Una explicación basada en la física para sobrinos:

Nuestros cerebros y nervios funcionan en base a impulsos eléctricos, que son pequeñas ráfagas de corriente eléctrica. La electricidad es lo que sucede cuando quitas los electrones de un átomo o molécula y los mueves a otro cercano. En algunos materiales, como metales o líquidos fuertemente ionizados como la sangre, es fácil mover electrones y hacer que fluya la corriente eléctrica. En otros materiales, como el plástico, el caucho o el hueso, es más difícil hacer que los electrones se muevan.

Se necesita energía para hacer que un electrón se aleje de un átomo. En los conductores, se necesita solo un poco de energía; en aisladores, se necesita mucha energía. La cantidad de energía que se necesita para liberar un electrón se denomina "función de trabajo" o "energía de ionización", según exactamente lo que estés haciendo, y se mide en voltios. (Bueno, técnicamente son electronvoltios, pero esa palabra compuesta hace que la gente se duerma instantáneamente). la cantidad de trabajo de una pila AA de 1,5 voltios.

Si golpeas un átomo con algo de energía pero no es suficiente para liberar completamente al electrón, a veces puedes hacer que los electrones alrededor del átomo vibren. Pero el átomo no puede vibrar de ninguna manera: solo se permiten ciertas frecuencias. Si tratas de darle energía a un átomo en una cantidad que no está permitida, los electrones del átomo simplemente te ignoran. Es como encontrar una máquina expendedora que diga "solo cuartos": si tiene un bolsillo lleno de monedas de diez centavos y de un dólar, entonces es una pena.

Vivimos en un mundo en el que las energías de ionización de las cosas suelen ser de tres, cinco o diez voltios, y las energías de excitación electrónica suelen ser de uno, dos o tres voltios.

La luz es la forma en que las cargas eléctricas intercambian energía entre sí. La luz viene en bultos, llamados "fotones", cada uno de los cuales lleva una cierta cantidad de energía. Resulta que la energía de cada bulto está directamente relacionada con su color: la luz violeta tiene más energía por bulto que la azul, la azul más que la verde, la verde más que la amarilla, la amarilla más que la roja y la roja más que la infrarroja. Cuando la luz visible incide sobre las proteínas pigmentarias de la retina, hace vibrar los electrones ; que pone en marcha la maquinaria para enviar un impulso eléctrico a tu cerebro. Cuando la luz ultravioleta golpea esas moléculas de pigmento, las ioniza, lo que hace que las moléculas se deshagan y pone en marcha un mecanismo diferente ("limpieza en el pasillo cuatro"). Y cuando infrarrojola luz golpea esas moléculas de pigmento, no tiene suficiente energía para hacer que las vibraciones electrónicas funcionen, por lo que no obtiene información sobre la luz infrarroja: está en la máquina expendedora, pero solo con monedas de diez centavos. Los fotones de luz visible tienen energías desde aproximadamente 1,8 voltios (rojo) hasta aproximadamente 3 voltios (violeta).

Toda la historia es más complicada que esto porque las diferentes formas en que una molécula puede vibrar dependen muy sensiblemente de su forma, pero esa es la idea básica. Esta es también la razón por la cual la luz ultravioleta es más peligrosa que la luz visible: además de romper las moléculas de pigmento, los fotones ultravioleta tienen suficiente energía para romper las moléculas de ADN.

La luz infrarroja puede hacer vibrar una molécula entera , que es lo que llamamos calor. (Es más fácil hacer vibrar una molécula completa porque las moléculas son grandes y flexibles, mientras que los electrones se mantienen cerca de sus átomos con una correa corta y rígida ) . fluir a través de un poro; puede ver de inmediato que este sentido termomecánico es completamente diferente del método electroóptico que nosotros (y las serpientes con ojos) usamos para ver la luz visible.

La radiación infrarroja es absorbida por el agua, tanto el vapor de agua atmosférico como el agua líquida.

A continuación se muestra un gráfico de transmisión de agua en varias longitudes de onda. Tenga en cuenta que faltan por completo algunas bandas bastante grandes. Esta luz no puede llegar a tus ojos porque el aire la absorbe.

Además, nuestros globos oculares están llenos de agua. Esta agua también absorbe la radiación infrarroja antes de que llegue a nuestras retinas. A continuación se muestra un gráfico de la cantidad de luz absorbida por el agua líquida por longitud de onda.

Esta explicación también explica por qué no podemos ver la luz ultravioleta. Aquí hay un gráfico de todas las longitudes de onda que pudimos ver en comparación con la cantidad que se puede transmitir a través del aire.

Esencialmente, nuestros ojos evolucionaron para ver la luz visible porque esa es la única luz que hay para ver.

Los objetos calientes, como los seres humanos y los animales de sangre caliente, emiten radiación IR. Pocas criaturas tienen visión IR, como las serpientes. Significativamente, las serpientes son de sangre fría. La visión IR sería ventajosa en la lucha por sobrevivir para la mayoría de las criaturas; con la visión IR, puede distinguir criaturas vivas (calientes) con camuflaje de sus fondos y ver criaturas vivas (calientes) por la noche.

Podría haber muchos obstáculos para la evolución de la visión IR: debe considerar si los ojos sensibles a IR podrían evolucionar en pasos ventajosos graduales e incrementales. Sin embargo, dado que las serpientes tienen visión IR, cualquier obstáculo que exista debe ser superable.

Creo que el gran problema es que los humanos son de sangre caliente. Eso significa que la cabeza detrás de los ojos y los ojos mismos (supongo que el ojo también está a la temperatura corporal), emiten radiación IR. Este ruido de fondo podría hacer que sea imposible tener un ojo útil sensible a los infrarrojos. Sería como tratar de leer un libro mientras alguien alumbra tus ojos con una linterna brillante.

Podríamos haber evitado esto teniendo ojos fuera de nuestros cuerpos, como antenas extrañas, desarrollando una especie de gafas que transforman IR en luz visible en la parte frontal de nuestro ojo, o tal vez ser una especie de escudo detrás del ojo. Células sensibles a IR. Creo que estas cosas son probablemente lo suficientemente "irreduciblemente complejas" para hacerlas muy difíciles de alcanzar por evolución.

Esto podría ser solo un problema para la radiación IR de longitudes de onda particulares similares a la temperatura del cuerpo humano. Quizás podamos ver otras longitudes de onda IR. Sin embargo, dado que la mayoría de los animales de sangre caliente tienen una temperatura similar a la de los humanos,$\sim37^\circ$, no habría ninguna ventaja en ver tales longitudes de onda, por lo que no sorprende que no hayamos desarrollado esta adaptación.

De hecho, el ojo humano no es capaz de sentir esa luz (*). La retina, que cubre básicamente más de la mitad de la pared interna del ojo, tiene 3 tipos diferentes de conos (que son fotorreceptores, es decir, células que transmitirán una señal eléctrica al nervio óptico si son excitadas por una luz que pueden sentir) que solo son sensibles a la luz visible. La razón por la que son sensibles solo a la luz visible radica en que los conos tienen un tamaño y proteínas que los hacen adecuados para absorber solo la luz visible y no la radiación UV, infrarroja y EM de otras longitudes de onda.

La luz visible corresponde a la porción del espectro electromagnético que va desde aproximadamente 400 nm (violeta) a 700 nm (rojo). El infrarrojo por su parte corresponde a longitudes de onda mayores de 700 nm y hasta 1 mm.

(*) nota al margen: la historia real es un poco más complicada, aparentemente el ojo humano puede detectar un láser infrarrojo con una emisión de longitud de onda de 1064 nm, pero aparece rojo o verde debido a algún proceso complicado que ocurre en la retina.

Mire el Plank Spectrum para un cuerpo negro con una temperatura de nuestro Sol (aproximadamente 6000 Kelvin). Aquí hay un enlace a uno.

http://www.physics.usyd.edu.au/~sflammia/Courses/StatMech2014/advanced/2/blackbody.jpg

Según tengo entendido, la razón por la que no podemos ver fuera del rango visible es que nuestros ojos evolucionaron para coincidir con el espectro de nuestro sol. Entonces, por ejemplo, con sistemas solares con estrellas mucho más calientes, donde el pico del espectro del cuerpo negro está en el rango ultravioleta, es concebible que la vida que evolucione alrededor de tal estrella probablemente se vea en el rango ultravioleta.

Por la misma razón no podemos mover la cola

Pregúntale: "¿Puedes mover tu mano?"

Respuesta: "¡Sí, así!"

Pregúntale de vuelta: "¿Puedes mover la cola?"

Respuesta: "No".

Pregunte: "¿Por qué puedes agitar la mano pero no mover la cola?"

Respuesta: "Porque tengo una mano para agitar pero no tengo cola para mover".

Es lo mismo con la luz infrarroja y la luz visible: podemos ver la luz visible porque tenemos las cosas (conos y bastones) necesarias para verla. Pero no podemos ver la luz infrarroja porque no nos dieron nada para verla.

"¿Pero por qué no nos dieron eso?"

“Por lo mismo no nos dieron rabo: simplemente no sucedió”.

Si insiste en el tema, tendrá que empezar a explicarle la evolución. Las mutaciones y los cambios ocurren al azar, y si un cambio es útil para nosotros de una manera que nos hace más aptos, entonces el cambio se mantiene y eventualmente se volverá más pronunciado. Entonces, de alguna manera, esta mutación nunca sucedió, o sucedió y simplemente no fue muy útil y se desvaneció.

...que es el caso de nuestra cola que sí tenemos. Nuestros ancestros tenían cola, y nosotros los humanos también la tenemos en el útero. Pero la cola en un ser humano completamente desarrollado ha desaparecido con el tiempo porque no era necesaria.

Me topé con este hilo mientras buscaba una fuente en la que una vez leí que las opsinas evolucionaron para detectar la luz UV (en insectos) hasta la parte roja de los espectros debido a la naturaleza de la luz. No es sólo que coincida con la pura abundancia de los fotones sino también con las energías que portan. Las longitudes de onda cortas pueden ser perjudiciales y para un organismo que alcanza la madurez sexual alrededor de los 13 años y tiene que criar a sus crías durante al menos unos años el efecto sería que nos quedaríamos ciegos y tendríamos dificultades para continuar nuestra línea. Los insectos no tienen esos problemas ya que viven una vida más corta. Entonces esto establece el límite inferior útil. A medida que aumenta la longitud de onda, la energía de los fotones disminuye. En el rango de alrededor de 700 nm se vuelve tan bajo,

Los fotones UV tienen demasiada energía, mientras que la IR tiene muy poca para que una molécula de opsina suficientemente bien construida pueda detectarla de manera eficiente.

IR refleja bien con luz fuerte para las criaturas vivas (criaturas de sangre caliente), la debilidad es que la luz del día se vuelve tan brillante y necesito usar gafas de sol oscuras. Vivo en la línea del ecuador donde tengo mucha luz solar. →.Pero ya no puedo ver el IR porque mis ojos sanaban normalmente. Mis ojos están bien ahora después del tratamiento y durante el período de tiempo. Ya no puedo ver el IR. Gracias por leer. Espero que esto sea un poco de ayuda.