Nähtaval valgusel on lainepikkus. nähtav valgus

Vahemikud lähevad sujuvalt üksteise sisse, nende vahel pole selget piiri. Seetõttu on lainepikkuste piirväärtused mõnikord väga meelevaldsed.

1. Raadiolained (L > 1 mm). Raadiolainete allikad on juhtmete, antennide ja võnkeahelate laenguvõnkumised. Raadiolained levivad ka äikese ajal.

Ultra pikad lained(L > 10 km). Nad levivad vees hästi, nii et neid kasutatakse allveelaevadega suhtlemiseks.

Pikad lained(1 km< Л < 10 км). Используются в радиосвязи, радиовещании, радионавигации.

keskmised lained(100 m< Л < 1 км). Радиовещание. Радиосвязь на расстоянии не более 1500 км.

lühikesed lained(10 m< Л < 100 м). Радиовещание. Хорошо отражаются от ионо-сферы; в результате многократных отражений от ионосферы и от поверхности Земли могут распространяться вокруг земного шара. Поэтому на коротких волнах можно ловить радиостанции других стран.

Meetri lained(1 m< Л < 10 м). Местное радивещание в УКВ-диапазоне. Напри-мер, длина волны радиостанции «Эхо Москвы» составляет 4 м. Используются также в телевидении (федеральные каналы); так, длина волны телеканала «Россия 1» равна примерно 5 м.

detsimeetri lained(10 cm< Л < 1м). Телевидение (дециметровые каналы). На-пример, длина волны телеканала «Animal Planet» приблизительно равна 42 см. Это также диапазон мобильной связи; так, стандарт GSM 1800 использует радиовол-ны с частотой примерно 1800 МГц, т. е. с длиной волны около 17 см. Есть ещё одно хорошо известное вам применение дециметровых волн — это микровол-новые печи. Стандартная частота микроволновой печи равна 2450 МГц (это частота, на которой происходит резонансное поглощение электромагнитного излучения моле-кулами воды). Она отвечает длине волны примерно 12 см. Наконец, в технологиях беспроводной связи Wi-Fi и Bluetooth используется такая же длина волны — 12 см (частота 2400 МГц).

Mikrolaine(1 cm< Л < 10 см). Это — область радиолокации и спутни-ковых телеканалов. Например, канал НТВ+ ведёт своё телевещание на длинах волн около 2 см.

Infrapunakiirgus(780 nm< Л < 1 мм). Испускается молекулами и атомами нагретых тел. Инфракрасное излучение называется ещё тепловым — когда оно попадает на наше тело, мы чувствуем тепло. Человеческим глазом инфракрасное излучение не воспринимается Мощнейшим источником инфракрасного излучения служит Солнце. Лампы накаливания излучают наибольшее количество энергии (до 80%) в как раз в инфракрасной области спектра. Инфракрасное излучение имеет широкую область применения: инфракрасные обогревате-ли, пульты дистанционного управления, приборы ночного видения, сушка лакокрасочных покрытий и многое другое. При повышении температуры тела длина волны инфракрасного излучения уменьшается, смещаясь в сторону видимого света. Засунув гвоздь в пламя горелки, мы можем наблю-дать это воочию: в какой-то момент гвоздь «раскаляется докрасна», начиная излучать в видимом диапазоне.

nähtav valgus(380 nm< Л < 780 нм). Излучение в этом промежутке длин волн воспринимается человеческим глазом. Диапазон видимого света можно разделить на семь интервалов — так называемые спек-тральные цвета.

punane: 625 nm - 780 nm;

Oranž: 590 nm - 625 nm;

Kollane: 565 nm - 590 nm;

Roheline: 500 nm - 565 nm;

Tsüaan: 485 nm - 500 nm;

Sinine: 440 nm - 485 nm;

Violetne: 380 nm - 440 nm.

Silmal on maksimaalne valgustundlikkus spektri rohelises osas.

Ultraviolettkiirgus(10 nm< Л < 380 нм). Главным источником ультрафиолетового излучения является Солнце. Именно ультрафи-олетовое излучение приводит к появлению загара. Человеческим глазом оно уже не вос-принимается. В небольших дозах ультрафиолетовое излучение полезно для человека: оно повышает иммунитет, улучшает обмен веществ, имеет целый ряд других целебных воздействий и потому применяется в физиотерапии. Ультрафиолетовое излучение обладает бактерицидными свойствами. Например, в боль-ницах для дезинфекции операционных в них включаются специальные ультрафиолетовые лампы. Очень опасным является воздействие УФ излучения на сетчатку глаза — при больших дозах ультрафиолета можно получить ожог сетчатки. Поэтому для защиты глаз (высоко в горах, например) нужно надевать очки, стёкла которых поглощают ультрафиолет.

röntgenikiirgus(17.00< Л < 10 нм). Возникает в результате торможения быстрых электронов у анода и стенок газоразряд-ных трубок (тормозное излучение), а также при некоторых переходах электронов внутри атомов с одного уровня на другой (характеристическое излучение).

Röntgenikiirgus tungib kergesti inimkeha pehmetesse kudedesse, kuid neeldub luude osaks oleva kaltsiumi poolt. See võimaldab teile hästi tuntud röntgenikiirgust. Lennujaamades olete ilmselt näinud röntgentelevisiooni introskoopide tegevust – need seadmed paistavad läbi käsipagasi ja pagasi röntgenikiirgusega. Röntgenikiirguse lainepikkus on võrreldav aatomite suuruse ja aatomitevaheliste kaugustega kristallides; seetõttu on kristallid röntgenikiirguse loomulikud difraktsioonivõred. Jälgides difraktsioonimustreid, mis saadakse röntgenkiirguse läbimisel erinevate kristallidega, saab uurida aatomite paigutust kristallivõredes ja kompleksmolekulides. Niisiis määrati mitmete keerukate orgaaniliste molekulide - näiteks DNA ja hemoglobiini - struktuur röntgen-, genosti-, manuaal- ja uroloogilise analüüsi abil. Suurtes annustes on röntgenikiirgus inimestele ohtlik – see võib põhjustada vähki ja kiiritushaigust.

Gammakiirgus (L< 5 пм). See on kõrgeima energiaga kiirgus. Selle läbitungimisjõud on palju suurem kui röntgenikiirgusel. Gammakiirgus tekib aatomituumade üleminekul ühest olekust teise, aga ka mõne tuumareaktsiooni käigus. Mõned putukad ja linnud näevad ultraviolettkiirguses. Näiteks kasutavad mesilased oma ultraviolettkiirgust, et leida lilledelt nektarit. Gammakiirguse allikateks võivad olla valguse kiirusele lähedase kiirusega liikuvad laetud osakesed – kui selliste osakeste trajektoorid on magnetvälja (nn sünkrotronkiirguse) mõjul kõverad. Suurtes annustes on gammakiirgus inimestele väga ohtlik: põhjustab kiiritushaigust ja vähki. Kuid väikestes annustes võib see pärssida vähkkasvajate kasvu ja seetõttu kasutatakse seda kiiritusravis. Gammakiirguse bakteritsiidset toimet kasutatakse põllumajanduses (põllumajandussaaduste gammasteriliseerimine enne pikaajalist ladustamist), toiduainetööstuses (toodete konserveerimine), samuti meditsiinis (materjalide steriliseerimine).

Elektromagnetlainete spekter.

Elektromagnetlaineid klassifitseeritakse nende lainepikkuse või nendega seotud lainesageduse järgi. Samuti märgime, et need parameetrid ei iseloomusta mitte ainult lainet, vaid ka elektromagnetvälja kvantomadusi. Sellest lähtuvalt kirjeldatakse esimesel juhul elektromagnetlainet klassikaliste seadustega, mida uuritakse selles köites, ja teisel juhul kvantseadustega, mida uuritakse käesoleva käsiraamatu 5. köites.

Mõelge elektromagnetlainete spektri kontseptsioonile. Elektromagnetlainete spekter on looduses eksisteerivate elektromagnetlainete sagedusriba.

Elektromagnetilise kiirguse spekter sageduse suurenemise järjekorras on:

1) raadiolained;

2) infrapunakiirgus;

3) valguse emissioon;

4) röntgenikiirgus;

5) Gammakiirgus.

Elektromagnetilise spektri eri lõigud erinevad selle poolest, kuidas nad kiirgavad ja võtavad vastu spektri ühte või teise osa kuuluvaid laineid. Sel põhjusel ei ole elektromagnetilise spektri erinevate osade vahel teravaid piire.

Raadiolaineid uurib klassikaline elektrodünaamika. Infrapuna- ja ultraviolettkiirgust uurib nii klassikaline optika kui ka kvantfüüsika. Röntgen- ja gammakiirgust uuritakse kvant- ja tuumafüüsikas.

Vaatleme üksikasjalikumalt elektromagnetlainete spektrit.

Raadiolained.

Raadiolained on elektromagnetlained lainepikkusega üle 0,1 mm (sagedus alla 3 10 12 Hz = 3000 GHz).

Raadiolained jagunevad:

1. ülipikad lained lainepikkusega üle 10 km (sagedus alla 3 10 4 Hz = 30 kHz);

2. Pikad lained pikkusevahemikus 10 km kuni 1 km (sagedus vahemikus 3 10 4 Hz - 3 10 5 Hz = 300 kHz);

3. Kesklained pikkusevahemikus 1 km kuni 100 m (sagedus vahemikus 3 10 5 Hz -310 6 Hz = 3 MHz);

4. Lühikesed lained lainepikkuste vahemikus 100m kuni 10m (sagedus vahemikus 310 6 Hz-310 7 Hz=30 MHz);

5. Ultralühilained lainepikkusega alla 10 m (sagedus üle 310 7 Hz = 30 MHz).

Ultralühilained jagunevad omakorda:

a) meetrilained;

b) sentimeetrilained;

c) millimeeterlained;

d) submillimeeter või mikromeeter.

Laineid lainepikkusega alla 1m (sagedus alla 300MHz) nimetatakse mikrolaineteks või mikrolaineteks.

Raadiolainete lainepikkuste suurte väärtuste tõttu võrreldes aatomite suurusega võib raadiolainete levikut käsitleda ilma kandja atomistlikku struktuuri arvestamata, s.o. fenomenoloogiliselt, nagu Maxwelli teooria konstrueerimisel kombeks. Raadiolainete kvantomadused avalduvad vaid kõige lühemate lainete puhul, mis külgnevad spektri infrapunaosaga ning levimisel nn. ülilühikesed impulsid kestusega suurusjärgus 10–12–10–15 sekundit, mis on võrreldavad elektronide võnkeajaga aatomites ja molekulides.

Infrapuna- ja valguskiirgus.

Infrapunakiirgus, valgus, sealhulgas ultraviolettkiirgus, moodustavad elektromagnetlainete spektri optilise piirkonna selle sõna kõige laiemas tähenduses. Nende lainete spektrilõikude lähedus tõi kaasa nende uurimiseks ja praktiliseks rakendamiseks kasutatud meetodite ja instrumentide sarnasuse. Ajalooliselt on nendel eesmärkidel kasutatud läätsi, difraktsioonvõre, prismasid, diafragmasid, optiliselt aktiivseid aineid, mis on osa erinevatest optilistest seadmetest (interferomeetrid, polarisaatorid, modulaatorid jne).

Teisest küljest on spektri optilise piirkonna kiirgusel üldised erinevate meediumite läbimise mustrid, mida saab saada geomeetrilise optika abil, mida kasutatakse laialdaselt nii optiliste seadmete kui ka optiliste signaalide levikanalite arvutamisel ja ehitamisel.

Optiline spekter hõlmab elektromagnetlainete pikkuste vahemikku 210-6 m = 2 μm kuni 10 -8 m = 10 nm (sagedusega 1,510 14 Hz kuni 310 16 Hz). Optilise ulatuse ülempiir määrab infrapunakiirguse pika laine piir ja alumine ultraviolettkiirguse lühilaine piir (joonis 2.14).

Optilise sagedusvahemiku laius on ligikaudu 18 oktaavi 1 , millest optiline vahemik moodustab ligikaudu ühe oktaavi (); ultraviolettkiirguse jaoks - 5 oktaavi (), infrapunakiirguse jaoks - 11 oktaavi (

Spektri optilises osas muutuvad oluliseks nähtused, mis tulenevad aine atomistlikust struktuurist. Sel põhjusel ilmnevad koos optilise kiirguse laineomadustega ka kvantomadused.

Röntgen- ja gammakiirgus.

Röntgen- ja gammakiirguse vallas tõusevad esiplaanile kiirguse kvantomadused.

Röntgenkiirgus tekib kiirelt laetud osakeste (elektronid, prootonid jne) aeglustumise ajal, samuti aatomite elektronkestade sees toimuvate protsesside tulemusena.

Gammakiirgus on aatomituumades toimuvate nähtuste ja ka tuumareaktsioonide tagajärg. Röntgen- ja gammakiirguse vaheline piir määratakse tinglikult antud kiirgussagedusele vastava energiakvanti 2 suuruse järgi.

Röntgenkiirgus koosneb elektromagnetlainetest pikkusega 50 nm kuni 10 -3 nm, mis vastab kvantenergiale 20 eV kuni 1 MeV.

Gammakiirgus on elektromagnetlained lainepikkusega alla 10 -2 nm, mis vastab footoni energiale, mis on suurem kui 0,1 MeV.

valguse elektromagnetiline olemus.

Valgus on elektromagnetlainete spektri nähtav osa, mille lainepikkused jäävad vahemikku 0,4 µm kuni 0,76 µm. Iga optilise kiirguse spektraalset komponenti saab seostada kindla värviga. Optilise kiirguse spektraalkomponentide värvuse määrab nende lainepikkus. Kiirguse värvus muutub selle lainepikkuse vähenemisel järgmiselt: punane, oranž, kollane, roheline, tsüaan, indigo, violetne.

Pikimale lainepikkusele vastav punane tuli määrab spektri punase otsa. Violetne valgus - vastab lillale piirile.

Looduslik valgus on värvimata ja kujutab endast elektromagnetlainete superpositsiooni kogu nähtavast spektrist. Looduslik valgus pärineb ergastatud aatomite elektromagnetlainete emissioonist. Ergastuse olemus võib olla erinev: termiline, keemiline, elektromagnetiline jne. Ergastuse tulemusena kiirgavad aatomid kaootiliselt umbes 10 -8 sekundi jooksul elektromagnetlaineid. Kuna aatomite ergastamise energiaspekter on üsna lai, siis kogu nähtavast spektrist kiirgub elektromagnetlaineid, mille algfaas, suund ja polarisatsioon on juhuslikud. Sel põhjusel ei ole loomulik valgus polariseeritud. See tähendab, et loodusliku valguse elektromagnetlainete, millel on vastastikku risti polarisatsioon, spektraalkomponentide "tihedus" on sama.

Valgusvahemiku harmoonilisi elektromagnetlaineid nimetatakse monokromaatilisteks. Monokromaatilise valguslaine puhul on üks peamisi omadusi intensiivsus. Valguslaine intensiivsus on laine poolt kantud energiavoo tiheduse (1,25) keskmine väärtus:

kus on Poyntingi vektor.

Dielektrilise ja magnetilise läbilaskvusega homogeenses keskkonnas elektrivälja amplituudiga valguse, tasapinnalise, monokromaatilise laine intensiivsuse arvutamine valemi (1.35) järgi, võttes arvesse (1.30) ja (1.32), annab:

kus on keskkonna murdumisnäitaja; - vaakumtakistus.

Traditsiooniliselt käsitletakse optilisi nähtusi kiirte abil. Optiliste nähtuste kirjeldamist kiirte abil nimetatakse geomeetrilis-optiliseks. Geomeetrilises optikas välja töötatud kiirte trajektooride leidmise reegleid kasutatakse praktikas laialdaselt optiliste nähtuste analüüsimisel ja erinevate optiliste seadmete ehitamisel.

Anname valguslainete elektromagnetilise esituse põhjal valgusvihu definitsiooni. Esiteks on kiired jooned, mida mööda elektromagnetlained levivad. Sel põhjusel on kiir sirge, mille igas punktis on elektromagnetlaine keskmine Poyntingi vektor suunatud sellele joonele tangentsiaalselt.

Homogeenses isotroopses keskkonnas langeb keskmise Poyntingi vektori suund kokku lainepinna (ekvifaasilise pinna) normaalsuunaga, st. mööda lainevektorit .

Seega on homogeenses isotroopses keskkonnas kiired risti elektromagnetlaine vastava lainefrondiga.

Mõelge näiteks ühevärvilise punktvalgusallika kiirgavatele kiirtele. Geomeetrilise optika seisukohalt lähtub allikapunktist radiaalsuunas kiirte kogum. Valguse elektromagnetilise olemuse asukohast levib lähtepunktist sfääriline elektromagnetlaine. Piisavalt suurel kaugusel allikast võib lainefrondi kumerust tähelepanuta jätta, eeldades, et lokaalselt sfääriline laine on tasane. Jagades lainefrondi pinna suureks hulgaks lokaalselt lamedaks lõiguks, on võimalik läbi iga lõigu keskpunkti tõmmata normaal, mida mööda tasapinnaline laine levib, s.t. tala geomeetrilis-optilises tõlgendamises. Seega annavad mõlemad lähenemisviisid vaadeldava näite kirjelduse sama.

Geomeetrilise optika põhiülesanne on leida kiire suund (trajektoor). Trajektoori võrrand leitakse pärast variatsiooniülesande lahendamist miinimumi leidmise nn. toimingud soovitud trajektooridel. Laskumata selle probleemi täpse sõnastuse ja lahenduse üksikasjadesse, võime eeldada, et kiired on väikseima optilise kogupikkusega trajektoorid. See väide on Fermat' põhimõtte tagajärg.

Variatsioonilist lähenemist kiirte trajektoori määramisel saab rakendada ka mittehomogeensete keskkondade puhul, s.t. sellised keskkonnad, mille murdumisnäitaja on funktsioon keskkonna punktide koordinaatidest. Kui funktsioon kirjeldab lainefrondi pinna kuju ebahomogeenses keskkonnas, siis võib selle leida osadiferentsiaalvõrrandi, mida tuntakse eikonaalvõrrandina, ja analüütilises mehaanikas Hamiltoni-Jacobi võrrandi lahenduse põhjal:

Seega moodustavad elektromagnetiteooria geomeetrilis-optilise lähenduse matemaatilise aluse erinevad meetodid kiirte elektromagnetlainete väljade määramiseks, mis põhinevad eikonaalvõrrandil või mõnel muul viisil. Geomeetrilis-optilist lähendust kasutatakse praktikas laialdaselt raadioelektroonikas, et arvutada nn. kvaasioptilised süsteemid.

Kokkuvõtteks märgime, et üheks ilminguks on võime kirjeldada valgust üheaegselt ja lainepositsioonidest Maxwelli võrrandite lahendamise ja kiirte abil, mille suund määratakse osakeste liikumist kirjeldavatest Hamiltoni-Jacobi võrranditest. valguse dualismist, mis teatavasti viis kvantmehaanika peamiste põhimõtete sõnastamiseni.

1) Oktaav on definitsiooni järgi sagedusvahemik suvalise sageduse w ja selle teise harmoonilise vahel, mis on võrdne 2w.

2) h=6,6310 -34 Jsec – Plancki konstant.

Nähtav kiirgus- inimsilma poolt tajutavad elektromagnetlained, mis hõivavad osa spektrist lainepikkusega ligikaudu 380 (violetne) kuni 740 nm (punane). Sellised lained hõivavad sagedusvahemikku 400 kuni 790 terahertsi. Nende lainepikkustega elektromagnetkiirgust nimetatakse ka nähtav valgus või lihtsalt valgus(selle sõna kitsas tähenduses). Inimsilm on valguse suhtes kõige tundlikum 555 nm (540 THz) juures, spektri rohelises osas.

Nähtav kiirgus siseneb ka "optilisse aknasse", mis on elektromagnetilise kiirguse spektri piirkond, mida maa atmosfäär praktiliselt ei neela. Puhas õhk hajutab sinist valgust veidi rohkem kui pikemad lainepikkused (spektri punase otsa suunas), nii et keskpäevane taevas paistab sinine.

Paljud loomaliigid on võimelised nägema kiirgust, mis pole inimsilmale nähtav ehk mis ei kuulu nähtavaulatusse. Näiteks mesilased ja paljud teised putukad näevad ultraviolettkiirguses valgust, mis aitab neil lilledelt nektarit leida. Putukate poolt tolmeldatud taimed on paljunemise seisukohalt paremas seisus, kui nad on ultraviolettspektris eredad. Linnud on võimelised nägema ka ultraviolettvalgust (300–400 nm) ning mõne liigi sulestikus on partneri ligimeelitamiseks isegi märgid, mis on nähtavad vaid ultraviolettvalguses.

Nähtav spekter

Valge kiire lagundamisel prismas moodustub spekter, milles erineva lainepikkusega kiirgus murdub erinevate nurkade all. Spektrisse kuuluvaid värve, st neid värve, mida on võimalik saada ühe lainepikkusega (või väga kitsa vahemikuga) valguslainetega, nimetatakse spektrivärvideks. Peamised spektrivärvid (millel on oma nimi), samuti nende värvide emissiooniomadused on esitatud tabelis:

Veel 1873. aastal tegi kuulus Briti füüsik D.K. Maxwell loob üldise teooria, mis kirjeldab lainetes toimuvaid protsesse, samal ajal kui need esitati keeriste häirete kujul. Seejärel leidis enamik tema teoreetilisi arvutusi hiilgavalt kinnitust. Praeguseks on need laienenud, kuna valdkondi endid hakati käsitlema kvantfüüsika protsesside seisukohast. Samal ajal pakuti, et isegi nähtav valgus pole midagi muud kui üks elektromagnetlaine liikidest. 2009. aastal tõestasid selle lõpuks füüsikud (mõõdeti valgusvoo magnetkomponenti). Selle peamine erinevus teistest sortidest lainepikkuse poolest.

Me kõik oleme valgusega harjunud, võttes seda enesestmõistetavana ja esitame endale harva küsimusi: mis on valguse lainepikkus, mis see on jne. Isegi Piibel ütleb, et Jumal lõi valguse esimesel loomise päeval. Kaudselt näitab see selle tähtsust kõigi elusolendite jaoks. Nähtav valgus on elektromagnetilise iseloomuga kiirgus, mida silm saab otse tuvastada. Kuid nägemisorgan ei haara kogu lainespektrit, vaid ainult teatud intervalli: alumine piir on ligikaudu 380 nm ja ülemine 780 nm. Miks "umbes"? Sest igal inimesel on erinev nägemistundlikkus ja need piirid on suunavad. Täisspekter on nii lai, et nähtav on vaid 0,04% inimese nähtavast valgusest.

Kui kujutate vaimselt ette kahemõõtmelisi koordinaate, siis joonistatakse piki horisontaaltelge valguse lainepikkus nanomeetrites ja silmade tundlikkus näitab vertikaaltelge. Vastavalt sellele langeb laine algus 780-ni ja lõpp - 380-ni. Tipp saavutatakse väärtusel 555 nm. Vahemikus 10 nm - 380 nm on ja infrapuna 780 nm - 1 mm. Koguvahe, mis on ultraviolett-, nähtava- ja infrapunakiirguse summa, on optiline spekter, kuigi see ei tähenda, et neid kõiki palja silmaga näha oleks. Valguse lainepikkus on inimese jaoks kõige olulisem omadus, kuna tänu sellele saame eristada värve. Värvivarjundeid on kõige lihtsam tabada laine tipus (555 nm), kuid servades, sinise ja punase värvi piirkondades, on see keerulisem. Seetõttu on inimestel mõnikord lahkarvamusi tuletisvarjundite määramisel, kuna silma retseptorite tundlikkus on erinev. Huvitaval kombel on roheline värvispekter 555 nm, mis on kõige selgemini eristatav. Kas see on juhus, et rohi ja lehed on rohelised? Muide, osa infrapunakiirgusest näete, kui suunate mobiiltelefoni (või digikaamera) kaamera kodumasinatest (televiisor, tuuner jne) töötava kaugjuhtimispuldi LED-i vastu.

Punase valguse lainepikkus vastab 700 nm-le, see tähendab peaaegu nähtava piirkonna servast. Sellest järeldub, et silm tabab selles vahemikus 10 tavalist kiirgusühikut ühe rohelise ühikuna (555 nm). Kuid kollase valguse lainepikkus, mis on vahemikus 560 nm kuni 590 nm, asub laine tipule lähemal, nii et vead inimsilma varjundite määramisel on vähem levinud.

Lisaks erinevatele värvidele tuleb elus sageli leppida ka valgega. Tegelikult pole spektris valget. See saadakse kolme põhivärvi segamisel. Arvatakse, et kui ühendada kõik seitse sama intensiivsusega vikerkaarevärvi, saate puhta valge. Samas valitseb tavaliselt vähemalt üks neist, mis lisab teatud varjundit. Saate seda teha lihtsamalt ja segada ainult kolme värvi - punane, sinine ja roheline. Selle otseseks tõestuseks on kolme elektroodiga valget punkti kuvama võimeliste kiirtorudel põhinevate telerite olemasolu.

|
nähtav valgus, nähtava valguse rakendus
- inimsilmaga tajutavad elektromagnetlained. Inimsilma tundlikkus elektromagnetilise kiirguse suhtes sõltub kiirguse lainepikkusest (sagedusest), maksimaalne tundlikkus on 555 nm (540 terahertsi) juures, spektri rohelises osas. Kuna tundlikkus langeb maksimumpunktist kaugenedes järk-järgult nullini, on võimatu näidata nähtava kiirguse spektrivahemiku täpseid piire. Tavaliselt võetakse lühilaine piiriks lõiku 380–400 nm (750–790 THz) ja pika laine piiriks 760–780 nm (385–395 THz). Selliste lainepikkustega elektromagnetkiirgust nimetatakse ka nähtavaks valguseks või lihtsalt valguseks (selle sõna kitsas tähenduses).

Nähtav kiirgus siseneb ka "optilisse aknasse", mis on elektromagnetilise kiirguse spektri piirkond, mida maa atmosfäär praktiliselt ei neela. Puhas õhk hajutab sinist valgust palju rohkem kui pikema lainepikkusega valgust (spektri punase otsa suunas), nii et keskpäevane taevas paistab sinine.

Paljud loomaliigid on võimelised nägema kiirgust, mis pole inimsilmale nähtav ehk mis ei kuulu nähtavaulatusse. Näiteks mesilased ja paljud teised putukad näevad ultraviolettkiirguses valgust, mis aitab neil lilledelt nektarit leida. Putukate poolt tolmeldatud taimed on paljunemise seisukohalt paremas seisus, kui nad on ultraviolettspektris eredad. Linnud on võimelised nägema ka ultraviolettvalgust (300–400 nm) ning mõne liigi sulestikus on partneri ligimeelitamiseks isegi märgid, mis on nähtavad vaid ultraviolettvalguses.

• 1. Ajalugu
• 2 Nähtava kiirguse piiride tunnused
• 3 Nähtav spekter
• 4 Vt ka
• 5 Märkused

Lugu

Esimesed selgitused nähtava kiirguse spektri kohta andsid Isaac Newton raamatus "Optika" ja Johann Goethe teoses "Värvide teooria", kuid juba enne neid vaatles Roger Bacon optilist spektrit veeklaasis. Vaid neli sajandit pärast seda avastas Newton valguse hajumise prismades.

Sõna spekter (lat. spekter – nägemine, välimus) kasutas Newton esmakordselt trükis 1671. aastal, kirjeldades oma optilisi katseid. Ta tegi tähelepaneku, et kui valguskiir tabab klaasprisma pinda pinna suhtes nurga all, peegeldub osa valgusest ja osa läbib klaasi, moodustades erinevat värvi ribasid. Teadlane pakkus välja, et valgus koosneb erinevat värvi osakeste (kehakeste) voost ja erinevat värvi osakesed liiguvad läbipaistvas keskkonnas erineva kiirusega. Tema oletuse kohaselt liikus punane valgus kiiremini kui violetne ja seetõttu ei kaldunud punane kiir prismal nii palju kõrvale kui violetne. Selle tõttu tekkis nähtav värvispekter.

Newton jagas valguse seitsmeks värviks: punane, oranž, kollane, roheline, sinine, indigo ja violetne. Ta valis numbri seitsme uskumusest (mis pärineb Vana-Kreeka sofistidelt), et värvide, nootide, päikesesüsteemi objektide ja nädalapäevade vahel on seos. Inimese silm on indigo sageduste suhtes suhteliselt nõrgalt tundlik, mistõttu mõned inimesed ei suuda seda sinisest või lillast eristada. Seetõttu tehti pärast Newtonit sageli ettepanek pidada indigot mitte iseseisvaks värviks, vaid ainult violetse või sinise varjundiks (samas on see lääne traditsioonis endiselt spektris). Vene traditsiooniline indigo vastab sinisele värvile.

Goethe, erinevalt Newtonist, uskus, et spekter tekib siis, kui valguse erinevad komponendid asetatakse üksteise peale. Laiu valgusvihku vaadeldes avastas ta, et prisma läbimisel tekivad kiire servadesse punakaskollased ja sinised servad, mille vahele jääb valgus valgeks ning spekter tekib siis, kui need servad üksteisele piisavalt lähedale tuua. .

Nähtava kiirguse erinevatele värvidele vastavad lainepikkused võeti esmakordselt kasutusele 12. novembril 1801 Thomas Youngi Bakeri loengus ja need saadi Isaac Newtoni enda mõõdetud Newtoni rõngaste parameetrite lainepikkusteks teisendamisel. Newton sai need rõngad, lastes läbi tasasel pinnal lebava läätse, mis vastab prismaga valgusspektrisse hajutatud valguse soovitud värvile, korrates katset iga värviga: 30-31. Jung esitas saadud lainepikkused tabeli kujul, väljendatuna prantsuse tollides (1 toll = 27,07 mm), teisendatuna nanomeetritesse, nende väärtused vastavad hästi tänapäevastele erinevatele värvidele. 1821. aastal pani aluse spektrijoonte lainepikkuste mõõtmisele Joseph Fraunhofer, kes võttis need difraktsioonvõre abil vastu Päikese nähtavalt kiirguselt, mõõtis teodoliidiga difraktsiooninurgad ja teisendades need lainepikkusteks. Nagu Jung, väljendas ta neid prantsuse tollides, ümberarvestatuna nanomeetriteks, need erinevad tänapäevastest ühikute kaupa: 39-41. Nii tekkis juba 19. sajandi alguses võimalik mõõta nähtava kiirguse lainepikkusi mitme nanomeetrise täpsusega.

19. sajandil, pärast ultraviolett- ja infrapunakiirguse avastamist, muutus nähtava spektri mõistmine täpsemaks.

19. sajandi alguses uurisid Thomas Jung ja Hermann von Helmholtz ka seost nähtava spektri ja värvinägemise vahel. Nende värvinägemise teooria eeldas õigesti, et see kasutab silmade värvi tuvastamiseks kolme erinevat tüüpi retseptorit.

Nähtava kiirguse piiride tunnused

Nähtav spekter

Valge kiire lagundamisel prismas moodustub spekter, milles erineva lainepikkusega kiirgus murdub erinevate nurkade all. Spektrisse kuuluvaid värve, st neid värve, mida on võimalik saada ühe lainepikkuse (täpsemalt väga kitsa lainepikkuste vahemikuga) valgusega, nimetatakse spektraalvärvideks. Peamised spektrivärvid (millel on oma nimi), samuti nende värvide emissiooniomadused on esitatud tabelis:

Vaata ka

• Spektraalsed ja täiendavad värvid

Märkmed

1. 1 2 Gagarin A. P. Valgus // Füüsiline entsüklopeedia / D. M. Aleksejev, A. M. Baldin, A. M. Bonch-Bruevitš, A. S. Borovik-Romanov, B. K. Vainshtein, S. V. Vonsovski, A. V. Gaponov-Grekhov, A. V. Gaponov-Grekhov, A. V. M. M. M. А. П. П. D. N. Zubarev, B. B. Kadomtsev, I. S. Šapiro, D. V. Širkov; alla kokku toim. A. M. Prokhorova. - M.: Nõukogude entsüklopeedia, 1994. - T. 4. - S. 460. - 704 lk. - 40 000 eksemplari.
2. GOST 8.332-78. Riiklik süsteem mõõtmiste ühtsuse tagamiseks. Valguse mõõdud. Monokromaatilise kiirguse suhtelise spektraalse valgusefektiivsuse väärtused päevase nägemise jaoks
3. GOST 7601-78. Füüsiline optika. Mõisted, tähttähistused ja põhisuuruste määratlused
4. Cuthill Innes C. Ultraviolettnägemine lindudel // Advances in the Study of Behavior / Peter J.B. Slater. - Oxford, Inglismaa: Academic Press. - Vol. 29. - Lk 161. - ISBN 978-0-12-004529-7.
5. Jamieson Barrie G. M. Lindude reproduktiivbioloogia ja fülogenees. - Charlottesville VA: Virginia ülikool. - Lk 128. - ISBN 1578083869.
6. 1 2 Newton I. Optika ehk traktaat valguse peegeldustest, murdumisest, paindumisest ja värvidest / Tõlkinud Vavilov S. I. - 2. väljaanne. - M.: Riik. Tehnilise ja teoreetilise kirjanduse kirjastus, 1954. - S. 131. - 367 lk. - (sari "Loodusteaduse klassikud").
7. Kohv Peeter. Loogikateadus: täpse mõtlemise põhimõtete uurimine. - Longmans, 1912.
8. Hutchison, Niels Music For Measure: On the 300th Anniversary of Newton's Opticks. Color Music (2004). Laaditud 11. augustil 2006. Arhiveeritud originaalist 20. veebruaril 2012.
9. 1 2 John Charles Drury Brand. Valgusjooned: allikad. - CRC Press, 1995.
10. Thomas Young (1802). Pagari loeng. Valguse ja värvide teooriast. Londoni Kuningliku Seltsi filosoofilised tehingud aastaks 1802: 39.
11. Fraunhofer Jos. (1824). "Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben". Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1821 ja 1822 VIII: 1-76.
12. Thomas J. Bruno, Paris D. N. Svoronos. CRC põhiliste spektroskoopiliste korrelatsioonidiagrammide käsiraamat. CRC Press, 2005.

nähtav kiirgus, nähtav kiirgusrakendus, nähtav kiirguse skaala, nähtav kiirgus on

Nähtav kiirgus