Ποιες είναι οι ιδιότητες του ορατού φάσματος φωτός;

Ορατό φως είναι το φως που βλέπουν οι άνθρωποι με τα μάτια τους. Το ορατό φως προέρχεται κυρίως από τον ήλιο, αλλά και από άλλες φυσικές και χειροποίητες πηγές φωτός. Το φάσμα ορατού φωτός είναι το εύρος των μηκών κύματος που συνθέτουν το ορατό φως.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Το ορατό φως είναι το είδος του φωτός που μπορούν να δουν οι άνθρωποι. Το ορατό φως ταξιδεύει απίστευτα γρήγορα, αποτελείται από ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος και υπάρχει τόσο ως κύματα όσο και ως σωματίδια.

Το φως είναι ένας τύπος ενέργειας από ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ένα μείγμα μαγνητισμού και ηλεκτρικής ενέργειας. Το ορατό φως είναι μόνο ένα είδος φωτός ή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ορισμένα ζώα όπως οι μέλισσες μπορούν να δουν άλλες μορφές φωτός, όπως το υπεριώδες φως. Τα ραδιοκύματα είναι ένας άλλος τύπος φωτός, όπως και το υπέρυθρο φως. Οι άνθρωποι μπορούν να δουν μόνο ένα μικρό τμήμα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και αυτή η ζώνη ονομάζεται φάσμα ορατού φωτός. Το ορατό φως κατασκευάζεται τόσο από κύματα όσο και από σωματίδια. Αυτή η ιδέα ονομάζεται «δυαδικότητα κυμάτων-σωματιδίων» και είναι μια από τις βασικές αρχές των επαναστατικών ανακαλύψεων φυσικής στη κβαντική θεωρία.

Όταν τα άτομα είναι ενθουσιασμένα, μπορούν να εκπέμπουν ένα σωματίδιο φωτονίου εάν ένα άλλο φωτόνιο με την ίδια ενέργεια περνάει από αυτό.

Το φως που βλέπουν οι άνθρωποι με τα μάτια ονομάζεται ορατό φως. Το ορατό φως περιέχει κάθε χρώμα που μπορούν να δουν οι άνθρωποι. Υπάρχουν ξεχωριστές ιδιότητες του ορατού φωτός που το ξεχωρίζουν από άλλους τύπους ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Εάν το φάσμα του ορατού φωτός διέρχεται από ένα πρίσμα, το προκύπτον ουράνιο τόξο αποκαλύπτει όλα τα χρώματα στο φάσμα. Αυτά κυμαίνονται από κόκκινο, με μήκος κύματος 700 νανόμετρα (το οποίο είναι απίστευτα μικρό), έως πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε και τελικά βιολετί, με μήκος κύματος 380 νανόμετρα (το οποίο είναι ομοιόμορφο μικρότερος!). Τα μήκη κύματος του ραδιοφώνου, σε αντίθεση, είναι αρκετά μεγάλα, μεγαλύτερα από ένα μέτρο. Τα μήκη κύματος ακτίνων γάμμα είναι ακόμη μικρότερα από τα μήκη κύματος ορατού φωτός, στο επίπεδο του πικόμετρου!

Μία από τις ιδιότητες του ορατού φωτός είναι η παρουσία σκοτεινών γραμμών απορρόφησης στο φάσμα ορατού φωτός. Αυτές οι γραμμές χρησιμεύουν ως δείκτες για μήκη κύματος που λείπουν. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτά τα μοτίβα για να μελετήσουν τη σύνθεση των αστεριών, καθώς τα μήκη κύματος που λείπουν αντιστοιχούν σε ορισμένα στοιχεία.

Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του ορατού φωτός είναι ότι υπάρχει τόσο ως κύμα όσο και ως σωματίδιο. Αυτό μπορεί να ακούγεται περίεργο, αλλά σκεφτείτε πρώτα την πτυχή του ορατού φωτός. Όπως κάθε άλλο κύμα, συμπεριλαμβανομένων των κυμάτων στον ωκεανό, τα φωτεινά κύματα μπορούν να ταξιδεύουν προς κάθε κατεύθυνση, να αλληλεπιδρούν με άλλα κύματα και ακόμη και να λυγίζουν.

Αυτά τα κύματα ταξιδεύουν στα 186.000 μίλια το δευτερόλεπτο σε κενό, το οποίο αναφέρεται ως ένα δευτερόλεπτο. Το ορατό φως επιβραδύνεται όταν διέρχεται από πυκνότερο υλικό όπως αέρα ή ανθρώπινα μάτια.

Το ορατό φως δεν μπορεί να διέλθει από αδιαφανή τοιχώματα, όπως τα ραδιοκύματα.

Ορατό φως μπορεί να εκπέμπεται από διάφορες πηγές. Η πιο σημαντική πηγή ορατού φωτός στη Γη είναι ο ήλιος. Άλλες πηγές ορατού φωτός περιλαμβάνουν αστέρια, πλανήτες και φεγγάρια (που εμφανίζουν φως που αντανακλάται από τον ήλιο), αύρες, μετεωρίτες, ηφαίστεια, κεραυνούς, πυρκαγιές και βιοφωταύγεια οργανισμούς όπως πυγολαμπίδες, ορισμένες μέδουσες, ψάρια και ακόμη και ορισμένοι μικρόβια.

Μπορείτε να φανταστείτε ότι ζείτε σε μια εποχή χωρίς λαμπτήρες ή λαμπτήρες; Η τεχνολογία των πηγών φωτός του ανθρώπου έχει εξελιχθεί πολύ, καθώς οι πρώτοι άνθρωποι έπρεπε να βασίζονται μόνο στο φως στο περιβάλλον τους. Τεχνητές πηγές ορατού φωτός περιλαμβάνουν κεριά, λαμπτήρες πετρελαίου, φωτισμό αερίου και λαμπτήρες. Σήμερα, υπάρχει ένα ευρύ φάσμα λαμπτήρων και λαμπτήρων, από τους πρώτους τύπους λαμπτήρων πυρακτώσεως έως φώτα φθορισμού, έως φώτα δίοδος εκπομπής φωτός (LED). Περισσότεροι ενεργειακά αποδοτικοί λαμπτήρες γίνονται κάθε χρόνο.

Μια άλλη ισχυρή πηγή μήκους είναι το LASER ή η Ενίσχυση του Φωτός από τη Διεγερμένη Εκπομπή Ακτινοβολίας. Σε αυτό το σημείο, τα λέιζερ δεν μοιάζουν με τα όπλα που φαίνονται σε ταινίες επιστημονικής φαντασίας και τηλεοπτικές εκπομπές. Αλλά εξακολουθούν να είναι πολύ χρήσιμα. Οι ακτίνες λέιζερ είναι ακτίνες φωτός ενός μήκους κύματος που χρησιμοποιούνται σε πολλές σύγχρονες τεχνολογίες, από γραμμικούς κώδικες και αποθήκευση μουσικής έως χειρουργική επέμβαση και μικροσκοπία. Τα υψόμετρα λέιζερ χρησιμοποιούνται επίσης από δορυφόρους που χρησιμοποιούνται για να μελετήσουν τα πολικά φύλλα πάγου της Γης, για να δουν πόσο νερό αποθηκεύουν. Το φως χρησιμοποιείται συνεχώς με νέους, αποτελεσματικούς τρόπους για να βοηθήσει την ανθρωπότητα, και μάλιστα ολόκληρο τον κόσμο.

Θυμάστε το πρώτο κουτί με κραγιόνια; Η χαρά που βλέπω τόσα πολλά χρώματα σε ένα μικρό κουτί σήμαινε τόσες πολλές δυνατότητες! Ίσως το πιο συναρπαστικό χαρακτηριστικό του ορατού φωτός είναι το χρώμα. Οι άνθρωποι βλέπουν ένα ευρύ φάσμα χρωμάτων στο ορατό φως και κάθε χρώμα έχει το δικό του αντίστοιχο μήκος κύματος. Τα χρωματικά συστατικά του ορατού φωτός περιλαμβάνουν βιολετί, μπλε, πράσινο, κίτρινο έως πορτοκαλί, έντονο κόκκινο και σκούρο κόκκινο. Το πλήρες εύρος του μήκους κύματος ορατού φωτός εκτείνεται από περίπου 340 νανόμετρα έως περίπου 750 νανόμετρα. Το φως που κυμαίνεται από 340 έως 400 νανόμετρα βρίσκεται κοντά στην υπεριώδη ακτινοβολία (UV), κυρίως αόρατο στα ανθρώπινα μάτια. Το βιολετί χρώμα αποτελείται από μήκη κύματος από 400 έως 430 νανόμετρα. Το εύρος μήκους κύματος του μπλε είναι 430 έως 500 νανόμετρα και το πράσινο είναι 500 έως 570 νανόμετρα. Τα κίτρινα έως πορτοκαλί χρώματα κυμαίνονται από 570 έως 620 νανόμετρα. Το έντονο κόκκινο έχει μήκος κύματος που κυμαίνεται από 620 έως 670 νανόμετρα. Το μήκος κύματος του σκούρου κόκκινου κυμαίνεται από 670 έως 750 νανόμετρα. Πέρα από αυτό, το σχεδόν υπέρυθρο φως είναι πάνω από 750 νανόμετρα και πέρα ​​από τα 1.100 νανόμετρα δεν είναι πλέον ορατό στα ανθρώπινα μάτια. Σε αυτό το σημείο, το φως βρίσκεται στο υπέρυθρο (IR) φάσμα. Εάν θέλετε να δείτε πώς φαίνεται το φως υπερύθρων, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια κάμερα υπερύθρων, η οποία λαμβάνει το φως ως υπογραφές θερμότητας. Καθώς ο ήλιος δύει, μπορεί να παρατηρήσετε διαφορετικά χρώματα από ό, τι θα δείτε αν ο ήλιος ήταν άμεσα πάνω. Αυτό συμβαίνει επειδή η ατμόσφαιρα της Γης χρησιμεύει ως ένα είδος πρίσματος και λυγίζει τα χρώματα του ηλιακού φωτός.

Ενώ το μπλε θεωρείται συχνά "δροσερό χρώμα", μπορεί στην πραγματικότητα να αντιπροσωπεύει ένα πολύ καυτό αντικείμενο, όπως η μπλε φλόγα σε μια κουζίνα αερίου ή ένα καυτό αστέρι. Ναι, τα αστέρια έχουν χρώματα! Τα χρώματα του αστεριού αντιστοιχούν στη θερμοκρασία του αστεριού. Ο ήλιος έχει κίτρινο χρώμα και έχει θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 5.500 βαθμούς Κελσίου. Ένα πιο δροσερό αστέρι όπως η Betelgeuse, ωστόσο, έχει κόκκινο χρώμα, περίπου στους 3.000 βαθμούς Κελσίου. Τα πιο καυτά αστέρια είναι μπλε, όπως το Rigel, το οποίο είναι τόσο ζεστό όσο 12.000 βαθμούς Κελσίου.

Χωρίς τα χρωματικά συστατικά του ορατού φωτός, οι άνθρωποι δεν θα μπορούσαν να εκτιμήσουν το έντονο κόκκινο χρώμα των φραουλών ή τις πολλές αποχρώσεις του ηλιοβασιλέματος. Το χρώμα δίνει στους ανθρώπους πληροφορίες για τον κόσμο τους καθώς και για την ομορφιά.

Δεδομένου ότι το ορατό φάσμα φωτός είναι το φως που μπορούν να δουν οι άνθρωποι, πώς λειτουργεί αυτό; Το ανθρώπινο μάτι και ο εγκέφαλος συνεργάζονται για να αντιληφθούν το ορατό φως. Είτε πρέπει να υπάρχει πηγή φωτός, όπως φως του ήλιου ή λάμπα φωτός, είτε πρέπει να ανακλάται φως σε ένα αντικείμενο. Παραδείγματα ανακλώμενου φωτός περιλαμβάνουν το φως που ανακλάται από χιόνι, πάγο και σύννεφα. Το φως από οποιαδήποτε πηγή εισέρχεται στο ανθρώπινο μάτι και λαμβάνεται από τα κύτταρα των ματιών που ονομάζονται κώνοι. Ειδικά νεύρα που ανταποκρίνονται στο φάσμα του ορατού φωτός στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο, τα οποία τα ερμηνεύουν ως φως. Κανένα δύο άτομα δεν θα δει το φως ακριβώς με τον ίδιο τρόπο, λόγω μικρών διαφορών στους αμφιβληστροειδούς των ματιών τους. Η ικανότητα να βλέπει το φως σε διαφορετικά μήκη κύματος αλλάζει επίσης με την ηλικία. Στην παιδική ηλικία, οι άνθρωποι συνήθως βλέπουν σε μικρότερα μήκη κύματος από ό, τι όταν είναι μεγαλύτεροι.