gráficos de las otras respuestas realmente no lo ayudarán. Un comentario fue sobre las lámparas de bronceado UV. Este es el camino a seguir con su amigo, traiga otros ejemplos a la discusión para que pueda iluminar (!) exactamente de dónde provienen sus ideas artificiales/naturales. Estoy pensando en la luz de una vela, la luz de un fuego/llama, relámpagos, chispas eléctricas, luz de la luna, reflejos de espejos, estrellas en el cielo nocturno, etc. Entonces debería poder averiguar dónde están sus límites (borrosos o fijos). son y ajustar la discusión en consecuencia.

Si lo miras fotón por fotón, no podrías notar la diferencia entre la luz solar y la luz láser o la luz de una vela. Una analogía: si solo miraras una molécula en el hielo, nunca podrías estar seguro de que no fuera vapor. algunas moléculas en el vapor se mueven muy lentamente, y algunas moléculas en el hielo podrían moverse, al menos por un corto tiempo, muy rápidamente.

Es sólo la distribución estadística de las velocidades de las moléculas lo que hace la diferencia entre el hielo y el vapor. (Y cualquiera de los dos puede quemarte).

Del mismo modo, existe una diferencia enorme y muy práctica entre la distribución estadística de los fotones de la luz solar y los fotones de la luz de las velas.