Що таке спектр видимого світла?

Спектр видимого світла — це ділянка спектра електромагнітного випромінювання, видима оком людини. По суті, це дорівнює кольорам, які може бачити людське око. Його довжина хвилі коливається приблизно від 400 нанометрів (4 x 10 -7 м, фіолетовий) до 700 нм (7 x 10 -7 м, червоний).   Він також відомий як оптичний спектр світла або спектр білого світла.

Діаграма довжини хвилі та колірного спектру

Довжина хвилі світла, яка пов’язана з частотою та енергією, визначає колір, що сприймається. Діапазон цих різних кольорів наведено в таблиці нижче. Деякі джерела змінюють ці діапазони досить різко, і їх межі є дещо приблизними, оскільки вони зливаються один з одним. Краї спектру видимого світла змішуються з ультрафіолетовим та інфрачервоним рівнями випромінювання.

Як біле світло розбивається на веселку

Більшість світла, з яким ми взаємодіємо, має форму білого світла, яке містить багато або всі ці діапазони довжин хвиль. Сяйво білого світла крізь призму призводить до того, що довжини хвиль згинаються під дещо різними кутами через оптичне заломлення. Результуюче світло розбивається по видимому спектру кольорів.

Це те, що спричиняє веселку, у якій частинки води, що знаходяться в повітрі, діють як заломлююче середовище. Порядок довжин хвиль можна запам’ятати за допомогою мнемоніки «Roy G Biv» для червоного, оранжевого, жовтого, зеленого, синього, індиго (синьо-фіолетова межа) і фіолетового. Якщо ви уважно подивитеся на веселку або спектр, ви можете помітити, що блакитний також з’являється між зеленим і синім. Більшість людей не можуть відрізнити індиго від синього або фіолетового, тому в багатьох таблицях кольорів його пропускають.

Використовуючи спеціальні джерела, рефрактори та фільтри, ви можете отримати вузьку смугу довжини хвилі приблизно 10 нанометрів, яка вважається монохроматичним світлом.   Лазери особливі, оскільки вони є найбільш послідовним джерелом вузькомонохроматичного світла, яке ми можемо отримати. Кольори , що складаються з однієї довжини хвилі, називаються спектральними або чистими кольорами.

Кольори за межами видимого спектру

Людське око та мозок можуть розрізняти набагато більше кольорів, ніж спектр. Фіолетовий і пурпурний – це спосіб мозку подолати прірву між червоним і фіолетовим. Ненасичені кольори, такі як рожевий і аква, також можна розрізнити, а також коричневий і коричневий.

Проте деякі тварини мають інший видимий діапазон, який часто поширюється на інфрачервоний діапазон (довжина хвилі понад 700 нанометрів) або ультрафіолетовий (довжина хвилі менше 380 нанометрів).   Наприклад, бджоли можуть бачити ультрафіолетове світло, яке використовується квітами для залучення. запилювачі. Птахи також бачать ультрафіолетове світло та мають відмітини, які видно під чорним (ультрафіолетовим) світлом. Серед людей існують відмінності між тим, наскільки далеко може бачити око в червоний і фіолетовий колір. Більшість тварин, які можуть бачити ультрафіолет, не можуть бачити інфрачервоне.

1. « Видиме світло ». Наука НАСА .
2. Агостон, Джордж А. Теорія кольору та її застосування в мистецтві та дизайні. Springer, Berlin, Heidelberg, 1979, doi:10.1007/978-3-662-15801-2
3. « Видиме світло ». Центр наукової освіти UCAR .

Спектральний склад природного світла. Кольори

Згадайте: сонячний літній день — і раптом на небі з’явилася хмаринка, пішов дощик, який начебто «не помічає», що сонце продовжує світити. Такий дощ у народі називають сліпим. Дощик іще не встиг закінчитись, а на небі вже засяяла різнокольорова веселка. Чому вона з’явилася?

Розкладаємо сонячне світло у спектр

Результати дослідів дозволили Ньютону дійти таких висновків:

1. Пучок білого (сонячного) світла складається зі світла різних кольорів.
2. Призма не «фарбує» біле світло, а розділяє його (розкладає в спектр) через різне заломлення світла різного кольору.

Як запам’ятати послідовність кольорів веселки?

Ч апля О сінь Ж де З авзято, Б уде С ани Ф арбувати

Дізнаємось про дисперсію світла

Досліди Ньютона продемонстрували, зокрема, що, заломлюючись у скляній призмі, пучки фіолетового світла завжди відхиляються більше, ніж пучки червоного. Це означає, що для світла різного кольору показник заломлення скла є різним. Саме тому пучок білого світла й розкладається у спектр.

Явище розкладання світла у спектр, зумовлене залежністю показника заломлення середовища від кольору світла, називають дисперсією світла.

Для більшості прозорих середовищ найбільший показник заломлення має світло фіолетового кольору, найменший — червоного .

Характеризуємо кольори

У спектрі сонячного світла традиційно виділяють сім кольорів, можна виділити й більше. Але ви ніколи не зможете виділити, наприклад, коричневий або бузковий колір. Ці кольори є складними — вони утворюються внаслідок накладання (змішування) спектральних (чистих) кольорів у різних пропорціях. Деякі спектральні кольори в разі накладання один на одного утворюють білий колір. Такі пари спектральних кольорів називають додатковими.

Для зору людини особливе значення мають три основні спектральні кольори: червоний , зелений і синій : накладаючись, ці кольори дають відчуття найрізноманітніших кольорів і відтінків.

На накладанні трьох основних спектральних кольорів у різних пропорціях ґрунтується кольорове зображення на екрані комп’ютера, телевізора, телефону.

З’ясовуємо, чому світ є різнокольоровим

Знаючи, що біле світло є складеним, можна пояснити, чому навколишній світ, освітлений лише одним джерелом білого світла — Сонцем, ми бачимо різнокольоровим.

Так, поверхня аркуша офісного паперу однаково добре відбиває промені всіх кольорів, тому аркуш, освітлений білим світлом, здається нам білим. Синій наплічник, освітлений тим самим білим світлом, переважно відбиває промені синього кольору, а решту поглинає.

Синє світло, спрямоване на червоні пелюстки троянди, майже цілком поглинеться ними, бо пелюстки відбивають переважно червоні промені, а решту — поглинають. Тому троянда, освітлена синім світлом, здаватиметься нам практично чорною. Якщо ж синім світлом освітити білий сніг, то він здаватиметься нам синім, адже білий сніг відбиває промені всіх кольорів (у тому числі й сині). А от чорна шерсть кота добре поглинає всі промені, тому, хоч яким світлом ми його освітимо, кіт однаково здаватиметься чорним.

Спектральні кольори

Спектральні кольори це такі кольори, які типовою людиною сприймаються різними при спостереженні світла з однією довжиною хвилі у видимому спектрі, або з відносно вузькою смугою довжин хвиль, що також називають монохроматичним світлом. Кожна довжина хвилі видимого світла сприймається як деякий спектральний колір, в неперервному спектрі; кольори з достатньо близькими довжинами світла не розрізняються.

Кольоровий простір CIE xy. Спектральні кольори це ті кольори, що знаходяться на зовнішній частині діаграми, що вигнута в формі підкови. Всі інші кольори не є спектральними: нижня пряма лінія це лінія фіолетових [en] або пурпурних кольорів, а в середині діаграми знаходяться насичені кольори, які утворені поєднанням різних спектральних кольорів або пурпурного кольору з білим, кольору, що є градацією сірого. Білий знаходиться в середині внутрішньої частини діаграми, оскільки змішування всіх кольорів світла утворює білий колір.

Спектр часто поділяють на іменовані кольори, хоча будь-який поділ є по суті умовним: спектр неперервний. До традиційних кольорів спектру відносять: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, і фіолетовий.

Поділ спектру який використовував Ісаак Ньютон, в своєму колі кольорів, визначав такі кольори як: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій, індиго і фіолетовий. В сучасному поділі спектру колір індиго часто опускають. В англомовній літературі не враховують блакитний колір.

Для здатності розрізнювати спектральні і не спектральні кольори, необхідно мати як мінімум триколірне (трихматія) сприйняття кольорів: трихматія дає можливість сприймати відтінок і насиченість в хроматиці [en] . В колірних моделях, які можуть представляти спектральні кольори, [1] [2] таких як CIELUV , спектральний колір має максимальну насиченість.