Бачнае выпраменьванне

Матэрыял з Вікіпедыі - вольнай энцыклапедыі

Перайсці да навігацыі Перайсці да пошуку

Бачнае выпраменьваннеэлектрамагнітныя хвалі , якія ўспрымаюцца чалавечым вокам [1] . Адчувальнасць чалавечага вока да электрамагнітнага выпраменьвання залежыць ад даўжыні хвалі ( частоты ) выпраменьвання, пры гэтым максімум адчувальнасці прыпадае на 555 нм (540 Т Гц ), у зялёнай частцы спектру [2] . Паколькі пры выдаленні ад кропкі максімуму адчувальнасць спадае да нуля паступова, паказаць дакладныя межы спектральнага дыяпазону бачнага выпраменьвання немагчыма. Звычайна ў якасці караткахвалевай мяжы прымаюць участак 380-400 нм (790-750 Т Гц ), а ў якасці даўгахвалевай - 760-780 нм (да 810нм) (395-385 ТГц) [1] [3] . Электрамагнітнае выпраменьванне з такімі даўжынямі хваляў таксама завецца бачным святлом , ці проста святлом (у вузкім сэнсе гэтага слова).

Не ўсім колерам , якія адрознівае чалавечае вока , адпавядае якое-небудзь манахраматычнае выпраменьванне . Такія адценні, якружовы , бэжавы ці пурпурны ўтворацца толькі ў выніку змешвання некалькіх манахраматычных выпраменьванняў з рознымі даўжынямі хваль.

Бачнае выпраменьванне таксама пападае ў « аптычнае акно » - вобласць спектру электрамагнітнага выпраменьвання, практычна не паглынальнага зямной атмасферай . Чыстае паветра рассейвае сіняе святло істотна мацней, чым святло з большымі даўжынямі хваль (у чырвоны бок спектру), таму паўдзённае неба выглядае блакітным.

Многія віды жывёл здольныя бачыць выпраменьванне, не бачнае чалавечаму воку, гэта значыць не ўваходзіць у бачны дыяпазон. Напрыклад, пчолы і многія іншыя казуркі бачаць выпраменьванне ва ўльтрафіялетавым дыяпазоне, што дапамагае ім знаходзіць нектар на колерах. Расліны, апыляныя казуркамі, апыняюцца ў схаднейшым становішчы з пункта гледжання працягу роду, калі яны яркія менавіта ва ўльтрафіялетавым спектры. Птушкі таксама здольныя бачыць ультрафіялетавае выпраменьванне (300-400 нм), а некаторыя віды маюць нават пазнакі на апярэнні для прыцягнення партнёра, бачныя толькі ва ўльтрафіялёце [4] [5] .

Гісторыя

Круг кветак Ньютана з кнігі «Оптыка» ( 1704 ), які паказвае ўзаемасувязь паміж кветкамі і музычнымі нотамі. Колеры спектру ад чырвонага да фіялетавага падзелены нотамі, пачынаючы з рэ (D). Круг складае поўную актаву . Ньютан размясціў чырвоны і фіялетавы канцы спектру адзін побач з адным, падкрэсліваючы, што з змешвання чырвонага і фіялетавага колераў утворыцца пурпурны .

Першыя тлумачэнні прычын узнікнення спектру бачнага выпраменьвання далі Ісаак Ньютан у кнізе «Оптыка» і Ёган Гётэ ў працы «Тэорыя Кветак», аднак яшчэ да іх Роджэр Бэкан назіраў аптычны спектр у шклянцы з вадой. Толькі праз чатыры стагоддзі пасля гэтага Ньютан адкрыў дысперсію святла ў прызмах [6] [7] .

Ньютан першы выкарыстоўваў слова спектр ( лац. spectrum - бачанне, з'яўленне) у друку ў 1671 годзе , апісваючы свае аптычныя вопыты. Ён выявіў, што, калі прамень святла падае на паверхню шкляной прызмы пад кутом да паверхні, частка святла адлюстроўваецца, а частка праходзіць праз шкло, утворачы рознакаляровыя палосы. Навуковец выказаў здагадку, што святло складаецца з струменя часціц (корпускул) розных колераў, і што часціцы рознага колеру рухаюцца ў празрыстым асяроддзі з рознай хуткасцю. Па яго здагадцы, чырвонае святло рухалася хутчэй за фіялетавы, таму і чырвоны прамень адхіляўся на прызме не так моцна, як фіялетавы. З-за гэтага і ўзнікаў бачны спектр колераў.

Ньютан падзяліў святло на сем колераў: чырвоны , аранжавы , жоўты , зялёны , блакітны , індыга і фіялетавы . Лік сем ён абраў з пераканання (якое адбываецца ад старажытнагрэцкіх сафістаў ), што існуе сувязь паміж колерамі, музычнымі нотамі, аб'ектамі Сонечнай сістэмы і днямі тыдня [6] [8] . Чалавечае вока адносна слаба ўспрымальны да частот колеру індыга, таму некаторыя людзі не могуць адрозніць яго ад блакітнага ці фіялетавага колеру. Таму пасля Ньютана часта прапаноўвалася лічыць індыга не самастойным колерам, а толькі адценнем фіялетавага ці блакітнага (аднак ён да гэтага часу ўключаны ў спектр у заходняй традыцыі). У рускай традыцыі індыга адпавядае сіняму колеру.

Гётэ , у адрозненне ад Ньютана, лічыў, што спектр узнікае пры накладанні розных складовых частак свету. Назіраючы за шырокімі прамянямі святла, ён выявіў, што пры праходзе праз прызму на краях прамяня выяўляюцца чырвона-жоўтыя і блакітныя краі, паміж якімі святло застаецца белым, а спектр з'яўляецца, калі наблізіць гэтыя краі дастаткова блізка адзін да аднаго.

Даўжыні хваляў, якія адпавядаюць розным колерам бачнага выпраменьвання былі ўпершыню прадстаўлены 12 лістапада 1801 года ў Бэйкераўскай лекцыі Томасам Юнгам , яны атрыманы шляхам перакладу ў даўжыні хваляў параметраў кольцаў Ньютана , вымераных самім Ісаакам Ньютанам. Гэтыя кольцы Ньютан атрымліваў прапусканнем праз лінзу, якая ляжыць на роўнай паверхні, якая адпавядае патрэбнаму колеру часткі раскладзенага прызмай у спектр святла, паўтараючы эксперымент для кожнага з кветак [9] :30-31 . Юнг прадставіў атрыманыя значэнні даўжынь хваль у выглядзе табліцы, выказаўшы ў французскіх дзюймах (1 цаля=27,07 мм ) [10] , быўшы перакладзенымі ў нанаметры , іх значэнні нядрэнна адпавядаюць сучасным, прынятым для розных колераў. У 1821 годзе Ёзэф Фраўнгофер паклаў пачатак вымярэнню даўжынь хваль спектральных ліній , атрымаўшы іх ад бачнага выпраменьвання Сонца з дапамогай дыфракцыйнай рашоткі , вымераўшы куты дыфракцыі тэадалітам і перавядучы ў даўжыні хваль [11] . Як і Юнг, ён выказаў іх у французскіх дзюймах, пераведзеныя ў нанаметры, яны адрозніваюцца ад сучасных на адзінкі [9] :39-41 . Такім чынам, яшчэ ў пачатку XIX стагоддзі стала магчымым вымяраць даўжыні хваль бачнага выпраменьвання з дакладнасцю да некалькіх нанаметраў.

У XIX стагоддзі, пасля адкрыцця ўльтрафіялетавага і інфрачырвонага выпраменьванняў, разуменне бачнага спектру стала больш дакладным.

У пачатку XIX стагоддзя Томас Юнг і Герман фон Гельмгольц таксама даследавалі ўзаемасувязь паміж спектрам бачнага выпраменьвання і каляровым зрокам. Іх тэорыя каляровага зроку дакладна меркавала, што для вызначэння колеру вачэй выкарыстоўвае рэцэптары трох розных тыпаў.

Характарыстыкі межаў бачнага выпраменьвання

Даўжыня хвалі, нм 380 780
Энергія фатонаў , Дж 5,23⋅10 −19 2,55⋅10 −19
Энергія фатонаў , эВ 3,26 1,59
Частата, Гц 7,89⋅10 14 3,84⋅10 14
Хвалевы лік , см −1 1,65⋅10 5 0,81⋅10 5

Спектр бачнага выпраменьвання

Пры раскладанні прамяня белага колеру ў прызме ўтворыцца спектр, у якім выпраменьванні розных даўжынь хваль пераламляюцца пад рознымі кутамі. Колеры, якія ўваходзяць у спектр, гэта значыць такія колеры, якія могуць быць атрыманы з дапамогай святла адной даўжыні хвалі (дакладней, з вельмі вузкім дыяпазонам даўжынь хваль), завуцца спектральнымі колерамі [12] . Асноўныя спектральныя колеры (якія маюць уласную назву), а таксама характарыстыкі выпраменьвання гэтых колераў, прадстаўлены ў табліцы [13] :

Колер Дыяпазон даўжынь хваль, нм Дыяпазон частот, ТГц Дыяпазон энергіі фатонаў, эВ
Фіялетавы ≤450 ≥667 ≥2,75
Сіні 450-480 625-667 2,58-2,75
Блакітны 480-510 588-625 2,43-2,58
Зялёны 510-550 545-588 2,25-2,43
Салатавы 550-570 526-545 2,17-2,25
Жоўты 570-590 508-526 2,10-2,17
Аранжавы 590-630 476-508 1,97-2,10
Чырвоны ≥630 ≤476 ≤1,97

Паказаныя ў табліцы межы дыяпазонаў носяць умоўны характар, у рэчаіснасці ж колеры плыўна пераходзяць сябар у сябра, і размяшчэнне бачных назіральнікам меж паміж імі ў вялікай ступені залежыць ад умоў назірання [13] . Пры раскладанні прамяня белага святла ў прызме няма ніякага фіялетавага, нават прамень 405нм выглядае чыста сінім. Фіялетавы колер з'яўляецца ў вясёлцы, дзе крайні сіні змешваецца з суседнім чырвоным другой вясёлкі.

Для запамінання паслядоўнасці асноўных спектральных колераў у рускай мове выкарыстоўваецца мнеманічная фраза " Кожны паляўнічы жадае ведаць, дзе сядзіць фазан ". У ангельскай мове аналагічна выкарыстоўваецца акронім Roy G. Biv .

Глядзіце таксама

Нататкі

  1. 1 2 Гагарын А. П. Святло // Фізічная энцыклапедыя : [у 5 т.] / Гл. рэд. А. М. Прохараў . - М .: Вялікая расійская энцыклапедыя, 1994. - Т. 4: Пойнтинга - Робертсана - Стрымеры. - С. 460. - 704 с. - 40 000 экз. - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. ДАСТ 8.332-78. Дзяржаўная сістэма забеспячэння адзінства вымярэнняў. Светлавыя вымярэнні. Значэнні адноснай спектральнай светлавой эфектыўнасці манахраматычнага выпраменьвання для дзённага зроку (недаступная спасылка) . Дата абарачэння: 2 сакавіка 2013. Архівавана 4 кастрычніка 2013 года.
  3. ДАСТ 7601-78. Фізічная оптыка. Тэрміны, літарныя абазначэнні і вызначэнні асноўных велічынь
  4. Cuthill, Innes C; et al. Ultraviolet vision in birds // Advances in the Study of Behavior (неапр.) / Peter JB Slater. - Oxford, England: Academic Press , 1997. - Т. 29. - С. 161. - ISBN 978-0-12-004529-7 .
  5. Jamieson, Barrie GM Reproductive Biology and Phylogeny of Birds (англ.) . - Charlottesville VA: University of Virginia, 2007. - P. 128. - ISBN 1578083869 .
  6. 1 2 Ньютан І. Оптыка або трактат аб адлюстраваннях, праламленнях, выгінання і колерах святла / Пераклад Вавілава С. І . - Выд-е 2-е. - М .: Дзярж. выд-ва тэхніка-тэарэтычнай літаратуры , 1954. - С. 131. - 367 с. - (Серыя «Класікі прыродазнаўства»).
  7. Coffey, Peter. The Science of Logic: Заняцца ў Principles of Accurate Thought (англ.) . - Longmans , 1912.
  8. Hutchison, Niels Music For Measure: On the 300th Anniversary of Newton's Opticks . Colour Music (2004). Дата абарачэння: 11 жніўня 2006. Архівавана 20 лютага 2012 года.
  9. 1 2 Джон Чарльз Друры Брэнд. Lines Of Light: The Sources Of . - CRC Press, 1995.
  10. Thomas Young. The Bakerian Lecture. На тэарэсе light and colours (англ.) // Philosophical Transactions of Royal Society of London на працягу года 1802 : journal. - 1802. - P. 39 .
  11. Fraunhofer Jos. Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben (ням.) // Denkschriften der Königlichen Akadémie der Wissenschaften - 1824. - Bd. VIII . - S. 1-76 .
  12. Thomas J. Bruno, Paris DN Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. CRC Press, 2005.
  13. 1 2 Hunt RWC The Reproduction of Colour . - 6th edition. - John Wiley & Sons , 2004. - P. 4-5. - 724 p. - ISBN 978-0-470-02425-6 .