Was sind die Eigenschaften des sichtbaren Lichtspektrums?

Sichtbares Licht ist das Licht, das der Mensch mit seinen Augen sieht. Sichtbares Licht kommt hauptsächlich von der Sonne, aber auch von anderen natürlichen und künstlichen Lichtquellen. Das sichtbare Lichtspektrum ist der Wellenlängenbereich, aus dem sichtbares Licht besteht.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Sichtbares Licht ist die Art von Licht, die der Mensch sehen kann. Sichtbares Licht breitet sich unglaublich schnell aus, besteht aus einem breiten Wellenlängenbereich und existiert sowohl als Wellen als auch als Teilchen.

Licht ist eine Art Energie aus elektromagnetischen Wellen, einer Mischung aus Magnetismus und Elektrizität. Sichtbares Licht ist nur eine Art von Licht oder elektromagnetische Strahlung. Bestimmte Tiere wie Bienen können andere Lichtformen wie ultraviolettes Licht sehen. Radiowellen sind eine andere Art von Licht, ebenso wie Infrarotlicht. Der Mensch kann nur einen kleinen Teil der elektromagnetischen Strahlung sehen, und dieses Band wird als sichtbares Lichtspektrum bezeichnet. Sichtbares Licht besteht sowohl aus Wellen als auch aus Teilchen. Diese Idee wird „Welle-Teilchen-Dualität“ genannt und ist einer der Grundprinzipien der revolutionären physikalischen Entdeckungen in der Quantentheorie.

Wenn Atome angeregt werden, können sie ein Photonenteilchen emittieren, wenn ein anderes Photon mit der gleichen Energie daran vorbeigeht.

Das Licht, das der Mensch mit den Augen sieht, wird als sichtbares Licht bezeichnet. Sichtbares Licht enthält jede Farbe, die der Mensch sehen kann. Sichtbares Licht unterscheidet sich von anderen Arten elektromagnetischer Strahlung durch besondere Eigenschaften.

Wenn das sichtbare Lichtspektrum durch ein Prisma geht, zeigt der resultierende Regenbogen alle Farben des Spektrums. Diese reichen von Rot mit einer Wellenlänge von 700 Nanometern (was unglaublich klein ist) bis orange, gelb, grün, blau und schließlich violett, mit einer Wellenlänge von 380 Nanometern (das ist gerade kleiner!). Im Gegensatz dazu sind Radiowellenlängen ziemlich lang, mehr als einen Meter. Die Wellenlängen von Gammastrahlen sind sogar noch kleiner als die Wellenlängen des sichtbaren Lichts, auf Picometer-Ebene!

Eine der Eigenschaften von sichtbarem Licht ist das Vorhandensein dunkler Absorptionslinien im sichtbaren Lichtspektrum. Diese Linien dienen als Marker für fehlende Wellenlängen. Wissenschaftler verwenden diese Muster, um die Zusammensetzung von Sternen zu untersuchen, da fehlende Wellenlängen bestimmten Elementen entsprechen.

Eine interessante Eigenschaft des sichtbaren Lichts ist, dass es sowohl als Welle als auch als Teilchen existiert. Das mag seltsam klingen, aber betrachten Sie zuerst den Wellenaspekt des sichtbaren Lichts. Wie jede andere Welle, einschließlich der Wellen im Ozean, können sich Lichtwellen in alle Richtungen ausbreiten, mit anderen Wellen interagieren und sich sogar biegen.

Diese Wellen bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 186.000 Meilen pro Sekunde in einem Vakuum, das als eine Lichtsekunde bezeichnet wird. Sichtbares Licht verlangsamt sich beim Durchgang durch dichteres Material wie Luft oder menschliche Augen.

Sichtbares Licht kann keine undurchsichtigen Wände durchdringen, wie es Radiowellen können.

Sichtbares Licht kann von einer Reihe von Quellen emittiert werden. Die einflussreichste sichtbare Lichtquelle auf der Erde ist die Sonne. Andere Quellen für sichtbares Licht sind Sterne, Planeten und Monde (die von der Sonne reflektiertes Licht anzeigen), Polarlichter, Meteore, Vulkane, Blitze, Feuer und biolumineszierende Organismen wie Glühwürmchen, bestimmte Quallen, Fische und sogar bestimmte Mikroben.

Können Sie sich vorstellen, in einer Zeit ohne Glühbirnen oder Lampen zu leben? Die Technologie der menschlichen Lichtquellen hat sich stark weiterentwickelt, da die frühen Menschen nur auf das Licht in ihrer Umgebung angewiesen waren. Künstliche Quellen für sichtbares Licht sind Kerzen, Öllampen, Gasbeleuchtung und Glühbirnen. Heute gibt es eine breite Palette von Glühbirnen und Lampen, von den frühen Arten von Glühbirnen über Leuchtstofflampen bis hin zu Leuchtdioden (LED). Jedes Jahr werden energieeffizientere Glühbirnen hergestellt.

Eine weitere leistungsstarke Längenquelle ist der LASER oder die Lichtverstärkung durch die stimulierte Emission von Strahlung. Zu diesem Zeitpunkt ähneln Laser nicht den Waffen, die in Science-Fiction-Filmen und Fernsehsendungen zu sehen sind. Aber sie sind immer noch sehr nützlich. Laserstrahlen sind Einzelwellenlängen-Lichtstrahlen, die in vielen modernen Technologien verwendet werden, von Barcodes und Musikspeichern bis hin zu Chirurgie und Mikroskopie. Laserhöhenmesser werden auch von Satelliten verwendet, um die polaren Eisschilde der Erde zu untersuchen, um zu sehen, wie viel Wasser sie speichern. Licht wird ständig auf neue und effiziente Weise genutzt, um der Menschheit und der ganzen Welt zu helfen.

Erinnern Sie sich an Ihre erste Schachtel Buntstifte? Die Freude, so viele Farben in einer kleinen Schachtel zu sehen, bedeutete so viele Möglichkeiten! Die vielleicht faszinierendste Eigenschaft des sichtbaren Lichts ist die Farbe. Der Mensch sieht im sichtbaren Licht eine breite Palette von Farben, und jede Farbe hat ihre eigene entsprechende Wellenlänge. Zu den Farbkomponenten des sichtbaren Lichts gehören Violett, Blau, Grün, Gelb bis Orange, Hellrot und Dunkelrot. Der gesamte Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts reicht von etwa 340 Nanometern bis etwa 750 Nanometern. Licht im Bereich von 340 bis 400 Nanometern ist nahes Ultraviolett (UV), das für das menschliche Auge meist unsichtbar ist. Violette Farbe besteht aus Wellenlängen von 400 bis 430 Nanometern. Der Wellenlängenbereich von Blau beträgt 430 bis 500 Nanometer und der von Grün 500 bis 570 Nanometer. Gelbe bis orangefarbene Farben liegen zwischen 570 und 620 Nanometern. Helles Rot hat eine Wellenlänge von 620 bis 670 Nanometern. Die Wellenlänge von Dunkelrot liegt zwischen 670 und 750 Nanometern. Darüber hinaus ist nahes Infrarotlicht über 750 Nanometer, und über 1.100 Nanometer ist für das menschliche Auge nicht mehr sichtbar. An diesem Punkt liegt das Licht im Infrarot (IR)-Spektrum. Wenn Sie sehen möchten, wie IR-Licht aussieht, können Sie eine Infrarotkamera verwenden, die das Licht als Wärmesignatur aufnimmt. Wenn die Sonne untergeht, können Sie andere Farben bemerken, als Sie sehen würden, wenn die Sonne direkt über Ihnen wäre. Dies liegt daran, dass die Atmosphäre der Erde als eine Art Prisma dient und die Farben des Sonnenlichts beugt.

Während Blau oft als „kühle Farbe“ angesehen wird, kann es tatsächlich ein sehr heißes Objekt darstellen, wie die blaue Flamme auf einem Gasherd oder einen heißen Stern. Ja, Sterne haben Farben! Die Sternfarben entsprechen der Temperatur des Sterns. Die Sonne hat eine gelbe Farbe und eine Oberflächentemperatur von etwa 5.500 Grad Celsius. Ein kühlerer Stern wie Beteigeuze hat jedoch eine rote Farbe, bei etwa 3.000 Grad Celsius. Die heißesten Sterne sind blau, wie Rigel, das bis zu 12.000 Grad Celsius heiß ist.

Ohne die Farbkomponenten des sichtbaren Lichts könnten die Menschen die leuchtend rote Farbe von Erdbeeren oder die vielen Farbtöne eines Sonnenuntergangs nicht wahrnehmen. Farbe gibt den Menschen Informationen über ihre Welt und Schönheit.

Da das sichtbare Lichtspektrum das Licht ist, das der Mensch sehen kann, wie funktioniert das? Das menschliche Auge und das Gehirn arbeiten zusammen, um sichtbares Licht wahrzunehmen. Entweder muss eine Lichtquelle vorhanden sein, beispielsweise Sonnenlicht oder eine Glühbirne, oder es muss Licht auf ein Objekt reflektiert werden. Beispiele für reflektiertes Licht umfassen das von Schnee, Eis und Wolken reflektierte Licht. Licht aus einer beliebigen Quelle dringt in das menschliche Auge ein und wird von Augenzellen, den Zapfen genannt, empfangen. Spezielle Nerven, die auf den sichtbaren Lichtspektrumbereich reagieren, senden Signale an das Gehirn, das sie als Licht interpretiert. Aufgrund der kleinen Unterschiede in der Netzhaut ihrer Augen werden keine zwei Menschen Licht genau gleich sehen. Auch die Fähigkeit, Licht verschiedener Wellenlängen zu sehen, ändert sich mit dem Alter. In der Kindheit können Menschen in der Regel bei kürzeren Wellenlängen sehen als im Alter.