Vidljivo zračenje

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije

Idi na navigaciju Idi na pretragu

Vidljivo zračenje - elektromagnetski valovi koje percipira ljudsko oko [1] . Osjetljivost ljudskog oka na elektromagnetsko zračenje ovisi ovalnoj duljini ( frekvenciji ) zračenja, pri čemu je maksimalna osjetljivost na 555 nm (540 T Hz ), u zelenom dijelu spektra [2] . Budući da se osjetljivost postupno smanjuje na nulu s udaljenosti od maksimalne točke, nemoguće je odrediti točne granice spektralnog raspona vidljivog zračenja. Obično se za kratkovalnu granicu uzima područje od 380-400 nm (790-750 T Hz ), a za dugovalnu granicu 760-780 nm (do 810 nm) (395-385 THz) [1 ] [3] . Elektromagnetsko zračenje takvih valnih duljina naziva se i vidljiva svjetlost ili jednostavno svjetlost (u užem smislu riječi).

Nisu sve boje koje ljudsko oko može razlikovati povezane s nekom vrstom monokromatskog zračenja . Nijanse kao što su ružičasta , bež ili magenta nastaju samo miješanjem nekoliko monokromatskih emisija različitih valnih duljina.

Vidljivo zračenje također pada u " optički prozor " - područje spektra elektromagnetskog zračenja koje Zemljina atmosfera praktički ne apsorbira. Čisti zrak mnogo jače raspršuje plavu svjetlost od svjetlosti s većim valnim duljinama (prema crvenom kraju spektra), pa podnevno nebo izgleda plavo.

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

Priča

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

Prva objašnjenja uzroka pojave spektra vidljivog zračenja dali su Isaac Newton u knjizi "Optics" i Johann Goethe u djelu "The Theory of Flowers", 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 spectrum ( lat. spectrum - vid, izgled) u tisku 1671. godine , opisujući svoje optičke eksperimente. Otkrio je da kada snop svjetlosti udari u površinu staklene prizme pod kutom u odnosu na površinu, dio svjetlosti se reflektira, a dio prolazi kroz staklo, tvoreći pruge različitih boja. Znanstvenik je sugerirao da se svjetlost sastoji od struje čestica (korpuskula) različitih boja, te da se čestice različitih boja kreću u prozirnom mediju različitim brzinama. Prema njemu, 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.

Newton je podijelio svjetlost u sedam boja: crvenu , narančastu , žutu , zelenu , plavu , indigo i ljubičastu . Odabrao je broj sedam iz uvjerenja (koji potječe od starogrčkih sofista ) da postoji veza između boja, glazbenih nota, objekata Sunčevog sustava i dana u tjednu [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 ne smatra samostalnom bojom, već samo kao 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 snopa pojavljuju crveno-žuti i plavi rubovi, između kojih svjetlost ostaje bijela, a spektar se pojavljuje kada se ti rubovi dovoljno približe jedan drugom. .

Valne duljine koje odgovaraju različitim bojama vidljivog zračenja prvi put su predstavljene 12. studenog 1801. u Bakerovom predavanju Thomasa Younga , dobivene su pretvaranjem parametara Newtonovih prstenova , koje je izmjerio sam Isaac Newton, u valne duljine. Ove prstenove Newton je dobio prolaskom kroz leću, ležeći na ravnoj površini, koja odgovara željenoj boji dijela proširene prizme u spektru svjetlosti, ponavljajući pokus za svaku od boja [9] : 30-31 . Dobivene vrijednosti valnih duljina Jung je predstavio u obliku tablice, izražene u francuskim inčima (1 inč = 27,07 mm ) [10] , preračunate u nanometre , njihove vrijednosti dobro odgovaraju modernim, prihvaćenim za različite boje . Godine 1821. Joseph Fraunhofer pokrenuo je mjerenje valnih duljina spektralnih linija , primajući ih od vidljivog zračenja Sunca pomoću difrakcijske rešetke , mjereći difrakcijske kutove teodolitom i pretvarajući ih u valne duljine [11] . Kao i Jung, izrazio ih je u francuskim inčima, pretvorenim u nanometre, od modernih se razlikuju 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 postaje točnije.

Početkom 19. stoljeća Thomas Jung i Hermann von Helmholtz također su istraživali odnos između vidljivog spektra i vida boja. Njihova teorija vida boja ispravno je pretpostavila da koristi tri različite vrste receptora za određivanje boje očiju.

Karakteristike granica vidljivog zračenja

Valna duljina, 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
Valni broj , cm −1 1,65⋅10 5 0,81⋅10 5

Vidljivi spektar

Kada se bijela zraka razloži u prizmi, nastaje spektar u kojem se zračenje različitih valnih duljina lomi pod različitim kutovima. Boje uključene u spektar, odnosno one boje koje se mogu dobiti pomoću svjetlosti jedne valne duljine (točnije, s vrlo uskim rasponom valnih duljina) nazivaju se spektralnim bojama [12] . Glavne spektralne boje (koje imaju svoj naziv), kao i karakteristike emisije ovih boja, prikazane su u tablici [13] :

Boja Raspon valnih duljina, nm Frekvencijski raspon, THz Raspon energije fotona, eV
Ljubičasta ≤450 ≥667 ≥2,75
Plava 450-480 (prikaz, stručni). 625-667 (prikaz, stručni). 2,58-2,75
Plava 480-510 (prikaz, stručni). 588-625 (prikaz, stručni). 2.43-2.58
Zelena 510-550 (prikaz, stručni). 545-588 (prikaz, stručni). 2.25-2.43
Svijetlo zelena 550-570 (prikaz, stručni). 526-545 (prikaz, stručni). 2.17-2.25
Žuta boja 570-590 (prikaz, stručni). 508-526 (prikaz, stručni). 2.10-2.17
naranča 590-630 (prikaz, stručni). 476-508 (prikaz, stručni). 1.97-2.10
Crvena ≥630 ≤476 ≤1,97

Granice raspona navedenih u tablici su uvjetne, u stvarnosti se boje glatko spajaju jedna u drugu, a položaj granica između njih vidljivih promatraču uvelike ovisi o uvjetima promatranja [13] . Kada se bijeli snop svjetlosti razgradi, u przmi 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 slijeda glavnih spektralnih boja na ruskom jeziku koristi se mnemonička fraza " Svaki lovac želi znati gdje fazan sjedi ". Akronim Roy G. Biv se na sličan način koristi u engleskom jeziku.

vidi također

Bilješke (uredi)

  1. 1 2 Gagarin A. P. Svjetlost // Fizička enciklopedija : [u 5 svezaka] / Ch. izd. A.M. Prohorov . - 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 sustav za osiguranje ujednačenosti mjerenja. Mjerenja svjetla. Vrijednosti relativne spektralne svjetlosne učinkovitosti monokromatskog zračenja za dnevni vid (nedostupna veza) . Pristupljeno 2. ožujka 2013. Arhivirano 4. listopada 2013.
  3. GOST 7601-78. Fizička optika. Pojmovi, slovne oznake i definicije osnovnih veličina
  4. Cuthill, Innes C; et al. Ultraljubičasti vid u ptica // Advances in the Study of Behavior (nespecificirano) / 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. nakladništvo tehničke i teorijske literature , 1954. - str. 131. - 367 str. - (serija "Klasici prirodnih znanosti").
  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 Newtonove optike . Glazba u boji (2004). Pristupljeno 11. kolovoza 2006. Arhivirano 20. veljače 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 for the Year 1802: journal. - 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 temeljne 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 .