El rango aceptado para las longitudes de onda de la luz que el ojo humano puede detectar es aproximadamente entre 400nm y 700nm. ¿Es una coincidencia que estas longitudes de onda sean idénticas a las del rango de radiación fotosintéticamente activa (PAR) (la longitud de onda de la luz utilizada para la fotosíntesis normal)?
Alternativamente, ¿hay algo especial en los fotones con esos niveles de energía que conduce a la estabilización de la selección en múltiples especies tan diversas como los humanos y las plantas?
Buena pregunta.
Si observa la distribución de energía espectral en la respuesta aceptada aquí , vemos que los fotones con longitudes de onda inferiores a ~ 300 nm son absorbidos por especies como el ozono. Mucho más allá de 750, la radiación infrarroja es absorbida en gran medida por especies como el agua y el dióxido de carbono. Por lo tanto, la gran mayoría de los fotones solares que llegan a la superficie tienen longitudes de onda que se encuentran entre estos dos extremos.
Por lo tanto, sugeriría que los organismos de la superficie se habrán adaptado para usar estas longitudes de onda de luz, ya sea que se usen en fotorreceptores o en la fotosíntesis, ya que estas son las longitudes de onda disponibles; es decir, los organismos se han adaptado para usar estas longitudes de onda de luz, en lugar de que estas longitudes de onda sean especiales per se (aunque en el caso específico de la fotosíntesis hay un punto dulce de energía fotónica).
Por ejemplo , este estudio sugiere que algunos hongos en realidad podrían utilizar la radiación ionizante en el metabolismo. Esto sugiere que los organismos hipotéticos en un mundo bañado en radiación ionizante pueden desarrollar mecanismos para utilizar esta energía.
La selección a la que se refiere en múltiples especies podría deberse a una ventaja mutua. Si las frutas absorben longitudes de onda visibles, otros animales pueden verlas y comerlas junto con las semillas. Las semillas pueden entonces madurar dentro del huésped y, una vez eliminadas con las heces, hacer crecer una nueva planta en un lugar diferente.
Esto no solo es válido para la absorción de luz, sino también para la emisión de luz: para algunas frutas, la maduración provoca una luminiscencia UV azul que puede ser detectada por algunos insectos.
Una regla general en óptica es que la luz interactúa con materiales que tienen características con dimensiones similares a la longitud de onda de la luz. Por ejemplo, las ondas de radio con longitudes de onda grandes interactúan con objetos grandes como aviones, como en el caso de los radares, y las longitudes de onda realmente pequeñas (rayos X y rayos gamma) interactúan con objetos realmente pequeños como núcleos de átomos. Si toma el espectro visible, la luz interactúa con materiales con dimensiones y/o energías similares, como CC, C=O, etc., que constituyen la mayoría de los compuestos orgánicos. Infierno, la luz con la longitud de onda apropiada puede incluso interactuar (o difractarse en este caso) con un material orgánico que posee muchos grupos C=O-OH espaciados con distancias similares a la longitud de onda de la luz que se proyecta sobre él (siempre que estén espaciados regularmente y hay muchos de ellos para producir un resultado observable). Dado que todos los organismos se basan en el carbono, CC, C=O, CO, C=_N, etc. dominan los constituyentes de la materia viva, desde la retina del ojo humano hasta los compuestos fotosensibles de las plantas. Por lo tanto, desde la perspectiva de la interacción luz-materia, todos los seres vivos están hechos de más o menos los mismos materiales y esta es la razón por la cual las plantas usan la longitud de onda similar que el ojo humano puede detectar para los procesos fotosintéticos. C=_N etc. dominan los constituyentes de la materia viva desde la retina del ojo humano hasta los compuestos fotosensibles en las plantas. Por lo tanto, desde la perspectiva de la interacción luz-materia, todos los seres vivos están hechos de más o menos los mismos materiales y esta es la razón por la cual las plantas usan la longitud de onda similar que el ojo humano puede detectar para los procesos fotosintéticos. C=_N etc. dominan los constituyentes de la materia viva desde la retina del ojo humano hasta los compuestos fotosensibles en las plantas. Por lo tanto, desde la perspectiva de la interacción luz-materia, todos los seres vivos están hechos de más o menos los mismos materiales y esta es la razón por la cual las plantas usan la longitud de onda similar que el ojo humano puede detectar para los procesos fotosintéticos.
Fuente: solo mi intuición
Esta pregunta está relacionada con la pregunta: ¿Por qué algunas cosas son transparentes y otras opacas?
Poder ver algo requiere que sea opaco y que lo ilumine suficiente luz.
Los rayos ultravioleta y las longitudes de onda más cortas no son tan frecuentes como la luz visible en la Tierra. El mundo parecería demasiado oscuro para ver si usáramos UV y longitudes de onda más cortas. Esto se debe a que nuestra atmósfera absorbe la mayor parte de la luz de alta energía.
La luz infrarroja y las longitudes de onda más largas atraviesan muchos objetos, lo que dificultaría la visión. Hay menos luz aquí llegando a la tierra y aún menos siendo refractada.
Piense en cuánto depende nuestra visión de la luz indirecta. Las frecuencias en las que la mayoría de los objetos son opacos hacen que esas frecuencias sean útiles para la visión debido a la acumulación de luz refractada.
¿Por qué muchos objetos son opacos en el espectro visible de la luz? Las longitudes de onda de luz más largas tienen menos energía que los electrones de valencia en la mayoría de la materia. Las longitudes de onda más cortas tienen demasiada energía, provocan reacciones químicas, además de no ser muy frecuentes en la superficie de la tierra.
Los electrones son los que absorben y luego remiten la luz y tienen umbrales basados en su química para lo que pueden absorber. Sin absorción = transparente. Empiezan a ocurrir demasiadas reacciones energéticas y químicas, lo que puede ser indeseable o deseable en la síntesis de vitamina D por luz ultravioleta.
Las plantas extraen energía para las reacciones químicas de longitudes de onda más cortas que el infrarrojo, que es demasiado débil para impulsar la fotosíntesis y no tan abundante como la luz visible. Pero también absorben longitudes de onda más largas que las frecuencias ionizantes, que no son muy frecuentes y suelen causar daños.
La luz visible es el espectro de luz que prevalece lo suficiente en la tierra para ver, pero no es tan enérgico como para dañar los sistemas biológicos. Las cualidades de las frecuencias de luz óptimas en la vista y la fotosíntesis se superponen porque tienen mecanismos similares para interactuar con la luz. ¿Qué es este mecanismo? La química de la vida basada en el carbono.
Zewz