Видимое излучение
Ви́димое излуче́ние — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Чувствительность человеческого глаза к электромагнитному излучению зависит от длины волны (частоты) излучения, при этом максимум чувствительности приходится на 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра. Поскольку при удалении от точки максимума чувствительность спадает до нуля постепенно, указать точные границы спектрального диапазона видимого излучения невозможно. Обычно в качестве коротковолновой границы принимают участок 380—400 нм (790—750 ТГц), а в качестве длинноволновой — 760—780 нм (395—385 ТГц). Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым излучением, или светом (в узком смысле этого слова).
| Видимое излучение | |
|---|---|
 | |
| Предыдущее по порядку | ультрафиолетовое излучение |
| Следующее по порядку | инфракрасное излучение |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Не всем цветам, которые различает человеческий глаз, соответствует какое-либо монохроматическое излучение. Такие оттенки, как розовый, бежевый или пурпурный, образуются только в результате смешения нескольких монохроматических излучений с различными длинами волн.
Видимое излучение также попадает в «оптическое окно» — область спектра электромагнитного излучения, практически не поглощаемого земной атмосферой. Чистый воздух рассеивает синий свет существенно сильнее, чем свет с бо́льшими длинами волн (в красную сторону спектра), поэтому полуденное небо выглядит голубым.
Многие виды животных способны видеть излучение, не видимое человеческому глазу, то есть не входящее в видимый диапазон. Например, пчёлы и многие другие насекомые воспринимают излучение в ультрафиолетовом диапазоне, что помогает им находить нектар в цветах, также они способны различать поляризацию света. Растения, опыляемые насекомыми, оказываются в более выгодном положении с точки зрения продолжения рода, если они ярки именно в ультрафиолетовом спектре. Птицы также способны видеть ультрафиолетовое излучение (300—400 нм), а некоторые виды имеют даже метки на оперении для привлечения партнёра, видимые только в ультрафиолете. Крайне сложно устроенные глаза рака-богомола и вовсе могут различать как ближний ИК, так и ультрафиолетовое излучение, также способны различать и поляризацию.
История
Первые объяснения причин возникновения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте в работе «Теория цветов», однако ещё до них Роджер Бэкон наблюдал оптический спектр в стакане с водой. Лишь спустя четыре века после этого Ньютон открыл дисперсию света в призмах.
Ньютон первый использовал слово спектр (лат. spectrum — видение, появление) в печати в 1671 году, описывая свои оптические опыты. Он обнаружил, что когда луч света падает на поверхность стеклянной призмы под углом к поверхности, часть света отражается, а часть проходит через стекло, образуя разноцветные полосы. Учёный предположил, что свет состоит из потока частиц (корпускул) разных цветов, и что частицы разного цвета движутся в прозрачной среде с различной скоростью. По его предположению, красный свет двигался быстрее чем фиолетовый, поэтому и красный луч отклонялся на призме не так сильно, как фиолетовый. Из-за этого и возникал видимый спектр цветов.
Ньютон разделил свет на семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, индиго и фиолетовый. Число семь он выбрал из убеждения (происходящего от древнегреческих софистов), что существует связь между цветами, музыкальными нотами, объектами Солнечной системы и днями недели. Человеческий глаз относительно слабо восприимчив к частотам цвета индиго, ввиду чего некоторые люди не могут отличить его от голубого или фиолетового цвета. Поэтому после Ньютона часто предлагалось считать индиго не самостоятельным цветом, а лишь оттенком фиолетового или голубого (однако он до сих пор включён в спектр в западной традиции). В русской традиции индиго соответствует синему цвету.
Гёте, в отличие от Ньютона, считал, что спектр возникает при наложении разных составных частей света. Наблюдая за широкими лучами света, он обнаружил, что при проходе через призму на краях луча проявляются красно-жёлтые и голубые края, между которыми свет остаётся белым, а спектр появляется, если достаточно приблизить эти края друг к другу.
Длины волн, соответствующие различным цветам видимого излучения, были впервые представлены 12 ноября 1801 года в Бейкеровской лекции Томасом Юнгом, они получены путём перевода в длины волн параметров колец Ньютона, измеренных самим Исааком Ньютоном. Эти кольца Ньютон получал пропусканием через линзу, лежащую на ровной поверхности, соответствующей нужному цвету части разложенного призмой в спектр света, повторяя эксперимент для каждого из цветов:30-31. Юнг представил полученные значения длин волн в виде таблицы, выразив во французских дюймах (1 дюйм = 27,07 мм), будучи переведёнными в нанометры, их значения неплохо соответствуют современным, принятым для различных цветов. В 1821 году Йозеф Фраунгофер положил начало измерению длин волн спектральных линий, получив их от видимого излучения Солнца с помощью дифракционной решётки, измерив углы дифракции теодолитом и переведя в длины волн. Как и Юнг, он выразил их во французских дюймах, переведённые в нанометры, они отличаются от современных на единицы:39-41. Таким образом, ещё в начале XIX века стало возможным измерять длины волн видимого излучения с точностью до нескольких нанометров.
В XIX веке, после открытия ультрафиолетового и инфракрасного излучений, понимание видимого спектра стало более точным.
В начале XIX века Томас Юнг и Герман фон Гельмгольц также исследовали взаимосвязь между спектром видимого излучения и цветным зрением. Их теория цветного зрения верно предполагала, что для определения цвета глаз использует рецепторы трёх различных типов.
Спектр видимого излучения
При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разными углами. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены с помощью света одной длины волны (точнее, с очень узким диапазоном длин волн), называются спектральными цветами. Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:
| Цвет | Диапазон длин волн, нм | Диапазон частот, ТГц | Диапазон энергии фотонов, эВ |
|---|---|---|---|
| Фиолетовый | 380—450 | 667—789 | 2,75—3,26 |
| Синий | 450—480 | 625—667 | 2,58—2,75 |
| Голубой | 480—510 | 588—625 | 2,43—2,58 |
| Зелёный | 510—550 | 545—588 | 2,25—2,43 |
| Салатовый | 550—570 | 526—545 | 2,17—2,25 |
| Жёлтый | 570—590 | 508—526 | 2,10—2,17 |
| Оранжевый | 590—630 | 476—508 | 1,97—2,10 |
| Красный | 630—780 | 384—476 | 1,59—1,97 |
Указанные в таблице границы диапазонов носят условный характер, в действительности же цвета плавно переходят друг в друга, и расположение видимых наблюдателем границ между ними в большой степени зависит от условий наблюдения.
Для запоминания последовательности основных цветов радуги в русском языке используется мнемоническая фраза «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». В английском языке аналогично используется фраза Richard of York gave battle in vain (Red Orange Yellow Green Blue Indigo Violet), в британском английском — акроним Roy G. Biv.
Характеристики границ видимого излучения
| Длина волны, нм | 380 | 780 |
| Энергия фотонов, Дж | 5,23⋅10−19 | 2,55⋅10−19 |
| Энергия фотонов, эВ | 3,26 | 1,59 |
| Частота, Гц | 7,89⋅1014 | 3,84⋅1014 |
| Волновое число, см−1 | 1,65⋅105 | 0,81⋅105 |
См. также
- Цвет
- Спектральные и дополнительные цвета
Примечания
- Гагарин А. П. Свет // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — Т. 4: Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — С. 460. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
- ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения. Дата обращения: 2 марта 2013. Архивировано из оригинала 4 октября 2013 года.
- ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин. Дата обращения: 12 октября 2016. Архивировано 30 ноября 2021 года.
- Cuthill, Innes C.; et al. Ultraviolet vision in birds // Advances in the Study of Behavior (англ.) / Peter J. B. Slater. — Oxford, England: Academic Press, 1997. — Vol. 29. — P. 161. — ISBN 978-0-12-004529-7.
- Jamieson, Barrie G. M. Reproductive Biology and Phylogeny of Birds (англ.). — Charlottesville VA: University of Virginia, 2007. — P. 128. — ISBN 1578083869.
- Ньютон И. Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света / Перевод Вавилова С. И. — 2-е изд. — М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1954. — С. 131. — 367 с. — (серия «Классики естествознания»). Архивировано 17 апреля 2012 года.
- Coffey, Peter. The Science of Logic: An Inquiry Into the Principles of Accurate Thought (англ.). — Longmans, 1912.
- Hutchison, Niels. Music For Measure: On the 300th Anniversary of Newton's Opticks. Colour Music (2004). Дата обращения: 11 августа 2006. Архивировано 20 февраля 2012 года.
- Brand, John Charles Drury. Lines Of Light: The Sources Of. — CRC Press, 1995.
- Young, Thomas. The Bakerian Lecture. On the Theory of Light and Colours (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London for the Year 1802 : journal. — 1802. — P. 39.
- Fraunhofer, Jos. Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben (нем.) // Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1821 und 1822 : magazin. — 1824. — Bd. VIII. — S. 1—76.
- Thomas J. Bruno, Paris D. N. Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. Архивная копия от 17 января 2017 на Wayback Machine CRC Press, 2005.
- Hunt R. W. C. The Reproduction of Colour. — 6th edition. — John Wiley & Sons, 2004. — P. 4—5. — 724 p. — ISBN 978-0-470-02425-6.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Видимое излучение, Что такое Видимое излучение? Что означает Видимое излучение?
Vi dimoe izluche nie elektromagnitnye volny vosprinimaemye chelovecheskim glazom Chuvstvitelnost chelovecheskogo glaza k elektromagnitnomu izlucheniyu zavisit ot dliny volny chastoty izlucheniya pri etom maksimum chuvstvitelnosti prihoditsya na 555 nm 540 TGc v zelyonoj chasti spektra Poskolku pri udalenii ot tochki maksimuma chuvstvitelnost spadaet do nulya postepenno ukazat tochnye granicy spektralnogo diapazona vidimogo izlucheniya nevozmozhno Obychno v kachestve korotkovolnovoj granicy prinimayut uchastok 380 400 nm 790 750 TGc a v kachestve dlinnovolnovoj 760 780 nm 395 385 TGc Elektromagnitnoe izluchenie s takimi dlinami voln takzhe nazyvaetsya vidimym izlucheniem ili svetom v uzkom smysle etogo slova Vidimoe izluchenie source source source source source source source Predydushee po poryadkuultrafioletovoe izluchenieSleduyushee po poryadkuinfrakrasnoe izluchenie Mediafajly na Vikisklade Ne vsem cvetam kotorye razlichaet chelovecheskij glaz sootvetstvuet kakoe libo monohromaticheskoe izluchenie Takie ottenki kak rozovyj bezhevyj ili purpurnyj obrazuyutsya tolko v rezultate smesheniya neskolkih monohromaticheskih izluchenij s razlichnymi dlinami voln Vidimoe izluchenie takzhe popadaet v opticheskoe okno oblast spektra elektromagnitnogo izlucheniya prakticheski ne pogloshaemogo zemnoj atmosferoj Chistyj vozduh rasseivaet sinij svet sushestvenno silnee chem svet s bo lshimi dlinami voln v krasnuyu storonu spektra poetomu poludennoe nebo vyglyadit golubym Mnogie vidy zhivotnyh sposobny videt izluchenie ne vidimoe chelovecheskomu glazu to est ne vhodyashee v vidimyj diapazon Naprimer pchyoly i mnogie drugie nasekomye vosprinimayut izluchenie v ultrafioletovom diapazone chto pomogaet im nahodit nektar v cvetah takzhe oni sposobny razlichat polyarizaciyu sveta Rasteniya opylyaemye nasekomymi okazyvayutsya v bolee vygodnom polozhenii s tochki zreniya prodolzheniya roda esli oni yarki imenno v ultrafioletovom spektre Pticy takzhe sposobny videt ultrafioletovoe izluchenie 300 400 nm a nekotorye vidy imeyut dazhe metki na operenii dlya privlecheniya partnyora vidimye tolko v ultrafiolete Krajne slozhno ustroennye glaza raka bogomola i vovse mogut razlichat kak blizhnij IK tak i ultrafioletovoe izluchenie takzhe sposobny razlichat i polyarizaciyu IstoriyaKrug cvetov Nyutona iz knigi Optika 1704 pokazyvayushij vzaimosvyaz mezhdu cvetami i muzykalnymi notami Cveta spektra ot krasnogo do fioletovogo razdeleny notami nachinaya s re D Krug sostavlyaet polnuyu oktavu Nyuton raspolozhil krasnyj i fioletovyj koncy spektra drug ryadom s drugom podchyorkivaya chto iz smesheniya krasnogo i fioletovogo cvetov obrazuetsya purpurnyj Pervye obyasneniya prichin vozniknoveniya spektra vidimogo izlucheniya dali Isaak Nyuton v knige Optika i Iogann Gyote v rabote Teoriya cvetov odnako eshyo do nih Rodzher Bekon nablyudal opticheskij spektr v stakane s vodoj Lish spustya chetyre veka posle etogo Nyuton otkryl dispersiyu sveta v prizmah Nyuton pervyj ispolzoval slovo spektr lat spectrum videnie poyavlenie v pechati v 1671 godu opisyvaya svoi opticheskie opyty On obnaruzhil chto kogda luch sveta padaet na poverhnost steklyannoj prizmy pod uglom k poverhnosti chast sveta otrazhaetsya a chast prohodit cherez steklo obrazuya raznocvetnye polosy Uchyonyj predpolozhil chto svet sostoit iz potoka chastic korpuskul raznyh cvetov i chto chasticy raznogo cveta dvizhutsya v prozrachnoj srede s razlichnoj skorostyu Po ego predpolozheniyu krasnyj svet dvigalsya bystree chem fioletovyj poetomu i krasnyj luch otklonyalsya na prizme ne tak silno kak fioletovyj Iz za etogo i voznikal vidimyj spektr cvetov Nyuton razdelil svet na sem cvetov krasnyj oranzhevyj zhyoltyj zelyonyj goluboj indigo i fioletovyj Chislo sem on vybral iz ubezhdeniya proishodyashego ot drevnegrecheskih sofistov chto sushestvuet svyaz mezhdu cvetami muzykalnymi notami obektami Solnechnoj sistemy i dnyami nedeli Chelovecheskij glaz otnositelno slabo vospriimchiv k chastotam cveta indigo vvidu chego nekotorye lyudi ne mogut otlichit ego ot golubogo ili fioletovogo cveta Poetomu posle Nyutona chasto predlagalos schitat indigo ne samostoyatelnym cvetom a lish ottenkom fioletovogo ili golubogo odnako on do sih por vklyuchyon v spektr v zapadnoj tradicii V russkoj tradicii indigo sootvetstvuet sinemu cvetu Gyote v otlichie ot Nyutona schital chto spektr voznikaet pri nalozhenii raznyh sostavnyh chastej sveta Nablyudaya za shirokimi luchami sveta on obnaruzhil chto pri prohode cherez prizmu na krayah lucha proyavlyayutsya krasno zhyoltye i golubye kraya mezhdu kotorymi svet ostayotsya belym a spektr poyavlyaetsya esli dostatochno priblizit eti kraya drug k drugu Dliny voln sootvetstvuyushie razlichnym cvetam vidimogo izlucheniya byli vpervye predstavleny 12 noyabrya 1801 goda v Bejkerovskoj lekcii Tomasom Yungom oni polucheny putyom perevoda v dliny voln parametrov kolec Nyutona izmerennyh samim Isaakom Nyutonom Eti kolca Nyuton poluchal propuskaniem cherez linzu lezhashuyu na rovnoj poverhnosti sootvetstvuyushej nuzhnomu cvetu chasti razlozhennogo prizmoj v spektr sveta povtoryaya eksperiment dlya kazhdogo iz cvetov 30 31 Yung predstavil poluchennye znacheniya dlin voln v vide tablicy vyraziv vo francuzskih dyujmah 1 dyujm 27 07 mm buduchi perevedyonnymi v nanometry ih znacheniya neploho sootvetstvuyut sovremennym prinyatym dlya razlichnyh cvetov V 1821 godu Jozef Fraungofer polozhil nachalo izmereniyu dlin voln spektralnyh linij poluchiv ih ot vidimogo izlucheniya Solnca s pomoshyu difrakcionnoj reshyotki izmeriv ugly difrakcii teodolitom i perevedya v dliny voln Kak i Yung on vyrazil ih vo francuzskih dyujmah perevedyonnye v nanometry oni otlichayutsya ot sovremennyh na edinicy 39 41 Takim obrazom eshyo v nachale XIX veka stalo vozmozhnym izmeryat dliny voln vidimogo izlucheniya s tochnostyu do neskolkih nanometrov V XIX veke posle otkrytiya ultrafioletovogo i infrakrasnogo izluchenij ponimanie vidimogo spektra stalo bolee tochnym V nachale XIX veka Tomas Yung i German fon Gelmgolc takzhe issledovali vzaimosvyaz mezhdu spektrom vidimogo izlucheniya i cvetnym zreniem Ih teoriya cvetnogo zreniya verno predpolagala chto dlya opredeleniya cveta glaz ispolzuet receptory tryoh razlichnyh tipov Spektr vidimogo izlucheniyaSpektr cveta Pri razlozhenii lucha belogo cveta v prizme obrazuetsya spektr v kotorom izlucheniya raznyh dlin voln prelomlyayutsya pod raznymi uglami Cveta vhodyashie v spektr to est takie cveta kotorye mogut byt polucheny s pomoshyu sveta odnoj dliny volny tochnee s ochen uzkim diapazonom dlin voln nazyvayutsya spektralnymi cvetami Osnovnye spektralnye cveta imeyushie sobstvennoe nazvanie a takzhe harakteristiki izlucheniya etih cvetov predstavleny v tablice Cvet Diapazon dlin voln nm Diapazon chastot TGc Diapazon energii fotonov eVFioletovyj 380 450 667 789 2 75 3 26Sinij 450 480 625 667 2 58 2 75Goluboj 480 510 588 625 2 43 2 58Zelyonyj 510 550 545 588 2 25 2 43Salatovyj 550 570 526 545 2 17 2 25Zhyoltyj 570 590 508 526 2 10 2 17Oranzhevyj 590 630 476 508 1 97 2 10Krasnyj 630 780 384 476 1 59 1 97 Ukazannye v tablice granicy diapazonov nosyat uslovnyj harakter v dejstvitelnosti zhe cveta plavno perehodyat drug v druga i raspolozhenie vidimyh nablyudatelem granic mezhdu nimi v bolshoj stepeni zavisit ot uslovij nablyudeniya Dlya zapominaniya posledovatelnosti osnovnyh cvetov radugi v russkom yazyke ispolzuetsya mnemonicheskaya fraza Kazhdyj ohotnik zhelaet znat gde sidit fazan V anglijskom yazyke analogichno ispolzuetsya fraza Richard of York gave battle in vain Red Orange Yellow Green Blue Indigo Violet v britanskom anglijskom akronim Roy G Biv Harakteristiki granic vidimogo izlucheniya Dlina volny nm 380 780Energiya fotonov Dzh 5 23 10 19 2 55 10 19Energiya fotonov eV 3 26 1 59Chastota Gc 7 89 1014 3 84 1014Volnovoe chislo sm 1 1 65 105 0 81 105Sm takzheCvet Spektralnye i dopolnitelnye cvetaPrimechaniyaGagarin A P Svet Fizicheskaya enciklopediya v 5 t Gl red A M Prohorov M Bolshaya rossijskaya enciklopediya 1994 T 4 Pojntinga Robertsona Strimery S 460 704 s 40 000 ekz ISBN 5 85270 087 8 GOST 8 332 78 Gosudarstvennaya sistema obespecheniya edinstva izmerenij Svetovye izmereniya Znacheniya otnositelnoj spektralnoj svetovoj effektivnosti monohromaticheskogo izlucheniya dlya dnevnogo zreniya neopr Data obrasheniya 2 marta 2013 Arhivirovano iz originala 4 oktyabrya 2013 goda GOST 7601 78 Fizicheskaya optika Terminy bukvennye oboznacheniya i opredeleniya osnovnyh velichin neopr Data obrasheniya 12 oktyabrya 2016 Arhivirovano 30 noyabrya 2021 goda Cuthill Innes C et al Ultraviolet vision in birds Advances in the Study of Behavior angl Peter J B Slater Oxford England Academic Press 1997 Vol 29 P 161 ISBN 978 0 12 004529 7 Jamieson Barrie G M Reproductive Biology and Phylogeny of Birds angl Charlottesville VA University of Virginia 2007 P 128 ISBN 1578083869 Nyuton I Optika ili traktat ob otrazheniyah prelomleniyah izgibaniyah i cvetah sveta Perevod Vavilova S I 2 e izd M Gos izd vo tehniko teoreticheskoj literatury 1954 S 131 367 s seriya Klassiki estestvoznaniya Arhivirovano 17 aprelya 2012 goda Coffey Peter The Science of Logic An Inquiry Into the Principles of Accurate Thought angl Longmans 1912 Hutchison Niels Music For Measure On the 300th Anniversary of Newton s Opticks neopr Colour Music 2004 Data obrasheniya 11 avgusta 2006 Arhivirovano 20 fevralya 2012 goda Brand John Charles Drury Lines Of Light The Sources Of CRC Press 1995 Young Thomas The Bakerian Lecture On the Theory of Light and Colours angl Philosophical Transactions of the Royal Society of London for the Year 1802 journal 1802 P 39 Fraunhofer Jos Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen und Gesetze derselben nem Denkschriften der Koniglichen Akademie der Wissenschaften zu Munchen fur die Jahre 1821 und 1822 magazin 1824 Bd VIII S 1 76 Thomas J Bruno Paris D N Svoronos CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts Arhivnaya kopiya ot 17 yanvarya 2017 na Wayback Machine CRC Press 2005 Hunt R W C The Reproduction of Colour 6th edition John Wiley amp Sons 2004 P 4 5 724 p ISBN 978 0 470 02425 6
