Vidljivo zračenje

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije

Idi na navigaciju Idi na pretragu

Vidljivo zračenje - elektromagnetski talasi koje percipira ljudsko oko [1] . Osetljivost ljudskog oka na elektromagnetno zračenje zavisi od talasne dužine ( frekvencije ) zračenja, pri čemu je maksimalna osetljivost na 555 nm (540 T Hz ), u zelenom delu spektra [2] . Pošto se osetljivost postepeno smanjuje na nulu sa rastojanjem od tačke maksimuma, nemoguće je odrediti tačne granice spektralnog opsega vidljivog zračenja. Obično se područje od 380-400 nm (790-750 T Hz ) uzima kao granica kratkog talasa, a 760-780 nm (do 810 nm) (395-385 THz) kao dugotalasna granica [1 ] [3] . Elektromagnetno zračenje sa takvim talasnim dužinama naziva se i vidljiva svetlost , ili jednostavno svetlost (u užem smislu reči).

Nisu sve boje koje ljudsko oko može razlikovati povezane s nekom vrstom monokromatskog zračenja . Nijanse poput roze , bež ili magenta nastaju samo miješanjem nekoliko monokromatskih emisija različitih valnih dužina.

Vidljivo zračenje takođe pada u " optički prozor " - područje spektra elektromagnetnog zračenja koje Zemljina atmosfera praktično ne apsorbuje. Čist vazduh raspršuje plavu svetlost mnogo jače od svetlosti dužih talasnih dužina (prema crvenom kraju spektra), tako da podnevno nebo izgleda plavo.

Mnoge životinjske vrste su u stanju da vide zračenje koje je nevidljivo ljudskom oku, odnosno izvan vidljivog dometa. Na primjer, pčele i mnogi drugi insekti vide ultraljubičasto svjetlo, što im pomaže da pronađu nektar na cvijeću. Biljke oprašene insektima su u boljem položaju za razmnožavanje ako su svijetle u ultraljubičastom spektru. Ptice su takođe u stanju da vide ultraljubičasto zračenje (300-400 nm), a neke vrste čak imaju oznake na svom perju kako bi privukle partnera, vidljive samo u ultraljubičastom svetlu [4] [5] .

Priča

Njutnov krug boja iz knjige "Optika" ( 1704 ), koji pokazuje odnos između boja i muzičkih nota. Boje spektra od crvene do ljubičaste su razdvojene notama koje počinju sa D (D). Krug je puna oktava . Newton je stavio crvene i ljubičaste krajeve spektra jedan pored drugog, naglašavajući da magenta nastaje miješanjem crvene i ljubičaste boje.

Prva objašnjenja uzroka pojave spektra vidljivog zračenja dali su Isak Njutn u knjizi "Optica" i Johann Gete u delu "Teorija cveća", ali je i pre njih Rodžer Bekon posmatrao optički spektar. u čaši vode. Samo četiri stoljeća kasnije, Newton je otkrio disperziju svjetlosti u prizmama [6] [7] .

Newton je prvi upotrijebio riječ spectrum ( lat. spectrum - vizija, izgled) u štampi 1671. godine , opisujući svoje optičke eksperimente. Otkrio je da kada snop svjetlosti udari u površinu staklene prizme pod uglom u odnosu na površinu, dio svjetlosti se reflektira, a dio prolazi kroz staklo, formirajući pruge različitih boja. Naučnik je sugerisao da se svjetlost sastoji od struje čestica (korpukula) različitih boja, te da se čestice različitih boja kreću u providnom mediju različitim brzinama. Prema njegovim riječima, crvena svjetlost se kretala brže od ljubičaste, pa se crvena zraka odbijala na prizmu ne toliko koliko ljubičasta. Zbog toga je nastao vidljivi spektar boja.

Njutn je podelio svetlost u sedam boja: crvenu , narandžastu , žutu , zelenu , plavu , indigo i ljubičastu . Odabrao je broj sedam iz vjerovanja (koji potiče od starogrčkih sofista ) da postoji veza između boja, muzičkih nota, objekata Sunčevog sistema i dana u sedmici [6] [8] . Ljudsko oko je relativno slabo osjetljivo na frekvencije indigo boje, pa ga neki ljudi ne mogu razlikovati od plave ili ljubičaste. Stoga se nakon Newtona često predlagalo da se indigo smatra ne nezavisnom bojom, već samo nijansom ljubičaste ili plave (međutim, još uvijek je uključen u spektar u zapadnoj tradiciji). U ruskoj tradiciji indigo odgovara plavoj boji .

Goethe je , za razliku od Newtona, vjerovao da spektar proizlazi iz superpozicije različitih komponenti svijeta. Promatrajući široke snopove svjetlosti, otkrio je da se prilikom prolaska kroz prizmu na rubovima zraka pojavljuju crveno-žuti i plavi rubovi, između kojih svjetlost ostaje bijela, a spektar se pojavljuje kada se te ivice dovoljno približe jedna drugoj. .

Talasne dužine koje odgovaraju različitim bojama vidljivog zračenja prvi put su predstavljene 12. novembra 1801. godine u Bejkerovom predavanju Tomasa Janga , dobijene su pretvaranjem parametara Njutnovih prstenova , koje je izmerio sam Isak Njutn, u talasne dužine. Ove prstenove Newton je dobio prolaskom kroz sočivo, ležeći na ravnoj površini, koji odgovara željenoj boji dijela proširene prizme u spektru svjetlosti, ponavljajući eksperiment za svaku od boja [9] : 30-31 . Dobijene vrijednosti valnih dužina Jung je predstavio u obliku tabele, izražene u francuskim inčima (1 inč = 27,07 mm ) [10] , preračunate u nanometre , njihove vrijednosti dobro odgovaraju modernim, usvojenim za različite boje . Godine 1821. Joseph Fraunhofer je započeo mjerenje valnih dužina spektralnih linija , primajući ih od vidljivog zračenja Sunca pomoću difrakcijske rešetke , mjereći uglove difrakcije teodolitom i pretvarajući ih u valne dužine [11] . Kao i Jung, on ih je izrazio u francuskim inčima, pretvorenim u nanometre, od modernih se razlikuju po jedinicama [9] : 39-41 . Tako je već početkom 19. veka postalo moguće meriti talasne dužine vidljivog zračenja sa tačnošću od nekoliko nanometara.

U 19. vijeku, otkrićem ultraljubičastog i infracrvenog zračenja, razumijevanje vidljivog spektra postalo je preciznije.

Početkom 19. veka, Thomas Jung i Hermann von Helmholtz su takođe istraživali odnos između vidljivog spektra i vida boja. Njihova teorija vida boja ispravno je pretpostavila da koristi tri različita tipa receptora za određivanje boje očiju.

Karakteristike granica vidljivog zračenja

Talasna dužina, nm 380 780
Energija fotona , J 5,23⋅10 −19 2,55⋅10 −19
Energija fotona , eV 3.26 1.59
Frekvencija, Hz 7,89⋅10 14 3,84⋅10 14
Talasni broj , cm −1 1,65⋅10 5 0,81⋅10 5

Vidljivi spektar

Kada se bijeli zrak razloži u prizmu, formira se spektar u kojem se zračenje različitih valnih dužina lomi pod različitim uglovima. Boje uključene u spektar, odnosno one boje koje se mogu dobiti pomoću svjetlosti jedne valne dužine (tačnije, vrlo uskog raspona valnih dužina) nazivaju se spektralne boje [12] . Glavne spektralne boje (koje imaju svoje ime), kao i emisione karakteristike ovih boja, prikazane su u tabeli [13] :

Boja Opseg talasnih dužina, nm Frekvencijski opseg, THz Opseg energije fotona, eV
Violet ≤450 ≥667 ≥2,75
Plava 450-480 625-667 2.58-2.75
Plava 480-510 588-625 2.43-2.58
Zeleno 510-550 545-588 2.25-2.43
Svijetlo zelena 550-570 526-545 2.17-2.25
Žuta 570-590 508-526 2.10-2.17
Narandžasta 590-630 476-508 1.97-2.10
Crveni ≥630 ≤476 ≤1,97

Granice raspona navedenih u tabeli su uvjetne, u stvarnosti se boje glatko spajaju jedna u drugu, a lokacija granica između njih vidljivih promatraču uvelike ovisi o uvjetima promatranja [13] . Kada se snop bijelog svjetla razloži, u prizmi nema ljubičaste, čak i snop od 405 nm izgleda čisto plavo. Ljubičasta se pojavljuje u dugi, gdje je ekstremno plava pomiješana sa susjednom crvenom bojom druge duge.

Za pamćenje redoslijeda glavnih spektralnih boja na ruskom, koristi se mnemonička fraza " Svaki lovac želi znati gdje fazan sjedi ". Akronim Roy G. Biv se na sličan način koristi u engleskom jeziku.

vidi takođe

Bilješke (uredi)

  1. 1 2 Gagarin A. P. Light // Fizička enciklopedija : [u 5 tomova] / Ch. ed. A.M. Prokhorov . - M .: Velika ruska enciklopedija, 1994. - T. 4: Poyntinga - Robertson - Streamers. - S. 460 .-- 704 str. - 40.000 primjeraka - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. GOST 8.332-78. Državni sistem za osiguranje ujednačenosti mjerenja. Mjerenja svjetla. Vrijednosti relativne spektralne svjetlosne efikasnosti monokromatskog zračenja za dnevni vid (nedostupna veza) . Pristupljeno 2. marta 2013. Arhivirano 4. oktobra 2013.
  3. GOST 7601-78. Fizička optika. Pojmovi, slovne oznake i definicije osnovnih veličina
  4. Cuthill, Innes C; et al. Ultraljubičasti vid kod ptica // Napredak u proučavanju ponašanja (neodređeno) / Peter JB Slater. - Oxford, Engleska: Academic Press , 1997. - T. 29. - S. 161. - ISBN 978-0-12-004529-7 .
  5. Jamieson, Barrie GM Reproduktivna biologija i filogenija ptica (eng.). - Charlottesville VA: University of Virginia, 2007. - P. 128. - ISBN 1578083869 .
  6. 1 2 Newton I. Optika ili rasprava o refleksijama, lomovima, savijanju i bojama svjetlosti / Preveo S. I. Vavilov . - 2. izd. - M .: Država. Izdavačka kuća tehničke i teorijske literature , 1954. - 131. - 367. str. - (serija "Klasici prirodnih nauka").
  7. Coffey, Peter. Science of Logic of The: of An Inquiry Into the Principles of Accurate Thought (eng.). - Longmans , 1912.
  8. Hutchison, Niels Music For Measure: Na 300. godišnjicu Newton's Opticks . Muzika u boji (2004). Pristupljeno 11. avgusta 2006. Arhivirano 20. februara 2012.
  9. 1 2 John Charles Drury Brand. Linije svjetlosti: izvori . - CRC Press, 1995.
  10. Thomas Young. Bakerian Lecture. The Theory of the On Light and Colors (eng.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London za 1802. godinu: časopis. - 1802 .-- Str. 39 .
  11. Fraunhofer Jos. Neue Modification des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben (njemački) // Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1821. und 1822. - 1824. - Bd. VIII . - S. 1-76 .
  12. Thomas J. Bruno, Paris DN Svoronos. CRC priručnik za fundamentalne spektroskopske korelacijske karte. CRC Press, 2005.
  13. 1 2 Hunt RWC Reprodukcija boje . - 6. izdanje. - John Wiley & Sons , 2004. - P. 4-5. - 724 str. - ISBN 978-0-470-02425-6 .