Vidljivo zračenje

Iz Wikipedije, besplatne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretraživanje

Vidljivo zračenje - elektromagnetski valovi koje opaža 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] . Budući da se osjetljivost postupno smanjuje na nulu s udaljenošću od maksimalne točke, nemoguće je odrediti točne granice spektralnog raspona vidljivog zračenja. Obično se područje od 380-400 nm (790-750 T Hz ) uzima kao granica kratkih valnih duljina, a 760-780 nm (do 810 nm) (395-385 THz) kao dugačka granica [1 ] [3] . Elektromagnetsko zračenje s takvim valnim duljinama naziva se i vidljivo svjetlo ili jednostavno svjetlo (u užem smislu riječi).

Ne odgovaraju sve boje koje se razlikuju po ljudskom oku nekoj vrsti monohromatskog zračenja . Nijanse poput ružičaste , bež ili magenta proizvode se samo miješanjem nekoliko monokromatskih zračenja s različitim valnim duljinama.

Vidljivo zračenje također pada u " optički prozor " - područje spektra elektromagnetskog zračenja koje zemaljska atmosfera praktično ne apsorbira. Čist vazduh raspršuje plavo svetlo mnogo jače od svetla sa većim talasnim dužinama (prema crvenom kraju spektra), pa podnevno nebo izgleda plavo.

Mnoge vrste životinja mogu vidjeti zračenje koje nije vidljivo ljudskom oku, odnosno izvan vidljivog dometa. Na primjer, pčele i mnogi drugi insekti vide ultraljubičasto svjetlo koje im pomaže da pronađu nektar na cvijeću. Biljke koje oprašuju insekti su u povoljnijem položaju u smislu razmnožavanja ako su svijetle u ultraljubičastom spektru. Ptice također mogu vidjeti ultraljubičasto zračenje (300-400 nm), a neke vrste čak imaju tragove na perju kako bi privukle partnera, vidljive samo u ultraljubičastom svjetlu [4] [5] .

istorija

Newtonov krug boja iz knjige "Optika" ( 1704 ), koji prikazuje odnos boja i muzičkih nota. Boje spektra od crvene do ljubičaste odvojene su notama koje počinju sa D (D). Krug je puna oktava . Newton je crvene i ljubičaste krajeve spektra postavio jedan do drugog, naglašavajući da se magenta stvara miješanjem crvene i ljubičaste boje.

Prva objašnjenja uzroka pojave spektra vidljivog zračenja dali su Isaac Newton u knjizi "Optika" i Johann Goethe u djelu "Teorija cvijeća", ali je i prije njih Roger Bacon promatrao optički spektar u čaši vode. Samo četiri stoljeća kasnije, Newton je otkrio disperziju svjetlosti u prizmama [6] [7] .

Newton je prvi upotrijebio riječ spektar ( latinski spektar - vid, izgled) u štampi 1671. godine , opisujući svoje optičke eksperimente. Otkrio je da kada zraka svjetlosti udari u površinu staklene prizme pod kutom prema površini, dio svjetlosti se reflektira, a dio prolazi kroz staklo, tvoreći pruge različitih boja. Naučnik je predložio da se svjetlost sastoji od strujanja čestica (korpuskula) različitih boja, te da se čestice različitih boja kreću u prozirnom mediju različitom brzinom. Prema njegovim riječima, crveno svjetlo se kretalo brže od ljubičastog, pa je stoga crveni zrak skrenuo na prizmu ne toliko kao ljubičasta. Zbog toga je nastao vidljiv spektar boja.

Newton je svjetlost podijelio u sedam boja: crvenu , narančastu , žutu , zelenu , plavu , indigo i ljubičastu . Broj sedam odabrao je iz uvjerenja (izvedenog 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 boje indiga, pa ga neki ljudi ne mogu razlikovati od plave ili ljubičaste. Stoga se nakon Newtona često predlagalo da se indigo ne razmatra kao neovisna boja, već samo kao nijansa ljubičaste ili plave (međutim, i dalje je uključena u spektar u zapadnoj tradiciji). U ruskoj tradiciji indigo odgovara plavoj boji .

Za razliku od Newtona, Goethe je vjerovao da spektar proizlazi iz superpozicije različitih komponenti svijeta. Promatrajući široke zrake svjetlosti otkrio je da se pri prolasku kroz prizmu pojavljuju crveno-žute i plave ivice na rubovima snopa, između kojih svjetlost ostaje bijela, a spektar se pojavljuje kada se te rubove dovoljno približe jedna drugoj .

Talasne dužine koje odgovaraju različitim bojama vidljivog zračenja prvi put su predstavljene 12. novembra 1801. godine u Bakerovom predavanju Thomasa Younga , one su dobijene pretvaranjem parametara Newtonovih prstenova , koje je izmjerio sam Isaac Newton, u valne duljine. Ovi Newtonovi prstenovi dobiveni su prolaskom kroz leću, koja leži na ravnoj površini, koja odgovara željenoj boji dijela proširene prizme u spektru svjetlosti, ponavljajući eksperiment za svaku od boja [9] : 30-31 . Jung je prikazao dobivene vrijednosti valnih duljina u obliku tablice, izražene u francuskim inčima (1 inč = 27,07 mm ) [10] , pretvorene u nanometre , njihove vrijednosti dobro odgovaraju modernim, prihvaćenim za različite boje . 1821. Joseph Fraunhofer započeo je mjerenje valnih duljina spektralnih linija , dobivajući ih od vidljivog zračenja Sunca pomoću difrakcijske rešetke , mjereći kutove difrakcije teodolitom i pretvarajući ih u valne duljine [11] . Kao i Jung, izrazio ih je u francuskim inčima, pretvorenim u nanometre, razlikuju se od modernih po jedinicama [9] : 39-41 . Tako je već početkom 19. stoljeća postalo moguće mjeriti valne duljine vidljivog zračenja s točnošću od nekoliko nanometara.

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

Početkom 19. stoljeća Thomas Jung i Hermann von Helmholtz također su istraživali odnos između vidljivog spektra i vida u boji. Njihova teorija vida u boji ispravno je pretpostavila da koristi tri različite vrste 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 raspadne u prizmi, formira se spektar u kojem se zračenje različitih valnih duljina prelama pod različitim kutovima. Boje uključene u spektar, odnosno boje koje se mogu dobiti svjetlošću jedne valne duljine (točnije, s vrlo uskim rasponom valnih duljina), nazivaju se spektralne boje [12] . Glavne spektralne boje (koje imaju svoje ime), kao i emisione karakteristike ovih boja, predstavljene su u tabeli [13] :

Boja Opseg talasnih dužina, nm Frekvencijski raspon, THz Raspon energije fotona, eV
Ljubičasta ≤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
Svijetlozelena 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
Crveno ≥630 ≤476 ≤1,97

Granice raspona navedene u tablici uvjetne su, u stvarnosti, boje se glatko prelaze jedna u drugu, a lokacija granica koje promatrač vidi među njima uvelike ovisi o uvjetima promatranja [13] . Kada se snop bijelog svjetla raspadne, nema ljubičaste boje u prizmi, čak i snop od 405 nm izgleda čisto plavo. Ljubičasta se pojavljuje u dugi, gdje je krajnja plava pomiješana sa susjednom crvenom drugom dugom.

Za pamćenje niza glavnih spektralnih boja na ruskom jeziku koristi se mnemotehnička fraza " Svaki lovac želi znati gdje sjedi fazan ". Skraćenica Roy G. Biv na sličan se način koristi u engleskom jeziku.

vidi takođe

Napomene (uredi)

  1. 1 2 Gagarin A. P. Light // Fizička enciklopedija : [u 5 svezaka] / Pogl. ed. A.M. Prokhorov - M .: Great Russian Encyclopedia, 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. Merenje svetlosti. 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. Termini, slovne oznake i definicije osnovnih količina
  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. - str. 128. - ISBN 1578083869 .
  6. 1 2 Newton I. Optika ili rasprava o refleksijama, lomima, savijanju i bojama svjetla / Preveo S. I. Vavilov . - 2. izd. - M .: Država. izdavačka kuća tehničke i teorijske literature , 1954. - str. 131. - 367 str. - (serija "Klasika prirodnih nauka").
  7. Coffey, Peter. Science of Logic of The: o istraživanju principa tačne misli (eng.). - Longmans , 1912.
  8. Hutchison, Niels Music For Measure: Na 300. godišnjicu Newtonovih optika . 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. Pekarsko predavanje. 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 Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, and Gesetze derselben (njemački) // Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1821 and 1822: magazine. - 1824. - Bd. VIII . - S. 1-76 .
  12. ^ Thomas J. Bruno, Paris DN Svoronos. CRC priručnik o temeljnim spektroskopskim korelacijskim kartama. CRC Press, 2005.
  13. 1 2 Hunt RWC Reprodukcija boje . - 6. izdanje. - John Wiley & Sons , 2004. - str. 4-5. - 724 str. -ISBN 978-0-470-02425-6 .