Видимый свет: источники, длина волны, применение
Излучение видимого света играет ключевую роль в нашей жизни. Благодаря ему мы можем видеть окружающий мир, фотосинтезирующие организмы могут вырабатывать кислород, а растения — питательные вещества. Но что же представляет собой этот «волшебный» диапазон электромагнитных волн? Давайте разберемся!
1. Что такое видимый свет?
Видимый свет — это электромагнитные волны в диапазоне примерно от 380 до 780 нанометров. Этот диапазон длин волн воспринимается человеческим глазом и вызывает зрительные ощущения различных цветов — от фиолетового до красного.
Видимое излучение также называют светом в узком смысле этого слова. Оно занимает лишь малую часть в общем спектре электромагнитных волн.
Частоты видимого света лежат в пределах примерно от 400 до 790 терагерц. Наибольшая чувствительность человеческого глаза приходится на зеленую область спектра с максимумом 555 нанометров (540 терагерц).
2. Свойства видимого света
Как и любые электромагнитные волны, видимый свет обладает дуализмом свойств. С одной стороны, он проявляет волновые свойства:
- дифракция — огибание препятствий;
- интерференция — наложение и усиление/ослабление волн.
С другой стороны, свет демонстрирует и корпускулярные (частичные) свойства, будучи потоком отдельных квантов — фотонов. У фотонов нет массы покоя, они могут двигаться только со скоростью света в вакууме, равной 300 000 км/с.
При распространении в веществе видимый свет замедляется, испытывает преломление и отражение на границе раздела сред. Он может поглощаться веществом, а также рассеиваться в нем.
3. Строение глаза и цветовое зрение
Способность человека различать цвета обусловлена наличием в сетчатке глаза трех типов светочувствительных рецепторов — колбочек. Каждый тип колбочек максимально чувствителен к красному, зеленому или синему свету.
В зависимости от соотношения сигналов от разных колбочек в мозге формируется цветовое зрительное ощущение. Этот принцип называется
аддитивным смешением цветов
. Например, сложение красного и зеленого дает ощущение желтого цвета.
Некоторые животные, в отличие от человека, способны видеть видимый свет в расширенном диапазоне — например, ультрафиолетовое излучение. Это помогает им лучше ориентироваться в окружающей среде.
4. История изучения видимого света
Первые научные представления о природе видимого света появились в трудах античных ученых, таких как Аристотель. Английский философ Роджер Бэкон еще в XIII веке наблюдал оптический спектр, пропуская солнечный свет через стеклянный шар, наполненный водой.
В XVII веке Исаак Ньютон провел ряд фундаментальных опытов, доказавших сложный состав белого света. Он впервые описал явление дисперсии видимого света в призме и разложил его в спектр цветов.
Однако Ньютон ошибочно полагал, что разные цвета соответствуют частицам ( видимого света ), движущимся с разными скоростями. Правильную волновую теорию света предложил в начале XIX века английский физик Томас Юнг, а также Августин Френель во Франции.
5. Первые измерения длин волн
В начале XIX века английский физик Томас Юнг представил значения длин волн для разных цветов видимого света , основанные на данных Исаака Ньютона. Эти величины, выраженные во французских дюймах, с точностью до единиц совпадают с современными значениями, если перевести их в нанометры.
Еще более точные измерения длины волны видимого света провел в 1821 году немецкий оптик Йозеф Фраунгофер. Он использовал для этого дифракционную решетку и солнечный свет. Погрешность его данных также составляла лишь несколько нанометров.
6. Естественные источники
К естественным источникам видимого света относятся Солнце, другие звезды, молнии в атмосфере, полярные сияния и некоторые светящиеся минералы. Наиболее ярким и важным источником видимого излучения для Земли является ее звезда — Солнце.
Солнечный свет имеет практически идеальный спектр белого цвета с максимумом видимой области 555 нм. Яркость Солнца превосходит все другие естественные источники видимого света на много порядков.
7. Искусственные источники освещения
Человек изобрел множество искусственных источников видимого света — от первобытного костра или масляных светильников до современных люминесцентных и светодиодных ламп. По сравнению с Солнцем они гораздо слабее и обычно излучают свет небелого оттенка.
Основной механизм излучения видимого света в лампах накаливания и галогенных лампах — нагрев вольфрамовой нити проходящим по ней электрическим током. В люминесцентных лампах происходит газовый электрический разряд с излучением ультрафиолета, который затем преобразуется в видимый свет люминофором.
8. Применение видимого света
Применение видимого света чрезвычайно разнообразно. В первую очередь, это зрительное восприятие человеком и животными окружающего мира. Кроме того, видимый свет необходим для фотосинтеза растений.
В технике видимое излучение используется в осветительных и оптических приборах, средствах отображения информации, лазерах, волоконно-оптической связи и многих других устройствах.
Перспективными направлениями применения видимого света являются оптоэлектроника, голография, фотодинамическая терапия в медицине.
9. Светодиоды как источники света
В последние десятилетия широкое распространение в качестве источников света получили светодиоды (LED). Их преимуществами являются высокая энергоэффективность, долгий срок службы, компактные размеры и устойчивость к вибрациям.
Светодиод генерирует излучение за счет инжекционной электролюминесценции полупроводников. Подбором состава полупроводников можно получать светодиоды, излучающие видимый свет практически любой длины волны и цветности.
10. Преломление и дисперсия света
При переходе луча из одной оптической среды в другую происходит изменение направления его распространения — явление преломления света. Угол преломления зависит от соотношения показателей преломления сред.
Показатель преломления вещества также зависит от длины волны падающего света. Это явление называется дисперсией и приводит к разложению белого света на составляющие его цвета при прохождении через призму.
11. Видимый свет и фотосинтез
Фотосинтезирующие организмы, в особенности растения, критически зависят от видимого солнечного излучения. Поглощая кванты света, хлорофилл и другие пигменты растений запускают процесс преобразования углекислого газа и воды в органические вещества.
Видимый свет в диапазоне от 400 до 700 нм имеет наибольшую эффективность для фотосинтеза. Именно благодаря этому процессу атмосфера Земли обогащается кислородом, а из растений мы получаем пищу и сырье.
12. Вред видимого света для зрения
Несмотря на полезные функции, избыточное воздействие видимого света может нанести вред зрению человека и животных. Длительное воздействие яркого света вызывает окислительный стресс в тканях глаза.
Ультрафиолетовая составляющая солнечного света наиболее опасна, поскольку обладает высокой энергией фотонов. В результате может развиться фотоофтальмия или фотокератит.
Поэтому важно использовать средства защиты для глаз — солнцезащитные очки, шляпы и зонты при длительном нахождении на ярком солнце.
Видимое излучение: применение в медицине и в жизни, источники, свойства, кем и когда открыто
Вы окружены электромагнитными волнами. Они везде! От света, который вы можете видеть, до ультрафиолета, проходящего через ваше окно от солнца. Даже если бы вы попробовали, вы не смогли бы избежать волн. Но опять же, зачем вам это нужно? Зачем чего-то избегать, если это можно применять? Что такое видимое излучение, кем и когда открыто? Как оно воздействует и где применяется?
Световые волны
Термин «световые волны» может использоваться по-разному разными людьми. Физики склонны небрежно использовать его на одном уровне с электромагнитными. Итак, в чем разница? Электромагнитные волны (или электромагнитное излучение) представляют собой волны, создаваемые колебательными магнитными и электрическими полями, и включают радиоволны, микроволны, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Как и все волны, они несут энергию, и эта энергия может быть очень высокой интенсивности (например, электромагнитные волны, которые мы получаем от солнца).
При взгляде на спектр видимого света синим концом электромагнитного спектра является высокая частота, высокая энергия и короткая длина волны. Красный конец электромагнитного спектра представляет собой низкочастотную, малую энергию и большую длину волны. Свет — это лишь часть электромагнитного спектра, часть, которую могут видеть наши глаза. Каковы сферы применения видимого излучения, кроме той, которая позволяет человеку видеть все вокруг?
Различные типы световых волн
Радиоволны находятся на красном конце электромагнитного спектра. Красный конец также является наименьшей энергией, самой низкой частотой и самой большой длиной волны. Радиоволны в основном используются в коммуникациях, для передачи сигналов от одного места к другому. Радиостанции используют радиоволны, как и сотовые телефоны, телевизоры и беспроводные сети. Из-за большой длины волны радиоволн они могут отскочить от ионосферы Земли, позволяя радиостанциям передавать свои радиопередачи на большие расстояния, не находясь в прямой видимости всех своих слушателей.
Микроволны являются ближайшими к красному концу спектра. Вероятно, вы можете догадаться, что микроволны используются в наших кухонных микроволновках для приготовления пищи. Они имеют достаточно высокую энергию, чтобы увеличить движение молекул в вашей пище, не ионизируя атомы. Это важно, потому что это означает, что пища будет только нагреваться, – ее химический состав останется прежним.
Инфракрасный имеет длину волны немного больше, чем наши глаза могут обнаружить. Тело человека имеет температуру, которая производит излучение в этой части спектра, и поэтому инфракрасные детекторы могут использоваться как камеры ночного видения. ИК-порт также используется пультом дистанционного управления для отправки сигналов на телевизоры и другое аудио- или видеооборудование.
Видимый свет – это часть электромагнитного спектра, который наши глаза могут обнаружить, и та часть, с которой мы больше всего знакомы в нашей повседневной жизни. Он считается находящимся в «середине» электромагнитного спектра, хотя это довольно произвольно.
Ультрафиолет (часто сокращается до УФ) направляется в синюю сторону электромагнитного спектра, который является высокоэнергетической и более короткой волновой стороной. Ультрафиолетовое излучение слишком короткое в длине волны, чтобы наши глаза могли его обнаружить. УФ-волны являются достаточно высокой энергией, поэтому они способны ионизировать атомы, разрушая молекулярные связи и даже молекулы ДНК. По этой причине УФ вызывает солнечный ожог и даже рак кожи. Большинство вредных ультрафиолетовых волн Солнца поглощается атмосферой (особенно азотом) и озоновым слоем, но достаточно большая его часть попадает на землю. Поэтому стоит быть осторожными и использовать солнцезащитный крем и солнечные очки.
Рентгеновское излучение имеет очень высокую энергию и подобно УФ может ионизировать атомы в теле и наносить урон. Однако на правильных длинах волн и в правильных количествах их можно использовать безопасно, не повреждая ткани тела, чтобы создать, например, снимки грудной клетки. Также рентгеновские телескопы полезны при исследовании астрофизики.
Что такое видимый свет и как его можно использовать?
Каково применение видимого излучения? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала дать определение этому термину. Видимый свет – это электромагнитное излучение, вызванное фотонами, поражающими поверхность и поглощаемыми электронами материала, при этом излучается цвет, который имеет наименьшую скорость поглощения. Например, огнетушители красные, потому что частицы краски поглощают зеленую частоту лучше, чем красную.
340-750 нм – длина волны видимого спектра. Благодаря этим знаниям можно создавать диоды, которые излучают свет на определенных частотах. Одним из применений видимого света является светофор. Видимый свет – любая электромагнитная волна (или фотон как квантовый эквивалент), которая лежит в области синего и красного цветов спектра. Он имеет множество применений. Видимый свет используется как источник света, который можно увидеть человеческим глазом. Это лазеры, свободная космическая связь, оружие, сигнализация, освещение.
Он также используется в качестве сигнатурной эмиссии некоторых атомных и химических реакций, позволяя идентифицировать присутствие различных материалов, поэтому используется в судебной экспертизе и медицине. Видимый свет – это электромагнитное излучение в диапазоне частот от 430 до 770 ТГц, соответствующее длинам волн от 390 до 700 нм. Это диапазон электромагнитного излучения, который может быть получен глазами животных и человека. Эволюция, вероятно, оборудовала животных органом для получения этого диапазона излучения. Видимый свет представляет собой максимальную интенсивность солнечного излучения, и он довольно коротковолновой. Также он не повреждает живые клетки, в отличие от, например, УФ, рентгеновских или гамма-лучей.
Видимый свет – это электромагнитная волна
Обычно наблюдаемый свет представляет собой комбинацию различных цветных световых волн. Эти разные цвета света обусловлены разными частотами света. Видимый свет имеет много применений в оптике, материаловедении, конденсированном веществе, лазерных науках, разных отраслях промышленности, которые используют этот свет для экспериментов и каждый день. Примерами являются экраны проекторов, лазерный луч, используемый в шоу, или указатель, камера и так далее.
Свет – это часть электромагнитного спектра, к которому чувствительны наши глаза. Главное применение видимого света – это способность видеть вещи своими глазами. Излучение спектра передается волнами или частицами на разных длинах волн и частотах. Этот широкий диапазон длин волн известен как электромагнитный спектр. Этот спектр классически разделен на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты. Наши глаза могут обнаружить только крошечную часть электромагнитного спектра, называемую видимым светом.
Так работают лампочки: электрический ток нагревает ламповую нить примерно до 3000 градусов, и она светится горячим светом. Поверхность Солнца составляет около 5600 градусов и выделяет много света. Белый свет фактически состоит из целого ряда цветов, смешанных друг с другом. Это можно увидеть, если пропустить белый свет через стеклянную призму. Компакт-диски считываются лазерным излучением. Лазеры используются в компакт-дисках и DVD-плеерах, где свет отражается от крошечных ямок на диске, при этом происходит преобразование в звук или данные. Лазеры также используются в лазерных принтерах и в системах прицеливания самолетов.
Опасности видимого света
Видимые световые волны – единственные электромагнитные волны, которые может увидеть человеческий глаз. Люди видят их как цвета радуги, каждый из которых имеет свою длину волны. Красный имеет самую длинную, а фиолетовый – самую короткую. Когда все волны видны вместе, они создают белый свет. Конусы в глазах являются приемниками для этих крошечных волн видимого света. Солнце является естественным источником видимых световых волн, и глаза видят отражение этого солнечного света от окружающих объектов. Цвет объекта, который видит человек, это цвет отраженного света. Все остальные цвета поглощаются.
Слишком большое излучение может повредить сетчатку глаза. Это может произойти, если вы посмотрите на что-то очень яркое, например на Солнце. Хотя повреждение можно вылечить, но если воздействие видимого излучения является сильным и постоянным, это может иметь необратимые последствия.
Видимое излучение: источники, свойства, применение
Лампочки – еще один источник видимых световых волн. А еще лазеры. Кто их открыл? Альберт Эйнштейн (1917) предложил механизм стимулированного излучения – принцип действия лазера. Открытие спонтанного излучения Эйнштейна (процесс, происходящий в атомах) побудило его развить идею стимуляции светодиодов. В 1950-х годах исследователи предложили конструкции для устройства, которое стимулировало бы излучение для усиления света. Первый лазер был построен Теодором М. Майманом В 1960 году.
Как производится лазер?
Искусственный процесс включает в себя следующее:
- Источник энергии.
- Активная среда.
- Оптическая полость.
Активная среда поглощает энергию из источника, сохраняет ее и высвобождает ее как свет. Что-то из этого света запускает другие атомы, чтобы высвободить их энергию, поэтому к запущенному добавляется еще больше света. Зеркала в конце оптической полости отражают свет обратно в активную среду, и процесс начинается снова, заставляя свет усиливаться и вызывая его часть в виде узкого луча – лазера. Для увеличения светового излучения в возбужденном состоянии должно быть больше атомов, чем было изначально. Это называется инверсией данных. Это состояние не происходит при нормальных условиях. Поэтому этому процессу должны помочь искусственные технологии, а не природа.
Лекарственное средство
Применение видимого излучения в медицине – это обычное дело. Лазеры используются в микрохирургических процедурах, таких как выполнение небольших точных разрезов, операций на печени и капиллярной хирургии, что приводит к небольшой потере крови. Лазеры также используются в офтальмологии (удаление катаракты и коррекция зрения), дерматологии (удаление татуировок и шрамов), стоматологии (очищение полости), онкологии (лечение рака кожи).
Какой можно привести пример применения видимого излучения в медицине? Светотерапия также используется для облегчения сезонного аффективного расстройства, регулирует ваши внутренние биологические часы (суточные ритмы) и влияет на настроение. Терапевтическое применение света и цвета также исследуется во многих больницах и исследовательских центрах по всему миру. Результаты пока показывают, что полный спектр, ультрафиолетовый, цветной и лазерный свет могут иметь терапевтическое значение для ряда условий – от хронической боли и депрессии до иммунных расстройств.
Видимое излучение: кем и когда открыто?
Первым объяснил возникновение спектра (этот термин был употреблен впервые в 1671 году) видимого излучения Исаак Ньютон в своем труде «Оптика» и Иоганн Гете в своей работе «Теория цветов». Что такое видимое излучение? Кем и когда открыто? Также похожими исследованиями занимался Роджер Бэкон, который наблюдал за спектром в стакане воды задолго до Ньютона и Гете.
Применение в жизни видимого излучения дает возможность видеть что-либо вообще. Свет движется, как волна, отскакивая от объектов, чтобы люди могли их видеть. Без этого все были бы в полной темноте. Но в физике свет может относиться к любой электромагнитной волне: радиоволнам, микроволнам, инфракрасному, видимому, ультрафиолетовому, рентгеновскому излучению или гамма-лучам.
Видимое излучение — свойства. Исследование оптического диапазона человека и животных
Видимое излучение — уникальная часть электромагнитного спектра, определяющая наше зрительное восприятие окружающего мира. Изучение его свойств крайне важно как для фундаментальной науки, так и для прикладных областей вроде медицины, сельского хозяйства и техники.
История открытия видимого излучения
Первые научные исследования видимого света принадлежат Исааку Ньютону и Иоганну Вольфгангу Гете. В своей книге «Оптика» Ньютон описал явление дисперсии — разложения белого света в спектр при прохождении через призму. Он выделил 7 цветов радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.
Гете же считал, что спектр образуется при наложении световых пучков. Его заслугой является обнаружение явления интерференции света и объяснение механизма возникновения цветов.
Спектр видимого излучения
Спектр видимого излучения охватывает диапазон длин волн примерно от 380 до 780 нанометров. В нем можно выделить следующие основные цвета:
- Фиолетовый — 380-450 нм
- Синий — 450-495 нм
- Зеленый — 495-570 нм
- Желтый — 570-590 нм
- Оранжевый — 590-620 нм
- Красный — 620-780 нм
При смешивании света определенных частот в равных пропорциях можно получить любой цвет. К примеру, наложение красного, зеленого и синего цветов дает белый свет. Этот принцип используется в современных цветных дисплеях.
Свойства видимого излучения
К основным свойствам видимого излучения относятся:
- Скорость распространения в вакууме составляет 300 000 км/с;
- Способность преломляться и отражаться от различных поверхностей;
- Дифракция — отклонение от прямолинейного распространения;
- Интерференция — наложение и усиление/ослабление волн;
- Дисперсия — зависимость скорости распространения от длины волны.
Благодаря перечисленным эффектам возможны такие оптические явления, как радуга, миражи, гало и т.д. Кроме того, видимый свет взаимодействует с веществами, что проявляется в поглощении, люминесценции, флуоресценции.
| Длина волны (нм) | Цвет |
| 380-450 | Фиолетовый |
| 450-495 | Синий |
| 495-570 | Зеленый |
Значение видимого излучения
Видимый свет имеет огромное значение в природе и технике. Прежде всего, он необходим для зрительного восприятия человека и животных. Кроме того, видимое излучение запускает процесс фотосинтеза, обеспечивающий питанием большинство живых организмов.
Что касается технических применений, то свет широко используется для освещения, передачи информации, в лазерах, оптоволокне и других устройствах.
Таким образом, без этого уникального диапазона электромагнитных волн наш мир был бы совершенно иным!
Восприятие видимого излучения
Способность видеть окружающий мир в цвете обеспечивается наличием в сетчатке глаза трех типов колбочек — фоторецепторных клеток. Они содержат пигменты, чувствительные к красному, зеленому и синему свету.
В зависимости от соотношения сигналов от разных колбочек мозг человека интерпретирует их как тот или иной цвет. Например, преобладание красного и некоторое количество зеленого дает впечатление желтого или оранжевого.
Цветовое зрение животных
Многие животные, в отличие от человека, способны видеть ультрафиолетовую область спектра (300-400 нм). Это позволяет им лучше ориентироваться по солнцу, а также находить пищу и половых партнеров.
Видимое излучение играет в природе огромную роль, поскольку является источником энергии для фотосинтеза и зрительного восприятия.
Физические свойства видимого излучения
К физическим свойствам видимого света относят дифракцию, интерференцию, дисперсию, поляризацию и другие эффекты, характерные для электромагнитных волн.
Их изучение позволяет глубже понять природу света и разрабатывать оптические устройства — линзы, призмы, интерферометры и т.д.
Свойства видимого излучения и химические реакции
Помимо физических свойств, видимый свет проявляет и химическую активность при взаимодействии с различными веществами.
В частности, под действием света могут инициироваться или ускоряться реакции фотосинтеза, полимеризации, разложения озона и другие. Это так называемые фотохимические реакции.
Измерение параметров света
Для исследования видимого излучения применяются различные методы и приборы — спектроскопы, спектрофотометры, монохроматоры и др.
Они позволяют измерить длину волны, интенсивность, поляризацию света и другие его характеристики с высокой точностью.
Применение видимого излучения в медицине
Видимый свет активно используется в медицинских целях для диагностики и лечения различных заболеваний.
В частности, на его основе работают такие методы, как эндоскопия, офтальмоскопия, пульсоксиметрия и другие. Они позволяют заглянуть внутрь органов и тканей, не прибегая к хирургическому вмешательству.
Лазеры и их использование
Одним из важнейших технических применений видимого излучения являются лазеры. В них происходит вынужденное усиление и когерентное излучение света определенной длины волны.
Лазерное излучение применяют для резки, сварки, маркировки материалов, а также в научных исследованиях, телекоммуникациях, медицине, голографии и других областях.
Видимый свет и фотосинтез
Без видимого излучения было бы невозможно существование большинства живых организмов на Земле. Именно благодаря ему в растениях и водорослях происходит процесс фотосинтеза с образованием органических веществ из неорганических.
Углеводы, производимые в ходе фотосинтеза, используют для питания как сами растения, так и животные и грибы, потребляющие растительную пищу.
Поглощение и отражение света
При взаимодействии со светом вещества могут его поглощать, отражать или пропускать. Это зависит от их химического строения и длины волны падающего излучения.
Благодаря таким эффектам мы видим окружающие предметы окрашенными в те или иные цвета. К примеру, листья растений кажутся зелеными, поскольку поглощают преимущественно красный и синий свет.
Применение и особенности видимого света и излучения
Электромагнитный спектр представляет диапазон всех частот или длин волн электромагнитного излучения от очень низких энергетических частот как радиоволны до очень высоких частот, таких как гамма-лучи. Свет это часть электромагнитного излучения, которая является видимой для человеческого глаза и называется видимый свет. Солнечные лучи гораздо шире видимого спектра света и описываются как полный спектр, включающий диапазон длин волн, необходимых для поддержания жизни на земле и влияния Солнца на человека: инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый (УФ).
Человеческий глаз реагирует только на видимый свет, который лежит между инфракрасным и ультрафиолетовым излучением имеющий крошечные длины волн. Длина волны видимого света составляет всего от 400 до 700 Нм (нанометр — миллиардная часть метра).
Видимый спектр света включает семь цветных полос, когда солнечные лучи преломляются через призму: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.
Первым человеком, открывшим что белый состоит из цветов радуги был Исаак Ньютон который в 1666 году направил солнечный луч через узкую щель и затем через призму на стену – получив все видимые цвета.
Видимый свет применение
За годы светотехническая промышленность стремительно развивала электрические и искусственные источники, которые копировали свойства солнечного излучения. В 1960-х годов ученые придумали термин «полный спектр освещения» для описания источников, испускающих подобие полного естественного освещения, который включал ультрафиолетовый и видимый спектр необходимый для здоровья организма человека, животных и растений. Искусственное освещение для дома или офиса подразумевает естественное освещение в непрерывном распределении спектральной мощности который представляет мощность источника в зависимости от длины волны с равномерным уровнем лучистой энергии связанный с флуоресцентными и галогенновыми лампами.
Видимый свет — это часть электромагнитного излучения (ЭМ), как радиоволны, инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и микроволны. Как правило, видимый свет определяется как визуально определяемый для большинства человеческих глаз
ЭМ излучение передает волны или частицы на различных величинах волн и частотах. Такой широкий диапазон длин волн называется электромагнитным спектром. Спектр, как правило, делится на семь диапазонов в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты. Общее обозначение представляет радиоволны, микроволны, инфракрасное (ИК), видимый свет, ультрафиолетовое (УФ), рентгеновские лучи и гамма-лучи.
Длина волны видимого света находится в диапазоне электромагнитного спектра между инфракрасным (ИК) и ультрафиолетовым (УФ).
Она имеет частоту от 4 × 10 14 до 8 × 10 14 циклов в секунду, или герц (Гц) и длина колебаний от 740 нанометров (нм) или 7,4 × 10 -5 см до 380 нм или 3,8 × 10 -5 см.
Что такое цвет
Пожалуй, наиболее важной характеристикой видимого света является пояснение что такое цвет. Цвет является неотъемлемым свойством и артефактом человеческого глаза. Как ни странно, но объекты «не имеют» цвета – он существует только в голове смотрящего. Наши глаза содержат специализированные клетки, образующие сетчатку глаза, которая действует как приемники, настроенные на длины волн в этой узкой полосе частот. Излучение в нижней части видимого спектра, имеющей большую длину волны (около 740 нм) воспринимается как красный, в середине, как зеленый, и на верхнем конце спектра, с длиной волны около 380 нм, считается синий. Все остальные цвета, которые мы воспринимаем, являются смесью этих цветов. Например, желтый цвет содержит красный и зеленый; голубой — смесь зеленого и синего, пурпурный — смесь красного и синего . Белый содержит все цвета в сочетании. Черный — это полное отсутствие видимого излучения.
Цвет и температура
Излучение энергии воспринимается как изменение цвета. Например, пламя паяльной лампы меняется от красноватого до синего и можно отрегулировать, чтобы жарче горела. Этот процесс превращения тепловой энергии в видимую энергию называется накаливание. Лампа накаливания высвобождает часть своей тепловой энергии в виде фотонов. Около 800 градусов по Цельсию энергия, излучаемая объектом, достигает инфракрасного излучения. При увеличении температуры, энергия переходит в видимый спектр и у объекта появляется красноватое свечение. Когда объект становится жарче, цвет меняется до «белого каления» и в итоге превращается в синий.
Видимое излучение в астрономии
Видимый свет горячих объектов, таких как звезды, может быть использован для оценки их температуры.
Например, температура поверхности Солнца составляет примерно 5800 0 по Кельвину или 5527 0 по Цельсию.
Излучаемая энергия имеет пиковую длину колебаний около 550 нм, которые мы воспринимаем как видимый белый (или слегка желтоватый). Если бы температура поверхности Солнца была прохладнее, около 3000 0 С, это бы выглядело как красноватый цвет, как звезда Бетельгейзе. Если бы это было жарче, около 12000 0 С, это будет выглядеть голубым, как звезда Ригель.
Звезда Бетельгейзе
Звезда Ригель
Астрономы также могут определить, какие объекты из чего состоят, так как каждый элемент поглощает свет в определенных длинах волн, называемых спектром поглощения. Зная спектры поглощения элементов, астрономы могут использовать спектроскопы для определения химического состава звезд, газопылевых облаков и других удаленных объектов.