Видливо зрачење

Од Википедија, бесплатната енциклопедија

Одете во навигација Одете на пребарување

Видливо зрачење - електромагнетни бранови согледани од човечкото око [1] . Чувствителноста на човечкото око на електромагнетно зрачење зависи од брановата должина ( фреквенција ) на зрачењето, при што максималната чувствителност е на 555 nm (540 T Hz ), во зелениот дел од спектарот [2] . Бидејќи чувствителноста постепено се намалува на нула со растојание од максималната точка, невозможно е да се наведат точните граници на спектралниот опсег на видливото зрачење. Обично, регионот од 380-400 nm (790-750 T Hz ) се зема како граница на кратка бранова должина, а 760-780 nm (до 810 nm) (395-385 THz) како граница на долг бран [1 ] [3] . Електромагнетното зрачење со такви бранови должини се нарекува и видлива светлина , или едноставно светлина (во потесна смисла на зборот).

Не сите бои што човечкото око може да ги разликува се поврзани со некој вид монохроматско зрачење . Нијанси какорозова , беж или магента се добиваат само со мешање на неколку монохроматски емисии со различни бранови должини.

Видливото зрачење паѓа и во „ оптичкиот прозорец “ - регион од спектарот на електромагнетно зрачење што практично не се апсорбира од земјината атмосфера . Чистиот воздух ја расфрла сината светлина многу посилно од светлината со подолги бранови должини (кон црвениот крај на спектарот), така што пладневното небо изгледа сино.

Многу животински видови можат да видат зрачење што е невидливо за човечкото око, односно надвор од видливиот опсег. На пример, пчелите и многу други инсекти гледаат ултравиолетова светлина, која им помага да најдат нектар на цвеќето. Растенијата опрашувани од инсекти се во подобра позиција за размножување доколку се светли во ултравиолетовиот спектар. Птиците исто така се способни да гледаат ултравиолетово зрачење (300-400 nm), а некои видови дури имаат траги на нивните пердуви за да привлечат партнер, видливи само на ултравиолетова светлина [4] [5] .

Приказна

Кругот на бои на Њутн од книгата „Оптика“ ( 1704 ), покажувајќи ја врската помеѓу боите и музичките ноти. Боите на спектарот од црвена до виолетова се одделени со белешки кои започнуваат со D (D). Кругот е целосна октава . Њутн ги постави црвените и виолетовите краеви на спектарот еден до друг, нагласувајќи дека магента се формира од мешање на црвена и виолетова боја.

Првите објаснувања за причините за појавата на спектарот на видливото зрачење ги дале Исак Њутн во книгата „Оптика“ и Јохан Гете во делото „Теоријата на цвеќето“, но уште пред нив Роџер Бејкон го набљудувал оптичкиот спектар. во чаша вода. Само четири века подоцна, Њутн ја открил дисперзијата на светлината во призмите [6] [7] .

Њутн беше првиот што го употреби зборот спектар ( латински спектар - визија, изглед) во печатење во 1671 година , опишувајќи ги неговите оптички експерименти. Тој открил дека кога зрак светлина удира на површината на стаклена призма под агол на површината, дел од светлината се рефлектира, а дел поминува низ стаклото, формирајќи ленти со различни бои. Научникот сугерираше дека светлината се состои од млаз на честички (терупи) со различни бои и дека честичките со различни бои се движат во проѕирна средина со различна брзина. Според него, црвената светлина се движела побрзо од виолетовата, па затоа црвениот зрак бил отклонет на призмата не толку колку виолетова. Поради ова, се појави видлив спектар на бои.

Њутн ја подели светлината на седум бои: црвена , портокалова , жолта , зелена , сина , индиго и виолетова . Тој го избрал бројот седум од верувањето (кое потекнува од старогрчките софисти ) дека постои врска помеѓу боите, музичките ноти, објектите од Сончевиот систем и деновите во неделата [6] [8] . Човечкото око е релативно слабо чувствително на фреквенциите на индиго бојата, така што некои луѓе не можат да го разликуваат од сино или виолетово. Затоа, по Њутн, често се предлагаше индигото да се смета не како независна боја, туку само како нијанса на виолетова или сина (сепак, сè уште е вклучена во спектарот во западната традиција). Во руската традиција, индиго одговара на сината боја.

Гете , за разлика од Њутн, верувал дека спектарот произлегува од суперпозицијата на различни компоненти на светот. Набљудувајќи широки зраци на светлина, тој открил дека при минување низ призма, на рабовите на зракот се појавуваат црвено-жолти и сини рабови, меѓу кои светлината останува бела, а спектарот се појавува кога овие рабови се приближуваат доволно еден до друг. .

Брановите должини што одговараат на различни бои на видливото зрачење за прв пат беа претставени на 12 ноември 1801 година на предавањето на Бејкер од Томас Јанг , тие беа добиени со претворање на параметрите на Њутновите прстени , мерени од самиот Исак Њутн, во бранови должини. Овие прстени Њутн ги добил со минување низ леќа, лежејќи на рамна површина, што одговара на саканата боја на делот од проширената призма во спектарот на светлината, повторувајќи го експериментот за секоја од боите [9] : 30-31 . Јунг ги презентираше добиените вредности на брановите должини во форма на табела, изразени во француски инчи (1 инч = 27,07 mm ) [10] , претворени во нанометри , нивните вредности добро кореспондираат со модерните, усвоени за различни бои . Во 1821 година, Џозеф Фраунхофер го иницирал мерењето на брановите должини на спектралните линии , примајќи ги од видливото зрачење на Сонцето користејќи дифракциона решетка , мерејќи ги аглите на дифракција со теодолит и претворајќи ги во бранови должини [11] . Како Јунг, тој ги изразил во француски инчи, претворени во нанометри, тие се разликуваат од модерните по единици [9] : 39-41 . Така, уште во почетокот на 19 век, стана возможно да се измерат брановите должини на видливото зрачење со точност од неколку нанометри.

Во 19 век, со откривањето на ултравиолетовото и инфрацрвеното зрачење, разбирањето на видливиот спектар стана попрецизно.

На почетокот на 19 век, Томас Јунг и Херман фон Хелмхолц исто така ја истражувале врската помеѓу видливиот спектар и видот на бојата. Нивната теорија за видот на бојата правилно претпоставуваше дека користи три различни типови на рецептори за одредување на бојата на очите.

Карактеристики на границите на видливото зрачење

Бранова должина, nm 380 780
Фотонска енергија, Ј 5,23⋅10 −19 2,55⋅10 −19
Фотонска енергија, eV 3.26 1.59
Фреквенција, Hz 7,89⋅10 14 3,84⋅10 14
Брановиот број , cm −1 1,65⋅10 5 0,81⋅10 5

Видлив спектар

Кога белиот зрак се распаѓа во призма, се формира спектар во кој зрачењето со различни бранови должини се прекршува под различни агли. Боите вклучени во спектарот, односно оние бои кои можат да се добијат со помош на светлина од една бранова должина (поточно, со многу тесен опсег на бранови должини) се нарекуваат спектрални бои [12] . Главните спектрални бои (кои имаат свое име), како и карактеристиките на емисијата на овие бои, се претставени во табелата [13] :

Боја Опсег на бранова должина, nm Фреквентен опсег, THz Енергетскиот опсег на фотонот, eV
Виолетова ≤450 ≥667 ≥2,75
Сино 450-480 625-667 2,58-2,75
Сино 480-510 588-625 2,43-2,58
Зелена 510-550 545-588 2,25-2,43
Светло зелено 550-570 526-545 2,17-2,25
Жолта 570-590 508-526 2.10-2.17
Портокалова 590-630 476-508 1,97-2,10
Црвено ≥630 ≤476 ≤1,97

Границите на опсезите наведени во табелата се условни, во реалноста, боите непречено се спојуваат една во друга, а локацијата на границите меѓу нив видливи за набљудувачот во голема мера зависи од условите на набљудување [13] . Кога белиот светлосен зрак се распаѓа, нема виолетова боја во призмата, дури и зракот од 405 nm изгледа чисто сино. Виолетова се појавува во виножито, каде што екстремното сино се меша со соседното црвено на второто виножито.

За да се запамети низата од главните спектрални бои на руски, се користи мнемоничката фразаСекој ловец сака да знае каде седи фазанот “. Акронимот Roy G. Biv на сличен начин се користи на англиски јазик.

исто така види

Белешки (уреди)

  1. 1 2 Gagarin A. P. Light // Физичка енциклопедија : [во 5 тома] / гл. ед. А.М.Прохоров . - М .: Голема руска енциклопедија, 1994. - Т. 4: Појнтинга - Робертсон - Стримерс. - S. 460 .-- 704 стр. - 40.000 примероци - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. ГОСТ 8.332-78. Државен систем за обезбедување на униформност на мерењата. Мерења на светлина. Вредностите на релативната спектрална прозрачна ефикасност на монохроматското зрачење за дневна визија (непристапна врска) . Преземено на 2 март 2013 година. Архивирана на 4 октомври 2013 година.
  3. ГОСТ 7601-78. Физичка оптика. Поими, ознаки на букви и дефиниции на основните количини
  4. Cuthill, Innes C; et al. Ултравиолетовиот вид кај птиците // Напредоци во проучувањето на однесувањето (неодредено) / Питер Ј.Б. Слејтер. - Oxford, England: Academic Press , 1997. - T. 29. - S. 161. - ISBN 978-0-12-004529-7 .
  5. Џејмисон, Бари ГМ репродуктивна биологија и филогенаја на птиците (инж.). - Charlottesville VA: University of Virginia, 2007. - P. 128. - ISBN 1578083869 .
  6. 1 2 Њутн I. Оптика или трактат за рефлексии, прекршувања, свиткување и бои на светлината / Превод на С. И. Вавилов . - 2-ри изд. - М .: Држава. Издавачка куќа на техничка и теоретска литература , 1954. - стр. 131. - 367 стр. - (серијал „Класици на природните науки“).
  7. Кофи, Питер. Science of Logic of The: of An Inquiry Into the Principles of Accurate Thought (Eng.). - Лонгманс , 1912 година.
  8. Hutchison, Niels Music For Measure: На 300-годишнината од Њутновите оптикс . Музика во боја (2004). Преземено на 11 август 2006 година. Архивирана на 20 февруари 2012 година.
  9. 1 2 Џон Чарлс Друри Бренд. Линии на светлината: Изворите на . - CRC Press, 1995 година.
  10. Томас Јанг. Пекарското предавање. Теорија на светлината и боите (инж.) // Филозофски трансакции на Кралското друштво од Лондон за 1802 година: списание. - 1802 .-- P. 39 .
  11. Фраунхофер Џос. Neue Modification des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben (германски) // Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1821 und mazin 1822: - 1824. - Бд. VIII . - S. 1-76 .
  12. ^ Томас Ј. Бруно, Париз ДН Своронос. CRC Прирачник за табели за фундаментални спектроскопски корелации. CRC Press, 2005 година.
  13. 1 2 Hunt RWC The Reproduction of Color . - 6-то издание. - Џон Вајли и синови , 2004. - стр. 4-5. - 724 стр. - ISBN 978-0-470-02425-6 .