spectrul vizibil

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
O prismă desparte lumina de refracție în culorile care alcătuiesc spectrul vizibil ( Newton experiment)

Spectrul vizibil, în fizică , este acea parte a spectrului electromagnetic care se încadrează între roșu și violet , inclusiv toate culorile perceptibile de uman ochi care , prin urmare , să dea viață fenomenul luminii , cum ar fi gama de culori observate atunci când alb lumina este împrăștiate prin intermediul unei prisme . Lungimea de undă a luminii vizibile în aer variază de la aproximativ 390-700 nm [1] ; lungimile de undă corespunzătoare din alte medii, cum ar fi apa, scad proporțional cu indicele de refracție . În ceea ce privește frecvențele , spectrul vizibil variază între 430 (roșu închis) și 770 (violet) T Hz .

Fascicule laser în spectrul vizibil

Uman ochi are , în medie , sensibilitatea sa maximă în jurul lungimii de undă de 556 nm (aproximativ 540 THz) a spectrului electromagnetic, [2] care corespunde galben citrin culorii.

Istorie

Cercul de culoare a lui Newton, care arată legăturile dintre diferitele culori , note muzicale și planete

Primele studii privind spectrul vizibil au fost realizate de Isaac Newton , în tratatul său intitulat Opticks , și de Goethe , în eseul Teoria culorilor , deși observațiile anterioare au fost făcute în acest sens de către Roger Bacon , patru secole înainte de Newton.

Newton a folosit pentru prima dată spectrul termen (din latina spectrului, ceea ce înseamnă „aspect“ sau „apariție“), într - o imprimare din 1671, unde a descris sale experimente în optica . El a observat că , atunci când o rază de lumină a lovit o suprafață a unui geam prismă la un anumit unghi, o parte a razei a fost reflectat , în timp ce restul a trecut prin prisma și a ieșit împărțite în benzi colorate. Newton a emis ipoteza că lumina a fost compus din particule de diferite culori, și că fiecare culoare a călătorit cu propria viteză, între cea de roșu (cel mai rapid) și cea a violetă (cel mai lent). Ca rezultat, fiecare culoare a suferit refracție într - un mod diferit, schimbarea traiectoria și separarea în sine de celelalte.

Astfel , Newton împărțit spectrul în șapte culori diferite: rosu , oranj , galben , verde , albastru , indigo și violet . Alegerea de șapte culori nu sa bazat pe baze științifice , ci filosofice, în special pe ezoterice teoria legăturii dintre culori, note muzicale (șapte), planete (apoi au fost considerate a fi de șapte) și zile ale săptămânii (întotdeauna șapte ) [3] [4] . Ochiul uman, pe de altă parte, se poate distinge numai cu dificultate indigo de albastru și violet, fapt care a condus pe mulți să creadă că ar trebui să fie eliminate din spectrul de culori.

Spectrul de lumină: prin distanțarea progresiv prisma, cei doi poli de culoare tind să se alăture în verde
Spectrul de întuneric: prin prisma distanțarea, cei doi poli de culoare tind să se alăture în magenta (sau mov )

Johann Wolfgang von Goethe în locul atacat concluziile lui Newton, atribuind prisma descompunerea luminii în diferite culori ale irisului , și propunând o descriere calitativă a fenomenului: [5] culorile care nu sunt conținute în alb , dar apar din interacțiunea de lumină cu întuneric , adică, de vizavi de polaritate . Goethe experimentat, de fapt, că nu este de ajuns pentru a trece o rază de lumină albă printr-o prismă pentru a obtine culorile, dar că acestea devin vizibile numai de-a lungul marginilor unei benzi sau o pată de culoare neagră, care a fost tras anterior pe perete obiect al observației sau pe care este proiectată raza. [6] Astfel se obțin două tipuri de spectru:

  • cel luminos, când albul luminii, proiectat la o distanta prin prisma, produce o rază a cărei margini se unesc pentru a forma treptat verde ;
  • și cea întunecată, nu au fost luate în considerare de către Newton, care se observă în căutarea prin prisma la un negru bandă, ale cărei margini se vor alătura treptat , pentru a forma purpuriu pe măsură ce se îndepărtează de perete. [5]
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Teoria culorilor (Goethe) .

Chiar și idealistul filosof Georg Wilhelm Friedrich Hegel , luând partea lui Goethe, a subliniat că prisma nu este un instrument neutru, dar este cauza debutul diferitelor obfuscations ale numite „ușoare culori “, enumerate în mod arbitrar de Newton ca șapte:

«În teoria culorilor prismei a fost până acum un instrument esențial, dar este de credit lui Goethe pentru că ea demolată. Concluzia care vine de la acest fenomen este doar faptul că, din moment ce șapte culori sunt prezentate în prisma, acestea sunt, prin urmare, elementul inițial, iar lumina este constituită din ele. Această concluzie este barbar. Prisma este transparentă și mascarea [...] și întunecă lumina conform obiceiului figurii sale. [...] Dar acum se spune că prisma nu este cauza; dar culorile care sunt conținute în lumina sunt apoi produse. Ar fi la fel dacă cineva a vrut să arate că apa pură nu este inițial transparent, după ce a agitat o găleată plină cu o cârpă înmuiată în cerneală, și apoi a spus „veți vedea domnilor mei apa nu este clar“. "

(Friedrich Hegel, Filosofia naturii, cursuri de 1823-1824 [7] )

Descriere

Valul electromagnetic în vid se deplasează mereu la aceeași viteză; în prezența altor medii, se deplasează cu o viteză mai mică, iar raportul dintre cele două viteze se numește indicele de refracție al mediului. Acest indice depinde de frecvența undei de lumină și , deoarece lumina este compusă din diferite frecvențe electromagnetice, va fi dispersată în trecerea de la vid (sau aer) pe un alt suport. Apa și sticla sunt materiale excelente pentru experimentarea cu acest fenomen: o prisma de sticla, așa cum am văzut mai înainte, face ca spectrul optic vizibil în timp ce curcubeu este exemplul ideal al refracției luminii naturale în apă.

Radiațiile cu o lungime de undă mai scurte (și , prin urmare , o mai mare frecvență ) sunt ultraviolete , X - raze și raze gamma ; cei cu o lungime mai mare (și frecvență mai scurt) sunt în infraroșu , cuptoare cu microunde și unde radio . Toate aceste radiații au aceeași natură, ele sunt , de fapt , toate compuse din fotoni . Spectrul vizibil reprezintă partea centrală a spectrului optic , care include , de asemenea , infraroșu și ultraviolet.

Spectrul vizibil nu conține așa cum se poate gândi toate culorile pe care ochiul și creierul poate distinge: maro , roz , magenta , de exemplu, sunt absente, deoarece acestea sunt obținute din suprapunerea diferitelor lungimi de undă.

Lungimile de undă vizibile ocupă așa-numita „ fereastra optică “, o regiune a spectrului electromagnetic care poate traversa netulburat l ' atmosfera Pământului (deși , așa cum este cunoscut albastru este răspândit mai mult decât roșu, oferind cerul culoarea caracteristică). Există, de asemenea, „ferestre“ pentru aproape (NIR), de mijloc (MIR) și de departe (FIR) infraroșu, dar ele sunt dincolo de percepția umană.

Unele animale specii , cum ar fi albinele , de exemplu, pot „vedea“ în diferite regiuni ale spectrului electromagnetic, în acest caz, ultraviolete , pentru a facilita căutarea pentru nectarul de flori, care va încerca apoi pentru a atrage insectele, arătându - se " invitând“. la aceste lungimi de undă. La celălalt capăt al spectrului unor șerpi nu văd infraroșu , deoarece, chiar dacă acestea sunt animale cu sange rece, retina lor ar fi în continuare mai cald decât corpul pentru a vedea. Deoarece un detector IR trebuie să fie mai rece decât radiația să fie detectată ( a se vedea cele de telescopul Hubble , răcit cu heliu lichid fiind în același timp în spațiul cosmic), orice receptori IR într - un ochi interior ar fi orbit de sange si de corpul sarpelui. din acest motiv, animalul are receptori termice pe pielea de pe părțile laterale ale craniului, în poziția cea mai potrivită, care îi permit să vâneze chiar și în întuneric.

Poziția spectrului vizibil în cadrul spectrului electromagnetic ( infraroșu , microunde și unde radio de pe dreapta, ultraviolete , X - raze și raze gamma de pe stânga )

Culorile spectrului

Culorile curcubeului din spectrul include toate acele culori care sunt produse de o rază de lumină vizibilă de o lungime de undă precisă (monocromatica sau raze pure).

Desi spectrul este continuu și nu există nici o ascuțite „salturi“ de la o culoare la alta, este încă posibil să se stabilească intervale aproximative pentru fiecare culoare [8] .

spectru de lumină (culori precise) .svg
Culoare Frecvență Lungime de undă
violet 668-789 THz 380-435 nm
Albastru 606-668 THz 435-500 nm
Cyan 576-606 THz 520-500 nm
Verde 526-576 THz 520-565 nm
Galben 508-526 THz 565-590 nm
portocale 484-508 THz 590-625 nm
roșu 400-484 THz 625-740 nm
Extreme roșu Spooky 400 THz 740 nm
A traduce
Această intrare sau secțiune despre subiectul fizicii a fost parțial tradusă din limba engleză .
Puteți contribui terminând traducerea sau folosind alte surse. Nu utilizați programe de traducere automată. Folosiți {{ Tradus de }} când ați terminat. Dacă găsiți text ascuns pe pagina de editare , verificați dacă este actualizat folosind linkurile „în alte limbi” din partea de jos a coloanei din stânga. Urmați sfaturile de proiectare de referință .
spectru de culori cu lungimi de undă asociate, frecvențe și nuanțe
Numele de culoare ,

sursă de lumină sau colorant

 Probă Wavelength, nm Frecventa, THz Nuanţă Comentarii
roșu 740-625 [9] 405-479 Numele de culoare tradițională, ea include unele unele nuanțe lângă non-spectrale. Scurt-val limita se poate extinde la 620 sau chiar 610 nanometri
• Extreme spectrale = roșu

roșu ( CIE RGB )

 × 740 405 ? Poziția exactă spectrală are mai multă influență asupra luminanței decât cromaticității în această bandă; de Cromaticități sunt aproape identice pentru aceste două variante
• Roșu ( Wide-gama reproductibilă RGB primar) × ≈ 700 ≈ 428 ?
• heliu-neon cu laser × 633 473 ?
• Unii coloranți carmin × NIR -602 [10] 497-NIR ? Aproape infricosatoare, dar alte părți ale Carmine sunt „violet“
• Roșu ( sRGB primară) 614-609 488-492 0 ° Remarcabil non-fantomatic
Galben (620-560)

625-565 [9]

 (483-540)

479-530

 Numele de culoare tradițională
portocale (620-585)

625-590 [9]

 483-512

479-508

 0 ° -30 ° Scurtă unda (galben) , o parte corespunde chihlimbar , the undă lungă (roșiatic) partea este aproape (sau include) RGB roșu.
• cu vapori de sodiu lampă ≈ 589 ≈ 508 ?
• galben ( NCS ) ? ? 50 ° Aurul are aproape identic cromaticitate h = 51 °
• Munsell 5Y pentru V = 10, C = 22 [11] ≈ 577 ≈ 519 ?
• galben (canar) prelucrate ? ? 56 °
• galben (sRGB secundar ) ≈ 570 ? 60 °
• Chartreuse galben ? ? 68 °
Lămâie verde ≈ 564 ? ≈ 75 ° Acesta poate fi clasificat ca verde sau galben
Verde 565 - ### 530 - ### Numele de culoare tradițională
• Chartreuse verde ? ? 90 °
• Verde deschis ≈ 556 - * $ & # ? 96 °
• Arlechino ≈ 552 ? 105 °
• verde (sRGB primară) ≈ 549 ≈ 547 120 ° Remarcabil non-fantomatic
• verde ( Wide-gama reproductibilă RGB primar) × ≈ 525 ≈ 571 ? aproape infricosatoare
• verde de primăvară (sRGB definiție) × ? ? 150 ° Acesta poate fi destul de departe de spectrul
• verde ( NCS ) × ? ? 160 °
• Munsell 5G pentru V = 4, C = 29 [11] × ≈ 503 ≈ 597 (?) ≈ 163 °
(Extrapolare)
Cyan (500 + - 480 [12] )

520-500 [9]

 (593-624)

576-600

• Turcoaz × ? ? ≈ 175 ° Cele mai multe „turcoaz“ cade foarte departe de spectrul
• cyan (sRGB secundar) × 488 ? 180 ° Acesta este situat destul de departe de spectrul
• prelucrate cyan × ? ? 193 °
Albastru (490-400)

500-380 [9]

 (610-750)

600-788

 Numele de culoare tradițională
• albastru ( NCS ) × ? ? 197 ° Acesta este situat destul de departe de spectrul
• Albastru deschis (definiție sRGB) × ≈ 488 ≈ 614 ≈ 210 ° Acesta poate fi destul de departe de spectrul
• Munsell 5B pentru V = 5, C = 20 [11] × ≈ 482 ≈ 622 (?) ≈ 225 °
(Extrapolare)
• albastru (RGB primar) 466-436 ? 240 °

(prin sRGB)

 Acesta poate fi clasificat ca indigo sau (dacă acesta este absent) ca violet
Indigo ≈ 446 ≈ 672 (?) ≈ 243 °
(Extrapolare)
 Definiția este controversată, această lungime de undă aparține mai puțin criticabil la „indigo“
violet × (450-400)

435-380 [9]

 (666-750)

689-788

 până la 277 °
(Extrapolare)
 violet spectrale Distant este foarte slab și rar văzut

Spectru de culoare al unui afișaj

Spectru de un ecran color

Display - uri moderne de culoare (găsit în calculatorul monitoare sau televizoare , de exemplu) utilizarea numai roșu , verde și albastru , care servesc la „aproximative“ celelalte culori ale spectrului. În opusul ilustrare, puteți vedea intervalele în care sunt utilizate aceste trei culori.

Spectroscopie

Studiul obiectelor bazate pe spectrul luminii vizibile ele emit se numește spectroscopie ; un domeniu important de cercetare de spectroscopie se găsește în astronomie , în cazul în care este fundamentală pentru analiza proprietăților fizice ale corpurilor cerești. In general, utilizarea de spectroscopie astronomice difracția Grătare cu putere mare de dispersie, pentru a se obține o rezoluție foarte mare. In acest fel, elementele chimice care alcătuiesc corp ceresc pot fi detectate prin emisie și a liniilor de absorbție ; heliu a fost descoperit prin analiza spectroscopică a luminii solare. Prin măsurarea , de asemenea , deplasarea liniilor spectrale, valoarea roșu trecerea sau deplasarea albastră a obiectului poate fi obținut.

Prima exoplanetă a fost descoperit prin analiza această deplasare, care a fost cauzată de variații ale vitezei stelei ( gravitational influențat de planeta) de ordinul a câțiva metri pe secundă.

Proprietate

Căldură

Desi lumina infrarosie este gândit mai frecvent de drept „radiație termică“ [13] , orice frecvență de lumină, inclusiv lumina vizibilă, se va încălzi suprafețele pe care le absorb. O puternică sursă de lumină vizibilă pur, cum ar fi un laser de lumină vizibilă, se poate carboniza hârtia.

Efecte biologice

Lumină vizibilă mare energie (lumină HEV) (violet / albastru deschis, cu o lungime de undă de 400-450 nm) [14] are o serie de efecte biologice, în special asupra ochiului. Studiile efectuate de la Harvard pentru Sanatate Publishing și franceză ANSES a constatat că expunerea la lumină albastră are un efect negativ asupra somnului si poate duce la tulburări de vedere [15] [16]

Notă

  1. ^ Cecie Starr, biologie: Concepte și aplicații , Thomson Brooks / Cole, 2005, ISBN 0-534-46226-X .
  2. ^ Cantități fotometrice (PDF), pe Treccani.it.
  3. ^ Niels Hutchison, Muzica Pentru Măsura: La aniversarea a 300 de ani Opticks lui Newton , Pe Color Muzică, 2004. Adus de 12/12/2013.
  4. ^ Isaac Newton , Opticks , 1704
  5. ^ A b Johann Wolfgang von Goethe, Zur Farbenlehre (1810), trans. l., Teoria culorilor , editat de Renato Troncon, Milano, Il Saggiatore, 1979.
  6. ^ „Concluzia lui Goethe a fost că, pentru culoarea să apară, o graniță era necesară, o marjă în cazul în care lumina și întunericul ar putea întâlni și să dea naștere la culoare“ ( Renato Troncon, Goethe și filozofia culorii , apendicele cărții lui Goethe - La culoare teorie, editat de Nereo Villa, Milano, Il Saggiatore, 1981).
  7. ^ Trad. Ea. în Hegel, Filosofia naturii. Lecții de 1823-1824, editat de Marcello Del Vecchio, pp. 101-102, FrancoAngeli, 2009 ISBN 9788856819304 .
  8. ^ Thomas J. Bruno, Paris DN Svoronos. CRC Manualul de grafice fundamentale de corespondență spectroscopice. CRC Press, 2005.
  9. ^ A b c d e f Thomas J. Bruno, Paris DN Svoronos. CRC Manualul de grafice fundamentale de corespondență spectroscopice. CRC Press, 2005. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/specol.html#c1
  10. ^ Christina Bisulca, UV-Vis-NIR reflexie spectroscopia de lacuri roșii în picturi (PDF), a 9 -a Conferință Internațională privind NDT de Artă, 2008.
  11. ^ A b c arhivării copia , pe cis.rit.edu. Accesat 19 iunie 2013 (arhivate de original pe 03 martie 2013). și bunuri comune: Fișier: CIE1931xy blank.svg
  12. ^ Detchprohm Theeradetch, Cyan și verde diode emițătoare de lumină asupra nepolar m -plane GaN substrat în vrac , în Physica stare solidi C, vol. 7, 2010, pp. 2190-2192, DOI : 10.1002 / PSSC . 200983611 . [1] [2]
  13. ^ Radiații în infraroșu, în radiația infraroșu. Van Nostrand stiintifice Enciclopedia, John Wiley & Sons, Inc, 2007, DOI :10.1002 / 0471743984.vse4181.pub2 , ISBN 978-0471743989 .
  14. ^ Carol Dykas, Cum de a proteja pacientii de la lumina soarelui Nociv , în 2020mag.com, iunie 2004.
  15. ^ LED - uri și lumină albastră | Anses - Agence Nationale de sécurité Sanitaire de alimentația, de l'environnement et du travail , pe anses.fr. Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  16. ^ Blue Light Are un întuneric Side , pe health.harvard.edu, Harvard Sanatate Letter, 13 august 2018.

Elemente conexe

Alte proiecte

Adus de la „https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Spectrum_visible&oldid=122349102 “