Synlig stråling

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. juni 2022; checks kræver 2 redigeringer .
Synlig stråling
Forrige i rækkefølge ultraviolet stråling
Næste i rækkefølge infrarød stråling
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Synlig stråling  - elektromagnetiske bølger opfattet af det menneskelige øje [1] . Det menneskelige øjes følsomhed over for elektromagnetisk stråling afhænger af strålingens bølgelængde ( frekvens ), med den maksimale følsomhed ved 555 nm (540 T Hz ), i den grønne del af spektret [2] . Da følsomheden falder til nul gradvist med afstanden fra det maksimale punkt, er det umuligt at angive de nøjagtige grænser for det spektrale område af synlig stråling. Normalt tages en sektion på 380-400 nm (790-750 THz) som en kortbølgegrænse , og 760-780 nm (op til 810 nm) (395-385 THz) som en langbølgegrænse [1] [3] . Elektromagnetisk stråling med sådanne bølgelængder kaldes også synligt lys eller blot lys (i ordets snævre betydning).

Ikke alle farver , som det menneskelige øje kan se, svarer til nogen form for monokromatisk stråling . Nuancer som pink , beige eller lilla fremstilles kun ved at blande flere monokromatiske strålinger med forskellige bølgelængder.

Synlig stråling falder også ind i det " optiske vindue " - området af spektret af elektromagnetisk stråling, som praktisk talt ikke absorberes af jordens atmosfære . Ren luft spreder blåt lys meget mere end lys med længere bølgelængder (mod den røde ende af spektret), så middagshimmelen ser blå ud.

Mange dyrearter er i stand til at se stråling, der ikke er synlig for det menneskelige øje, det vil sige ikke inkluderet i det synlige område. For eksempel ser bier og mange andre insekter lys i det ultraviolette område, hvilket hjælper dem med at finde nektar på blomster. Planter bestøvet af insekter er i en bedre position med hensyn til forplantning, hvis de er lyse i det ultraviolette spektrum. Fugle er også i stand til at se ultraviolet stråling (300-400 nm), og nogle arter har endda markeringer på deres fjerdragt for at tiltrække en partner, kun synlig i ultraviolet [4] [5] .

Historie

De første forklaringer på årsagerne til fremkomsten af ​​det synlige strålingsspektrum blev givet af Isaac Newton i bogen "Optics" og Johann Goethe i værket "The Theory of Colors", men allerede før dem observerede Roger Bacon det optiske spektrum i et glas vand. Kun fire århundreder senere opdagede Newton spredningen af ​​lys i prismer [6] [7] .

Newton brugte først ordet spektrum ( lat.  spektrum  - syn, udseende) på tryk i 1671 , hvor han beskrev sine optiske eksperimenter. Han opdagede, at når en lysstråle rammer overfladen af ​​et glasprisme i en vinkel i forhold til overfladen, reflekteres noget af lyset, og noget passerer gennem glasset og danner bånd af forskellige farver. Forskeren foreslog, at lys består af en strøm af partikler (korpuskler) af forskellige farver, og at partikler af forskellige farver bevæger sig i et gennemsigtigt medium med forskellige hastigheder. Ifølge hans antagelse rejste rødt lys hurtigere end violet, og derfor blev den røde stråle ikke afbøjet på prismet så meget som violet. På grund af dette opstod et synligt spektrum af farver.

Newton opdelte lys i syv farver: rød , orange , gul , grøn , blå , indigo og violet . Tallet syv valgte han ud fra den overbevisning (afledt af de antikke græske sofister ), at der er en sammenhæng mellem farver, noder, objekter i solsystemet og ugedagene [6] [8] . Det menneskelige øje er relativt svagt følsomt over for indigo-frekvenser, så nogle mennesker kan ikke skelne det fra blåt eller lilla. Derfor blev det efter Newton ofte foreslået at betragte indigo som ikke en selvstændig farve, men kun en nuance af violet eller blå (det er dog stadig inkluderet i spektret i den vestlige tradition). I den russiske tradition svarer indigo til blå .

Goethe , i modsætning til Newton, mente, at spektret opstår, når forskellige komponenter af lys er overlejret. Ved at observere brede lysstråler fandt han ud af, at når de passerer gennem et prisme, vises rød-gule og blå kanter ved kanterne af strålen, mellem hvilke lyset forbliver hvidt, og spektret vises, hvis disse kanter bringes tæt nok på hinanden .

Bølgelængderne svarende til de forskellige farver af synlig stråling blev først introduceret den 12. november 1801 i Baker Lecture af Thomas Young , de opnås ved at konvertere parametrene for Newtons ringe til bølgelængder , målt af Isaac Newton selv. Newton opnåede disse ringe ved at passere gennem en linse liggende på en flad overflade svarende til den ønskede farve på en del af lyset spredt ud med et prisme til et lysspektrum , og gentage eksperimentet for hver af farverne [9] :30- 31 . Jung præsenterede de opnåede bølgelængdeværdier i form af en tabel, udtrykt i franske tommer (1 tomme = 27,07 mm ) [10] , konverteret til nanometer , deres værdier er i god overensstemmelse med moderne, der er brugt til forskellige farver . I 1821 lagde Joseph Fraunhofer grundlaget for måling af spektrallinjers bølgelængder , efter at have modtaget dem fra Solens synlige stråling ved hjælp af et diffraktionsgitter , målt diffraktionsvinklerne med en teodolit og konverteret dem til bølgelængder [11] . Ligesom Jung udtrykte han dem i franske tommer, omregnet til nanometer, de adskiller sig fra moderne ved enheder [9] :39-41 . Således blev det allerede i begyndelsen af ​​1800-tallet muligt at måle bølgelængderne af synlig stråling med en nøjagtighed på flere nanometer.

I det 19. århundrede, efter opdagelsen af ​​ultraviolet og infrarød stråling, blev forståelsen af ​​det synlige spektrum mere præcis.

I begyndelsen af ​​det 19. århundrede udforskede Thomas Jung og Hermann von Helmholtz også forholdet mellem det synlige spektrum og farvesyn. Deres teori om farvesyn antog korrekt, at den bruger tre forskellige typer receptorer til at bestemme øjenfarve.

Synligt spektrum

Når en hvid stråle nedbrydes i et prisme, dannes der et spektrum, hvor stråling af forskellige bølgelængder brydes i forskellige vinkler. Farverne, der indgår i spektret, det vil sige de farver, der kan opnås ved brug af lys af en bølgelængde (mere præcist, med et meget snævert bølgelængdeområde), kaldes spektralfarver [12] . De vigtigste spektrale farver (der har deres eget navn) såvel som disse farvers emissionskarakteristika er præsenteret i tabellen [13] :

Farve Bølgelængdeområde, nm Frekvensområde, THz Fotonenergiområde, eV
Violet 380-450 667-789 2,75-3,26
Blå 450-480 625-667 2,58-2,75
Blå 480-510 588-625 2,43-2,58
Grøn 510-550 545-588 2,25-2,43
lysegrøn 550-570 526-545 2,17-2,25
Gul 570-590 508-526 2.10-2.17
orange 590-630 476-508 1,97-2,10
Rød 630-780 384-476 1,59-1,97

Grænserne for intervallerne angivet i tabellen er betingede, men i virkeligheden går farverne jævnt over i hinanden, og placeringen af ​​grænserne mellem dem, der er synlige for iagttageren, afhænger i høj grad af observationsbetingelserne [13] . Når en hvid lysstråle nedbrydes i et prisme, er der ingen violet, selv en 405nm stråle ser rent blå ud. Violet dukker op i en regnbue, hvor den ekstreme blå er blandet med den tilstødende røde af den anden regnbue.

For at huske rækkefølgen af ​​de vigtigste spektrale farver på russisk, bruges den mnemoniske sætning " Enhver jæger vil vide, hvor fasanen sidder ". På engelsk bruges udtrykket Richard af York gav kamp forgæves (Rød Orange Gul Grøn Blå Indigo Violet) tilsvarende, på britisk engelsk er forkortelsen Roy G. Biv .

Karakteristika for grænserne for synlig stråling

Bølgelængde, nm 380 780
Fotonenergi , J _ 5,23⋅10 −19 2,55⋅10 −19
Fotonenergi , eV _ 3,26 1,59
Frekvens, Hz 7,89⋅10 14 3,84⋅10 14
Bølgetal , cm −1 1,65⋅105 _ 0,81⋅105 _

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 Gagarin A.P. Light // Physical Encyclopedia  : [i 5 bind] / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Streamers. - S. 460. - 704 s. - 40.000 eksemplarer.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. ↑ GOST 8.332-78. Statssystem til sikring af ensartethed af målinger. Lysmålinger. Værdier for den relative spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling til dagssyn (utilgængeligt link) . Hentet 2. marts 2013. Arkiveret fra originalen 4. oktober 2013. 
  3. ↑ GOST 7601-78. Fysisk optik. Begreber, bogstavbetegnelser og definitioner af grundmængder . Hentet 12. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 30. november 2021.
  4. ↑ Cuthill, Innes C; et al. Ultraviolet syn hos fugle // Advances in the Study of Behavior  (neopr.) / Peter JB Slater. - Oxford, England: Academic Press , 1997. - V. 29. - S. 161. - ISBN 978-0-12-004529-7 .
  5. ↑ Jamieson, Barrie GM Reproductive Biology and Phylogeny of  Birds . - Charlottesville VA: University of Virginia, 2007. - S. 128. - ISBN 1578083869 .
  6. ↑ 1 2 Newton I. Optik eller en afhandling om refleksioner, brydninger, bøjninger og lysfarver / Oversat af Vavilov S.I. - 2. udg. - M . : Stat. Forlag for teknisk og teoretisk litteratur , 1954. - S. 131. - 367 s. - (serie "Klassikere af naturvidenskab").
  7. ↑ Coffey, Peter. Logikkens videnskab: En undersøgelse af principperne for nøjagtig  tankegang . — Longmans , 1912.
  8. ↑ Hutchison, Niels Music For Measure: On the 300th Anniversary of Newton's Opticks . Farvemusik (2004). Hentet 11. august 2006. Arkiveret fra originalen 20. februar 2012.
  9. ↑ 1 2 John Charles Drury Brand. Lines Of Light: Kilderne til . — CRC Press, 1995.
  10. ↑ Thomas Young. Bagerforedraget. Om teorien om lys og farver  (engelsk)  // Philosophical Transactions of the Royal Society of London for the Year 1802 : tidsskrift. - 1802. - S. 39 .
  11. ↑ Fraunhofer Jos. Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben  (tysk)  // Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1821 und 1822: magazin. - 1824. - Bd. VIII . - S. 1-76 .
  12. ↑ Thomas J. Bruno, Paris D.N. Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. Arkiveret 17. januar 2017 på Wayback Machine CRC Press, 2005.
  13. ↑ 1 2 Jagt RWC Farvens gengivelse . — 6. udgave. - John Wiley & Sons , 2004. - S. 4-5. — 724 s. - ISBN 978-0-470-02425-6 .
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier