Näkyvää säteilyä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 10. kesäkuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .
Näkyvää säteilyä
Edellinen järjestyksessä ultraviolettisäteily
Seuraava järjestyksessä infrapunasäteily
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Näkyvä säteily  - ihmissilmän havaitsema sähkömagneettinen aalto [ 1] . Ihmissilmän herkkyys sähkömagneettiselle säteilylle riippuu säteilyn aallonpituudesta ( taajuudesta ), maksimiherkkyyden ollessa 555 nm (540 T Hz ), spektrin vihreässä osassa [2] . Koska herkkyys putoaa nollaan asteittain maksimipisteen etäisyyden myötä, on mahdotonta osoittaa näkyvän säteilyn spektrialueen tarkkoja rajoja. Yleensä lyhytaaltorajana pidetään 380–400 nm:n (790–750 THz) ja pitkän aallon rajana 760–780 nm (810 nm asti) (395–385 THz) [ 1] [3] . Tällaisten aallonpituuksien sähkömagneettista säteilyä kutsutaan myös näkyväksi valoksi tai yksinkertaisesti valoksi (sanan suppeassa merkityksessä).

Kaikki ihmissilmän näkemät värit eivät vastaa minkäänlaista yksiväristä säteilyä . Sävyjä, kuten vaaleanpunainen , beige tai violetti , tuotetaan vain sekoittamalla useita eri aallonpituuksilla olevia monokromaattisia säteilyjä.

Näkyvä säteily putoaa myös " optiseen ikkunaan " - sähkömagneettisen säteilyn spektrin alueelle, jota maapallon ilmakehä ei käytännössä absorboi . Puhdas ilma hajottaa sinistä valoa paljon enemmän kuin valoa, jolla on pidempi aallonpituus (spektrin punaista päätä kohti), joten keskipäivän taivas näyttää siniseltä.

Monet eläinlajit pystyvät näkemään säteilyä, joka ei näy ihmissilmälle, eli joka ei sisälly näkyvään alueeseen. Esimerkiksi mehiläiset ja monet muut hyönteiset näkevät valoa ultraviolettialueella , mikä auttaa heitä löytämään nektaria kukista. Hyönteisten pölyttämät kasvit ovat lisääntymisen kannalta paremmassa asemassa, jos ne ovat kirkkaita ultraviolettispektrissä. Linnut näkevät myös ultraviolettisäteilyn (300-400 nm), ja joidenkin lajien höyhenpeitteessä on jopa merkkejä kumppanin houkuttelemiseksi, jotka näkyvät vain ultraviolettisäteilyssä [4] [5] .

Historia

Ensimmäiset selitykset näkyvän säteilyspektrin ilmaantumisen syistä antoivat Isaac Newton kirjassa "Optics" ja Johann Goethe teoksessa "Theory of Colors", mutta jo ennen heitä Roger Bacon havaitsi optisen spektrin vuonna lasi vettä. Vain neljä vuosisataa myöhemmin Newton löysi valon hajaantumisen prismoissa [6] [7] .

Newton käytti ensimmäisen kerran sanaa spektri ( lat.  spektri  - visio, ulkonäkö) painettuna vuonna 1671 kuvaillessaan optisia kokeitaan. Hän havaitsi, että kun valonsäde osuu lasiprisman pintaan kulmassa pintaan nähden, osa valosta heijastuu ja osa kulkee lasin läpi muodostaen erivärisiä vyöhykkeitä. Tiedemies ehdotti, että valo koostuu eriväristen hiukkasten (korpuskkelien) virrasta ja että eriväriset hiukkaset liikkuvat läpinäkyvässä väliaineessa eri nopeuksilla. Hänen oletuksensa mukaan punainen valo eteni nopeammin kuin violetti, ja siksi punainen säde ei poikkeuttanut prismassa yhtä paljon kuin violetti. Tästä johtuen syntyi näkyvä värikirjo.

Newton jakoi valon seitsemään väriin: punainen , oranssi , keltainen , vihreä , sininen , indigo ja violetti . Numeron seitsemän hän valitsi uskomuksesta (johdettu antiikin kreikkalaisilta sofisteilta ), että värien, nuottien, aurinkokunnan esineiden ja viikonpäivien välillä on yhteys [6] [8] . Ihmissilmä on suhteellisen heikosti herkkä indigotaajuuksille, joten jotkut ihmiset eivät voi erottaa sitä sinisestä tai violetista. Siksi Newtonin jälkeen ehdotettiin usein, että indigoa ei pidetä itsenäisenä värinä, vaan vain violetin tai sinisen sävynä (se sisältyy kuitenkin edelleen länsimaisen perinteen spektriin). Venäläisessä perinteessä indigo vastaa sinistä .

Goethe , toisin kuin Newton, uskoi, että spektri syntyy, kun valon eri komponentit asetetaan päällekkäin. Tarkastellessaan leveitä valonsäteitä hän havaitsi, että prisman läpi kulkiessaan säteen reunoihin ilmestyy puna-keltaisia ​​ja sinisiä reunoja, joiden välissä valo pysyy valkoisena ja spektri ilmestyy, jos nämä reunat tuodaan tarpeeksi lähelle toisiaan. .

Näkyvän säteilyn eri värejä vastaavat aallonpituudet esiteltiin ensimmäisen kerran 12. marraskuuta 1801 Thomas Youngin Baker Lecturessa . Ne saadaan muuntamalla aallonpituuksiksi Newtonin renkaiden parametrit , jotka Isaac Newton on itse mittannut. Newton sai nämä renkaat kulkemalla tasaisella pinnalla makaavan linssin läpi, joka vastasi prisman valon spektriin levittämän valon osan haluttua väriä , toistaen kokeen jokaiselle värille [9] :30- 31 . Jung esitteli saadut aallonpituusarvot taulukon muodossa, joka ilmaisi ranskan tuumina (1 tuuma = 27,07 mm ) [10] , nanometreiksi muunnettuina niiden arvot ovat hyvin sopusoinnussa nykyaikaisten eri väreille hyväksyttyjen arvojen kanssa. . Vuonna 1821 Joseph Fraunhofer loi pohjan spektrilinjojen aallonpituuksien mittaamiselle saatuaan ne Auringon näkyvästä säteilystä diffraktiohilan avulla , mittaamalla diffraktiokulmat teodoliitilla ja muuntaen ne aallonpituuksiksi [11] . Jungin tavoin hän ilmaisi ne ranskalaisina tuumina, nanometreiksi muunnettuina, ne eroavat nykyaikaisista yksiköistä [9] :39-41 . Näin jo 1800-luvun alussa tuli mahdolliseksi mitata näkyvän säteilyn aallonpituuksia useiden nanometrien tarkkuudella.

1800-luvulla ultravioletti- ja infrapunasäteilyn keksimisen jälkeen näkyvän spektrin ymmärtäminen tarkentui.

1800-luvun alussa Thomas Jung ja Hermann von Helmholtz tutkivat myös näkyvän spektrin ja värinäön välistä suhdetta. Heidän värinäköteoriansa oletti oikein, että se käyttää kolmea erityyppistä reseptoria silmien värin määrittämiseen.

Näkyvä spektri

Kun valkoinen säde hajoaa prismassa, muodostuu spektri, jossa eri aallonpituuksilla oleva säteily taittuu eri kulmissa. Spektriin kuuluvia värejä eli niitä värejä, jotka voidaan saada käyttämällä yhden aallonpituuden valoa (tarkemmin sanottuna hyvin kapealla aallonpituusalueella), kutsutaan spektriväreiksi [12] . Tärkeimmät spektrivärit (joilla on oma nimi) sekä näiden värien emissio-ominaisuudet on esitetty taulukossa [13] :

Väri Aallonpituusalue, nm Taajuusalue, THz Fotonien energia-alue, eV
Violetti 380-450 667-789 2,75-3,26
Sininen 450-480 625-667 2,58-2,75
Sininen 480-510 588-625 2,43-2,58
Vihreä 510-550 545-588 2,25-2,43
vaaleanvihreä 550-570 526-545 2.17-2.25
Keltainen 570-590 508-526 2.10-2.17
Oranssi 590-630 476-508 1,97-2,10
Punainen 630-780 384-476 1,59-1,97

Taulukossa esitetyt vaihteluvälien rajat ovat ehdollisia, mutta todellisuudessa värit siirtyvät sulavasti toisiinsa ja niiden välisten rajojen sijainti havainnoijalle on riippuvainen suurelta osin havainnointiehdoista [13] . Kun valkoinen valonsäde hajoaa prismassa, violettia ei ole, vaikka 405nm säde näyttää puhtaan siniseltä. Violetti näkyy sateenkaaressa, jossa äärimmäinen sininen sekoittuu toisen sateenkaaren viereisen punaisen kanssa.

Venäjän kielen tärkeimpien spektrivärien sekvenssin muistamiseksi käytetään muistolausetta " Jokainen metsästäjä haluaa tietää, missä fasaani istuu ". Englannissa käytetään vastaavasti ilmaisua Richard of York antoi taistelu turhaan (Red Orange Yellow Green Blue Indigo Violet), brittienglanniksi lyhenne on Roy G. Biv .

Näkyvän säteilyn rajojen ominaisuudet

Aallonpituus, nm 380 780
Fotonienergia , J _ 5,23⋅10 −19 2,55⋅10 −19
Fotonienergia , eV _ 3.26 1.59
Taajuus, Hz 7,89⋅10 14 3,84⋅10 14
Aaltoluku , cm −1 1,65⋅105 _ 0,81⋅105 _

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Gagarin A.P. Light // Physical Encyclopedia  : [5 osassa] / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Streamers. - S. 460. - 704 s. - 40 000 kappaletta.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. ↑ GOST 8.332-78. Valtion järjestelmä mittausten yhtenäisyyden varmistamiseksi. Valon mittaukset. Arvot monokromaattisen säteilyn suhteelliselle spektriselle valotehokkuudelle päivänäön kannalta (pääsemätön linkki) . Haettu 2. maaliskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 4. lokakuuta 2013. 
  3. ↑ GOST 7601-78. Fyysinen optiikka. Termit, kirjainmerkit ja perussuureiden määritelmät . Haettu 12. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 30. marraskuuta 2021.
  4. ↑ Cuthill, Innes C; et ai. Ultraviolettinäkö lintuilla // Advances in the Study of Behavior  (neopr.) / Peter JB Slater. - Oxford, Englanti: Academic Press , 1997. - V. 29. - P. 161. - ISBN 978-0-12-004529-7 .
  5. ↑ Jamieson, Barrie GM lisääntymisbiologia ja  lintujen fysiologia . - Charlottesville VA: University of Virginia, 2007. - S. 128. - ISBN 1578083869 .
  6. ↑ 1 2 Newton I. Optiikka tai tutkielma valon heijastuksista, taittumisesta, taipumisesta ja väreistä / Kääntäjä Vavilov S.I. - 2. painos - M . : Valtio. Teknisen ja teoreettisen kirjallisuuden kustanta , 1954. - S. 131. - 367 s. - (sarja "Luonnontieteen klassikot").
  7. ↑ Coffey, Peter. Logiikkatiede: Tarkan  ajattelun periaatteiden tutkimus . – Longmans , 1912.
  8. ↑ Hutchison, Niels Music For Measure: Newton's Opticsin 300-vuotispäivänä . Värimusiikki (2004). Haettu 11. elokuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 20. helmikuuta 2012.
  9. ↑ 1 2 John Charles Drury Brand. Lines Of Light: Sources Of . - CRC Press, 1995.
  10. ↑ Thomas Young. Leipurin luento. Valon ja värien teoriasta  (englanniksi)  // Lontoon kuninkaallisen seuran filosofiset tapahtumat vuodelle 1802: lehti. - 1802. - s. 39 .
  11. ↑ Fraunhofer Jos. Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben  (saksa)  // Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1821 und 1822: maga. - 1824. - Bd. VIII . - S. 1-76 .
  12. ↑ Thomas J. Bruno, Paris D.N. Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. Arkistoitu 17. tammikuuta 2017 Wayback Machine CRC Pressiin, 2005.
  13. ↑ 1 2 Hunt RWC The Reproduction of Color . - 6. painos. - John Wiley & Sons , 2004. - S. 4-5. — 724 s. - ISBN 978-0-470-02425-6 .
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat