Jaké jsou vlastnosti spektra viditelného světla?

Viditelné světlo je světlo, které lidé vidí svými očima. Viditelné světlo pochází primárně ze slunce, ale také z jiných přírodních a umělých zdrojů světla. Spektrum viditelného světla je rozsah vlnových délek, které tvoří viditelné světlo.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Viditelné světlo je druh světla, které lidé mohou vidět. Viditelné světlo cestuje neuvěřitelně rychle, skládá se ze širokého rozsahu vlnových délek a existuje jak ve vlnách, tak ve formě částic.

Světlo je druh energie vyrobené z elektromagnetických vln, směsice magnetismu a elektřiny. Viditelné světlo je pouze jeden druh světla nebo elektromagnetické záření. Některá zvířata, jako jsou včely, mohou vidět i jiné formy světla, například ultrafialové světlo. Rádiové vlny jsou dalším typem světla, stejně jako infračervené světlo. Lidé mohou vidět pouze malou část elektromagnetického záření a tomuto pásmu se říká spektrum viditelného světla. Viditelné světlo je tvořeno vlnami i částicemi. Tato myšlenka se nazývá „dualita vln-částic“ a je jedním ze základních principů objevů revoluční fyziky v kvantové teorii.

Když jsou atomy vzrušeny, mohou emitovat fotonovou částici, pokud kolem ní projde další foton se stejnou energií.

Světlo, které lidé vidí očima, se nazývá viditelné světlo. Viditelné světlo obsahuje všechny barvy, které lidé mohou vidět. Existují odlišné vlastnosti viditelného světla, které ho odlišují od ostatních typů elektromagnetického záření.

Pokud spektrum viditelného světla prochází hranolem, výsledná duha odhalí všechny barvy ve spektru. Ty se pohybují od červené s vlnovou délkou 700 nanometrů (což je neuvěřitelně malá) až po oranžová, žlutá, zelená, modrá a nakonec fialová, s vlnovou délkou 380 nanometrů (což je sudé menší!). Rádiové vlnové délky jsou naopak poměrně dlouhé, větší než metr. Vlnové délky gama záření jsou na úrovni pikometru ještě menší než vlnové délky viditelného světla!

Jednou z vlastností viditelného světla je přítomnost tmavých absorpčních čar ve spektru viditelného světla. Tyto čáry slouží jako značky pro chybějící vlnové délky. Vědci používají tyto vzorce ke studiu složení hvězd, protože chybějící vlnové délky odpovídají určitým prvkům.

Zajímavou charakteristikou viditelného světla je to, že existuje jak jako vlna, tak jako částice. Může to znít divně, ale nejprve zvažte vlnový aspekt viditelného světla. Jako každá jiná vlna, včetně vln v oceánu, mohou světelné vlny cestovat všemi směry, interagovat s jinými vlnami a dokonce se ohýbat.

Tyto vlny cestují rychlostí 186 000 mil za sekundu ve vakuu, které se označuje jako jedna světelná sekunda. Viditelné světlo se zpomaluje při průchodu hustším materiálem, jako je vzduch nebo lidské oči.

Viditelné světlo nemůže projít skrz neprůhledné stěny, jako to mohou rádiové vlny.

Viditelné světlo může být vyzařováno z řady zdrojů. Nejvlivnějším zdrojem viditelného světla na Zemi je slunce. Mezi další zdroje viditelného světla patří hvězdy, planety a měsíce (které zobrazují světlo odražené od slunce), polární záře, meteory, sopky, blesky, oheň a bioluminiscenční organismy, jako jsou světlušky, některé medúzy, ryby a dokonce i některé mikroby.

Dokážete si představit život v době bez žárovek nebo lamp? Technologie lidských světelných zdrojů se hodně vyvinula, protože časní lidé se museli spoléhat pouze na světlo ve svém prostředí. Umělé zdroje viditelného světla zahrnují svíčky, olejové lampy, plynové osvětlení a žárovky. Dnes existuje široká škála žárovek a žárovek, od raných typů žárovek přes zářivky až po světelné diody (LED). Každý rok se vyrábějí energeticky účinnější žárovky.

Dalším silným zdrojem délky je LASER neboli zesílení světla stimulovanou emisí záření. V tomto okamžiku se lasery nepodobají zbraním ve sci-fi filmech a televizních pořadech. Ale stále jsou velmi užitečné. Laserové paprsky jsou paprsky s jednou vlnovou délkou, které se používají v mnoha moderních technologiích, od čárových kódů a skladování hudby až po chirurgii a mikroskopii. Laserové výškoměry používají také satelity používané ke studiu polárních ledových příkrovů Země, aby se zjistilo, kolik vody ukládají. Světlo je neustále používáno novými a účinnými způsoby, jak pomoci lidstvu a skutečně celému světu.

Pamatujete si svoji první krabičku pastelek? Radost vidět tolik barev v krabičce znamenala tolik možností! Možná nejvíce fascinující charakteristikou viditelného světla je barva. Lidé vidí ve viditelném světle širokou škálu barev a každá barva má svou vlastní odpovídající vlnovou délku. Mezi barevné složky viditelného světla patří fialová, modrá, zelená, žlutá až oranžová, jasně červená a tmavě červená. Celá řada vlnových délek viditelného světla se táhne od přibližně 340 nanometrů do přibližně 750 nanometrů. Světlo v rozsahu 340 až 400 nanometrů je téměř ultrafialové (UV), většinou neviditelné pro lidské oči. Fialová barva se skládá z vlnových délek od 400 do 430 nanometrů. Rozsah vlnových délek Blue je 430 až 500 nanometrů a green's je 500 až 570 nanometrů. Žluté až oranžové barvy se pohybují mezi 570 až 620 nanometry. Jasně červená má vlnovou délku v rozmezí od 620 do 670 nanometrů. Vlnová délka tmavě červené se pohybuje mezi 670 až 750 nanometry. Kromě toho je blízké infračervené světlo více než 750 nanometrů a více než 1100 nanometrů již není pro lidské oči viditelné. V tomto bodě je světlo v infračerveném (IR) spektru. Pokud chcete vidět, jak vypadá IR světlo, můžete použít infračervenou kameru, která snímá světlo jako tepelné podpisy. Jak slunce zapadá, můžete si všimnout různých barev, než byste viděli, kdyby bylo slunce přímo nad hlavou. Je to proto, že atmosféra Země slouží jako druh hranolu a ohýbá barvy slunečního světla.

Zatímco modrá je často považována za „studenou barvu“, ve skutečnosti může představovat velmi horký předmět, jako je modrý plamen na plynovém sporáku nebo horká hvězda. Ano, hvězdy mají barvy! Barvy hvězd odpovídají teplotě hvězdy. Slunce má žlutou barvu a povrchovou teplotu asi 5 500 stupňů Celsia. Chladnější hvězda jako Betelgeuse má však červenou barvu, asi 3 000 stupňů Celsia. Nejžhavější hvězdy jsou modré, jako Rigel, který je horký až 12 000 stupňů Celsia.

Bez barevných složek viditelného světla by lidé nemohli ocenit jasně červenou barvu jahod nebo mnoho odstínů západu slunce. Barva poskytuje lidem informace o jejich světě i kráse.

Protože spektrum viditelného světla je světlo, které lidé vidí, jak to funguje? Lidské oko a mozek společně vnímají viditelné světlo. Buď tam musí být světelný zdroj, jako je sluneční světlo nebo žárovka, nebo tam musí být odražené světlo na předmětu. Mezi příklady odraženého světla patří světlo odražené od sněhu, ledu a mraků. Světlo z jakéhokoli zdroje vstupuje do lidského oka a je přijímáno očními buňkami zvanými kužely. Speciální nervy, které reagují na rozsah spektra viditelného světla, vysílají signály do mozku, který je interpretuje jako světlo. Žádní dva lidé nebudou vidět světlo úplně stejným způsobem, kvůli malým rozdílům v sítnicích jejich očí. Schopnost vidět světlo na různých vlnových délkách se také mění s věkem. V dětství lidé obvykle vidí na kratších vlnových délkách, než když jsou starší.