Vidno sevanje

Iz Wikipedije, proste enciklopedije

Pojdi na navigacijo Pojdi na iskanje

Vidno sevanje - elektromagnetno valovanje, ki ga zaznava človeško oko [1] . Občutljivost človeškega očesa na elektromagnetno sevanje je odvisna od valovne dolžine ( frekvence ) sevanja, pri čemer je največja občutljivost pri 555 nm (540 T Hz ), v zelenem delu spektra [2] . Ker se občutljivost z oddaljenostjo od največje točke postopoma zmanjšuje na nič, je nemogoče natančno določiti meje spektralnega območja vidnega sevanja. Običajno se za kratkovalovno mejo vzame območje 380-400 nm (790-750 T Hz ), za dolgovalovno mejo pa 760-780 nm (do 810 nm) (395-385 THz) [1 ] [3] . Elektromagnetno sevanje s takšnimi valovnimi dolžinami imenujemo tudi vidna svetloba ali preprosto svetloba (v ožjem pomenu besede).

Vse barve, ki jih človeško oko loči, niso povezane z neko vrsto monokromatskega sevanja . Odtenki, kot so roza , bež ali magenta , nastanejo samo z mešanjem več monokromatskih emisij različnih valovnih dolžin.

Vidno sevanje pade tudi v " optično okno " - območje spektra elektromagnetnega sevanja, ki ga zemeljska atmosfera praktično ne absorbira. Čist zrak razprši modro svetlobo veliko močneje kot svetloba z daljšimi valovnimi dolžinami (proti rdečemu koncu spektra), zato je opoldansko nebo videti modro.

Številne živalske vrste lahko vidijo sevanje, ki je človeškemu očesu nevidno, torej zunaj vidnega območja. Na primer, čebele in številne druge žuželke vidijo ultravijolično svetlobo, ki jim pomaga najti nektar na cvetovih. Rastline, ki jih oprašujejo žuželke, so v boljšem položaju za razmnoževanje, če so svetle v ultravijoličnem spektru. Ptice lahko vidijo tudi ultravijolično sevanje (300-400 nm), nekatere vrste pa imajo celo oznake na svojem perju, da pritegnejo partnerja, vidne le v ultravijolični svetlobi [4] [5] .

Zgodba

Newtonov krog barv iz knjige "Optika" ( 1704 ), ki prikazuje razmerje med barvami in notami. Barve spektra od rdeče do vijolične so ločene z notami, ki se začnejo z D (D). Krog je polna oktava . Newton je rdeči in vijolični konec spektra postavil drug poleg drugega in poudaril, da magenta nastane z mešanjem rdeče in vijolične barve.

Prve razlage vzrokov za pojav spektra vidnega sevanja sta dala Isaac Newton v knjigi "Optics" in Johann Goethe v delu "The Theory of Flowers", še pred njimi pa je Roger Bacon opazoval optični spekter. v kozarcu vode. Le štiri stoletja pozneje je Newton odkril razpršitev svetlobe v prizmah [6] [7] .

Newton je bil prvi, ki je leta 1671 v tisku uporabil besedo spectrum ( lat. spectrum - vid, videz) in opisal svoje optične poskuse. Ugotovil je, da ko snop svetlobe zadene površino steklene prizme pod kotom na površino, se del svetlobe odbije, nekaj pa preide skozi steklo in tvori črte različnih barv. Znanstvenik je predlagal, da je svetloba sestavljena iz toka delcev (korpuskul) različnih barv in da se delci različnih barv gibljejo v prozornem mediju z različnimi hitrostmi. Po njegovem mnenju se je rdeča svetloba premikala hitreje kot vijolična, zato se rdeči žarek na prizmi ni odklonil toliko kot vijolični. Zaradi tega je nastal vidni spekter barv.

Newton je svetlobo razdelil na sedem barv: rdečo , oranžno , rumeno , zeleno , modro , indigo in vijolično . Število sedem je izbral iz prepričanja (izvira iz starogrških sofistov ), da obstaja povezava med barvami, glasbenimi notami, predmeti osončja in dnevi v tednu [6] [8] . Človeško oko je razmeroma šibko občutljivo na frekvence indigo barve, zato ga nekateri ljudje ne ločijo od modre ali vijolične. Zato je bilo po Newtonu pogosto predlagano, da indigo ne obravnavamo kot samostojno barvo, temveč le kot odtenek vijolične ali modre (vendar je še vedno vključen v spekter v zahodni tradiciji). V ruski tradiciji indigo ustreza modri barvi .

Goethe je za razliko od Newtona verjel, da spekter izhaja iz superpozicije različnih komponent sveta. Z opazovanjem širokih svetlobnih snopov je ugotovil, da se pri prehodu skozi prizmo na robovih žarka pojavijo rdeče-rumeni in modri robovi, med katerimi svetloba ostane bela, spekter pa se pojavi, ko se ti robovi dovolj približajo drug drugemu. .

Valovne dolžine, ki ustrezajo različnim barvam vidnega sevanja, so bile prvič predstavljene 12. novembra 1801 v Bakerjevem predavanju Thomasa Younga , pridobljene so bile s pretvorbo parametrov Newtonovih obročev , ki jih je izmeril sam Isaac Newton, v valovne dolžine. Te obroče je Newton pridobil s prehodom skozi lečo, ki leži na ravni površini, ki ustreza želeni barvi dela razširjene prizme v spektru svetlobe, pri čemer ponovi poskus za vsako od barv [9] : 30-31 . Jung je dobljene vrednosti valovnih dolžin predstavil v obliki tabele, izražene v francoskih palcih (1 inč = 27,07 mm ) [10] , pretvorjene v nanometre , njihove vrednosti dobro ustrezajo sodobnim, sprejetim za različne barve. . Leta 1821 je Joseph Fraunhofer začel merjenje valovnih dolžin spektralnih črt , ki jih je prejemal od vidnega sončnega sevanja z uporabo uklonske rešetke , meril uklonske kote s teodolitom in jih pretvoril v valovne dolžine [11] . Tako kot Jung jih je izrazil v francoskih palcih, preračunanih v nanometre, od sodobnih se razlikujejo po enotah [9] : 39-41 . Tako je bilo že v začetku 19. stoletja možno meriti valovne dolžine vidnega sevanja z več nanometrov natančnostjo.

V 19. stoletju je z odkritjem ultravijoličnega in infrardečega sevanja razumevanje vidnega spektra postalo natančnejše.

V začetku 19. stoletja sta Thomas Jung in Hermann von Helmholtz raziskovala tudi razmerje med vidnim spektrom in barvnim vidom. Njihova teorija barvnega vida je pravilno domnevala, da za določanje barve oči uporablja tri različne vrste receptorjev.

Značilnosti meja vidnega sevanja

Valovna dolžina, nm 380 780
Energija fotona , J 5,23⋅10 −19 2,55⋅10 −19
Energija fotona , eV 3.26 1.59
Frekvenca, Hz 7,89⋅10 14 3,84⋅10 14
Valvno število , cm −1 1,65⋅10 5 0,81⋅10 5

Vidni spekter

Ko se beli žarek razgradi v prizmi, nastane spekter, v katerem se sevanje različnih valovnih dolžin lomi pod različnimi koti. Barve, ki so vključene v spekter, torej tiste barve, ki jih lahko dobimo s svetlobo ene valovne dolžine (natančneje, z zelo ozkim razponom valovnih dolžin), imenujemo spektralne barve [12] . Glavne spektralne barve (ki imajo svoje ime) in tudi emisijske značilnosti teh barv so predstavljene v tabeli [13] :

Barva Razpon valovne dolžine, nm Frekvenčno območje, THz Razpon energije fotona, eV
Vijolična ≤450 ≥667 ≥2,75
modra 450-480 625-667 2,58-2,75
modra 480-510 588-625 2,43-2,58
Zelena 510-550 545-588 2,25-2,43
Svetlo zelena 550-570 526-545 2.17-2.25
Rumena 570-590 508-526 2.10-2.17
Oranžna 590-630 476-508 1.97-2.10
rdeča ≥630 ≤476 ≤1,97

Meje razponov, navedenih v tabeli, so pogojne, v resnici se barve gladko zlijejo druga v drugo, lokacija meja med njimi, ki jih vidi opazovalec, pa je v veliki meri odvisna od pogojev opazovanja [13] . Ko se snop bele svetlobe razgradi, v prizmi ni vijolične barve, tudi žarek 405 nm je videti čisto moder. Vijolična se pojavi v mavrici, kjer je skrajno modra pomešana s sosednjo rdečo druge mavrice.

Za zapomnitev zaporedja glavnih spektralnih barv v ruščini se uporablja mnemonični stavek " Vsak lovec želi vedeti, kje sedi fazan ". Akronim Roy G. Biv se podobno uporablja v angleščini.

Poglej tudi

Opombe (uredi)

  1. 1 2 Gagarin A. P. Svetloba // Fizična enciklopedija : [v 5 zvezkih] / Ch. ur. A.M. Prokhorov . - M .: Velika ruska enciklopedija, 1994. - T. 4: Poyntinga - Robertson - Streamers. - S. 460 .-- 704 str. - 40.000 izvodov - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. GOST 8.332-78. Državni sistem za zagotavljanje enotnosti meritev. Meritve svetlobe. Vrednosti relativne spektralne svetlobne učinkovitosti monokromatskega sevanja za dnevni vid (nedostopna povezava) . Pridobljeno 2. 3. 2013. Arhivirano 4. 10. 2013.
  3. GOST 7601-78. Fizična optika. Izrazi, črkovne oznake in definicije osnovnih veličin
  4. Cuthill, Innes C; et al. Ultravijolični vid pri pticah // Advances in the Study of Behavior (nedoločeno) / Peter JB Slater. - Oxford, Anglija: Academic Press , 1997. - T. 29. - S. 161. - ISBN 978-0-12-004529-7 .
  5. Jamieson, Barrie GM Reproductive Biology and Phylogeny of Birds (eng.). - Charlottesville VA: Univerza v Virginiji, 2007. - P. 128. - ISBN 1578083869 .
  6. 1 2 Newton I. Optika ali razprava o odbojih, lomih, upogibanju in barvah svetlobe / Prevedel S. I. Vavilov . - 2. izd. - M .: Država. založba tehnične in teoretične literature , 1954. - str 131. - 367 str. - (serija "Klasiki naravoslovja").
  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: Ob 300. obletnici Newtonove optike . Barvna glasba (2004). Pridobljeno 11. avgusta 2006. Arhivirano 20. februarja 2012.
  9. 1 2 John Charles Drury Brand. Črte svetlobe: viri . - CRC Press, 1995.
  10. Thomas Young. Pekovsko predavanje. The Theory of the On Light and Colors (Eng.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London za leto 1802: revija. - 1802 .-- Str. 39 .
  11. Fraunhofer Jos. Neue Modification des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben (nemško) // 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. Priročnik CRC za temeljne spektroskopske korelacijske karte. CRC Press, 2005.
  13. 1 2 Hunt RWC Reprodukcija barve . - 6. izdaja. - John Wiley & Sons , 2004. - P. 4-5. - 724 str. - ISBN 978-0-470-02425-6 .