Glavni Reference Kaj je vidna svetloba?

Kaj je vidna svetloba?

Prizma, ki deli belo svetlobo v barvni spekter (mavrica).

Prizma, ki deli belo svetlobo v barvni spekter. (Zasluge za sliko: artpartner-images prek Getty Images)

Skočiti:

Vidna svetloba je oblika elektromagnetnega (EM) sevanja, tako kot radijski valovi, infrardeče sevanje, ultravijolično sevanje, rentgenski žarki in mikrovalovi. Na splošno je vidna svetloba opredeljena kot valovne dolžine, ki jih vidi večina človeških oči.

Območje elektromagnetnega spektra

Elektromagnetni spekter, od valov najvišje do najnižje frekvence.

Elektromagnetni spekter, od najvišjih do najnižjih valovnih dolžin.(Zasluge za sliko: Shutterstock)

Vidna svetloba je vrsta elektromagnetno sevanje , ki se prenaša v valovih ali delcih na različnih valovnih dolžinah in frekvencah. Ta širok razpon valovnih dolžin je znan kot elektromagnetni spekter. Ta spekter je običajno razdeljen na sedem območij po padajoči valovni dolžini ter naraščajoči energiji in frekvenci. Te regije so:

  • radijski valovi (valovne dolžine, večje od 0,4 palca ali 10 milimetrov)
  • mikrovalovne pečice (valovne dolžine med 0,004 in 0,4 palca ali 0,1 do 10 mm)
  • infrardeči(IR) (valovne dolžine med 0,00003 in 0,004 palca ali 740 nanometrov do 100 mikrometrov)
  • vidna svetloba (valovne dolžine med 0,000015 in 0,00003 inča ali 380 do 740 nanometrov)
  • ultravijolično (UV) (valovne dolžine med 0,000015 in 0,00003 inča ali 380 do 740 nanometrov)
  • rentgenski žarki(valovne dolžine med 4 × 10^−7 do 4 × 10^−8 palcev ali 100 pikometrov do 10 nanometrov)
  • gama žarki(valovne dolžine manj kot 4 × 10^−9 palcev ali 100 pikometrov)

Vidna svetloba pade v območje EM spektra med infrardečo (IR) inultravijolično(UV). Ima frekvence približno 4 × 1014do 8 × 1014ciklov na sekundo ali hertz (Hz) in valovne dolžine približno 740 nanometrov (nm) ali 2,9 × 10−5palcev, na 380 nm (1,5 × 10−5palcev).

Vidni svetlobni spekter in barva

Diagram vidnega barvnega spektra. Od leve (visoka energija) proti desni (nizka energija) gredo gama žarki, rentgenski žarki, UV, infrardeči in nato radijski valovi.

Diagram, ki prikazuje vidni barvni spekter.(Zasluge za sliko: WinWin artlab prek Shutterstock)

Morda je najpomembnejša značilnost vidne svetlobe barva. Barva je inherentna lastnost svetlobe in artefakt celic v človeškem očesu. Glede na to predmeti nimajo barve Hiperučbenik fizike (odpre se v novem zavihku). Namesto tega oddajajo svetlobo, ki je 'videti' kot barva. Z drugimi besedami, piše Elert, barva obstaja samo v umu opazovalca.

Naše oči vsebujejo specializirane celice, imenovane stožci, ki delujejo kot sprejemniki, uglašeni na valovne dolžine tega ozkega pasu spektra EM, glede na Nasina spletna stran Mission Science (odpre se v novem zavihku). Ljudje vidimo svetlobo na spodnjem koncu vidnega spektra, ki ima daljšo valovno dolžino, približno 740 nm, kot rdečo; svetlobo v sredini spektra zaznamo kot zeleno; svetlobo na zgornjem koncu spektra z valovno dolžino približno 380 nm vidimo kot vijolično. Vse druge barve, ki jih zaznamo, so mešanice teh barv.

Rumena na primer vsebuje svetlobo iz rdečega in zelenega področja spektra vidne svetlobe; cian je mešanica zelene in modre, magenta pa je mešanica rdeče in modre. Bela svetloba vsebuje vse barve v kombinaciji. Črna je popolna odsotnost svetlobe. Prvi, ki je ugotovil, da je bela svetloba sestavljena iz barv mavrice, je bil Isaac Newton, ki je leta 1666 spustil sončno svetlobo skozi ozko režo in nato prizmo, da je projiciral barvni spekter na steno, piše na spletni strani Michael Fowler, profesor fizike na Univerzi v Virginiji (odpre se v novem zavihku).

Kako se toplotna energija spremeni v vidno svetlobo?

Ko se predmeti segrevajo, oddajajo energijo, v kateri prevladujejo krajše valovne dolžine, kar zaznavamo kot spreminjanje barv, poroča NASA Mission Science. Na primer, plamen pihalnika se spremeni iz rdečkastega v modrega, ko je nastavljen tako, da gori bolj vroče. Ta proces pretvarjanja toplotne energije v svetlobno energijo imenujemo žarenje Zavod za dinamično izobraževanje (odpre se v novem zavihku)(IDEA), spletno mesto WebExhibits.org.

Žarnica nastane, ko vroča snov sprosti del svoje toplotne vibracijske energije fotoni . Pri približno 1472 stopinjah Fahrenheita (800 stopinjah Celzija) energija, ki jo seva predmet, doseže infrardečo svetlobo. Ko temperatura narašča, se energija premakne v vidni spekter in zdi se, da ima predmet rdečkast sijaj. Ko se predmet bolj segreje, se barva spremeni v 'belo vročo' in na koncu v modro.

Astronomija vidne svetlobe

Ta štiripanelna grafika ponazarja, kako je južno območje hitro razvijajoče se svetle rdeče zvezde supervelikanke Betelgeza lahko nenadoma postalo šibkejše za več mesecev konec leta 2019 in v začetku leta 2020. Na prvih dveh ploščah, kot je prikazano v ultravijolični svetlobi s Hubblom Vesoljski teleskop, svetla, vroča kepa plazme, ki izvira iz velike konvekcijske celice na zvezdi

Ta štiripanelna grafika ponazarja, kako je južno območje hitro razvijajoče se svetle rdeče zvezde supervelikanke Betelgeza lahko nenadoma postalo šibkejše za več mesecev konec leta 2019 in v začetku leta 2020. Na prvih dveh ploščah, kot je prikazano v ultravijolični svetlobi s Hubblom Vesoljski teleskop, svetla, vroča kepa plazme, ki nastane zaradi pojava ogromne konvekcijske celice na površini zvezde. V panelu tri se iztekajoči, izločeni plin hitro širi navzven. Ohladi se in tvori ogromen oblak zakritih zrn prahu. Zadnja plošča razkriva ogromen oblak prahu, ki blokira svetlobo (gledano z Zemlje) s četrtine površine zvezde.(Avtorstvo slike: NASA, ESA in E. Wheatley (STScI))

Barvo vročih predmetov, kot so zvezde, je mogoče uporabiti za njihovo ocenotemperature, poroča IDEA. Na primer, temperatura sončne površine je približno 5800 kelvinov (9980 F ali 5527 C). Oddana svetloba ima najvišjo valovno dolžino približno 550 nm, kar zaznavamo kot vidno belo svetlobo (ali rahlo rumenkasto).

Po podatkih Nase bi bilo, če bi bila temperatura sonca nižja, približno 3000 C, videti rdečkasta, kot zvezda Betelgeuse. Če bi bilo bolj vroče, okoli 12.000 C, bi izgledalo modro, kot zvezda Rigel.

Astronomi lahko tudi določijo, iz česa so sestavljeni predmeti, ker vsak element absorbira svetlobo pri določenih valovnih dolžinah, imenovanih absorpcijski spekter. S poznavanjem absorpcijskih spektrov elementov lahko astronomi s spektroskopi določijo kemično sestavo zvezd, oblakov prahu in drugih oddaljenih predmetov.

Orion

Modro barvo meglice Čarovniška glava in prahu, ki obdaja Orionovo svetlo zvezdo superorjakinjo Rigel, ni povzročila samo Riglova intenzivna modra svetloba zvezd, temveč tudi zato, ker zrnca prahu učinkoviteje sipajo modro svetlobo kot rdeča. Isti fizikalni proces povzroči, da je Zemljino dnevno nebo videti modro, čeprav so razpršilci v Zemljini atmosferi molekule dušika in kisika.(Zasluge za sliko: Mario Cogo (Galax Lux))

Dodatni viri

Več o tem, kako človeški možgani zaznavajo svetlobo, izveste v tem videoposnetku National Geographic (odpre se v novem zavihku). Sprehodite se skozi elektromagnetni spekter z osupljivo knjigo ' Svetloba: Vidni spekter in onstran (odpre se v novem zavihku)« (Black Dog & Leventhal, 2013) ali pa doma naredite lastne poskuse z vidno svetlobo po navodilih Ducksters (odpre se v novem zavihku), izobraževalno spletno mesto za otroke.

Ta članek je 23. maja 2022 posodobila odgovorna urednica Live Science Tia Ghose.

Zanimivi Članki