Kādas ir redzamās gaismas spektra īpašības?

Redzamā gaisma ir gaisma, ko cilvēki redz ar savām acīm. Redzamā gaisma galvenokārt nāk no saules, bet arī no citiem dabīgiem un cilvēka radītiem gaismas avotiem. Redzamās gaismas spektrs ir viļņu garumu diapazons, kas veido redzamo gaismu.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Redzamā gaisma ir tāda veida gaisma, ko cilvēki var redzēt. Redzamā gaisma pārvietojas neticami ātri, sastāv no plaša viļņu garuma diapazona un pastāv gan kā viļņi, gan kā daļiņas.

Gaisma ir enerģijas veids, ko veido elektromagnētiskie viļņi, magnētisma un elektrības sajaukums. Redzamā gaisma ir tikai viena veida gaisma jeb elektromagnētiskais starojums. Daži dzīvnieki, piemēram, bites, var redzēt citus gaismas veidus, piemēram, ultravioleto gaismu. Radioviļņi ir vēl viens gaismas veids, tāpat kā infrasarkanā gaisma. Cilvēki var redzēt tikai nelielu elektromagnētiskā starojuma daļu, un šo joslu sauc par redzamās gaismas spektru. Redzamo gaismu veido gan viļņi, gan daļiņas. Šo ideju sauc par “viļņu daļiņu dualitāti”, un tā ir viena no revolucionārās fizikas atklājumu pamatprincipiem kvantu teorijā.

Kad atomi ir satraukti, tie var izstarot fotona daļiņu, ja tam garām iet cits fotons ar tādu pašu enerģiju.

Gaismu, ko cilvēki redz ar acīm, sauc par redzamo gaismu. Redzamā gaisma satur katru krāsu, ko cilvēki var redzēt. Redzamajai gaismai ir atšķirīgas īpašības, kas to atšķir no cita veida elektromagnētiskā starojuma.

Ja redzamās gaismas spektrs iet caur prizmu, iegūtais varavīksne atklāj visas spektra krāsas. Tie svārstās no sarkanā, ar viļņa garumu 700 nanometri (kas ir neticami mazs) līdz oranža, dzeltena, zaļa, zila un visbeidzot violeta ar viļņa garumu 380 nanometri (kas ir vienmērīgs mazāks!). Radioviļņu garumi, gluži pretēji, ir diezgan gari, lielāki par metru. Gamma staru viļņu garumi pikometra līmenī ir pat mazāki nekā redzamās gaismas viļņu garumi!

Viena no redzamās gaismas īpašībām ir tumšo absorbcijas līniju klātbūtne redzamās gaismas spektrā. Šīs līnijas kalpo kā trūkstošo viļņu garumu marķieri. Zinātnieki izmanto šos modeļus, lai pētītu zvaigžņu sastāvu, jo trūkstošie viļņu garumi atbilst noteiktiem elementiem.

Interesanta redzamās gaismas īpašība ir tā, ka tā pastāv gan kā vilnis, gan kā daļiņa. Tas var izklausīties dīvaini, taču vispirms apsveriet redzamās gaismas viļņu aspektu. Tāpat kā jebkurš cits vilnis, ieskaitot viļņus okeānā, arī gaismas viļņi var pārvietoties katrā virzienā, mijiedarboties ar citiem viļņiem un pat saliekties.

Šie viļņi vakuumā pārvietojas ar ātrumu 186 000 jūdzes sekundē, kas tiek dēvēta par vienu gaismas sekundi. Redzamā gaisma palēninās, ejot cauri blīvākam materiālam, piemēram, gaisam vai cilvēka acīm.

Redzamā gaisma nevar iziet cauri necaurspīdīgām sienām, tāpat kā radioviļņi.

Redzamo gaismu var izstarot no vairākiem avotiem. Visietekmīgākais redzamās gaismas avots uz Zemes ir saule. Citi redzamās gaismas avoti ir zvaigznes, planētas un pavadoņi (kas parāda saules atstaroto gaismu), auroras, meteori, vulkāni, zibens, uguns un bioluminiscējoši organismi, piemēram, fireflies, dažas medūzas, zivis un pat daži mikrobi.

Vai jūs varat iedomāties dzīvi laikmetā bez spuldzēm vai lampām? Cilvēka gaismas avotu tehnoloģija ir daudz attīstījusies, kopš agrīnajiem cilvēkiem bija jāpaļaujas tikai uz gaismu savā vidē. Mākslīgie redzamās gaismas avoti ir sveces, eļļas lampas, gāzes apgaismojums un spuldzes. Mūsdienās pastāv plašs spuldžu un spuldžu klāsts, sākot no agrīnajiem kvēlspuldžu veidiem līdz dienasgaismas spuldzēm, līdz gaismas diodes (LED) gaismām. Katru gadu tiek ražotas energoefektīvākas spuldzes.

Vēl viens spēcīgs garuma avots ir LASER jeb gaismas pastiprināšana ar stimulētu izstarojumu. Šajā brīdī lāzeri neatgādina ieročus, kas redzami zinātniskās fantastikas filmās un televīzijas šovos. Bet tie joprojām ir ļoti noderīgi. Lāzera stari ir viena viļņa garuma stari, kurus izmanto daudzās mūsdienu tehnoloģijās, sākot no svītru kodiem un mūzikas glabāšanas līdz ķirurģijai un mikroskopijai. Lāzera altimetrus izmanto arī satelīti, kurus izmanto Zemes polāro ledus kārtu izpētei, lai redzētu, cik daudz ūdens tajos uzglabā. Gaisma tiek pastāvīgi izmantota jaunos, efektīvos veidos, lai palīdzētu cilvēcei un patiešām visai pasaulei.

Vai atceraties savu pirmo krītiņu kastīti? Prieks redzēt tik daudz krāsu mazā kastītē nozīmēja tik daudz iespēju! Varbūt visredzamākā redzamās gaismas īpašība ir krāsa. Cilvēki redzamā gaismā redz plašu krāsu gammu, un katrai krāsai ir savs attiecīgais viļņa garums. Redzamās gaismas krāsu sastāvdaļas ir violets, zils, zaļš, dzeltens līdz oranžs, spilgti sarkans un tumši sarkans. Pilns redzamās gaismas viļņa garums ir no aptuveni 340 nanometriem līdz aptuveni 750 nanometriem. Gaisma diapazonā no 340 līdz 400 nanometriem ir tuvu ultravioletajam starojumam (UV), lielākoties cilvēka acīm neredzama. Violeto krāsu veido viļņu garumi no 400 līdz 430 nanometriem. Zilā viļņa garuma diapazons ir no 430 līdz 500 nanometriem, bet zaļā - no 500 līdz 570 nanometriem. Dzeltenā līdz oranžā krāsa svārstās no 570 līdz 620 nanometriem. Spilgti sarkanā viļņa garums svārstās no 620 līdz 670 nanometriem. Tumši sarkanā viļņa garums ir no 670 līdz 750 nanometriem. Turklāt infrasarkanās gaismas tuvumā ir vairāk nekā 750 nanometri, un cilvēka acīs vairs nav redzams 1100 nanometri. Tajā brīdī gaisma atrodas infrasarkanajā (IR) spektrā. Ja vēlaties redzēt, kā izskatās IR gaisma, varat izmantot infrasarkano staru kameru, kas uztver gaismu kā karstuma parakstus. Saulei rietot, jūs varat pamanīt citas krāsas, nekā jūs redzētu, ja saule būtu tieši virs galvas. Tas ir tāpēc, ka Zemes atmosfēra kalpo kā sava veida prizma, un tā izliek saules gaismas krāsas.

Kaut arī zilā krāsa bieži tiek uzskatīta par “vēsu krāsu”, tā faktiski var attēlot ļoti karstu priekšmetu, piemēram, zilo liesmu uz gāzes plīts vai karstu zvaigzni. Jā, zvaigznēm ir krāsas! Zvaigžņu krāsas atbilst zvaigznes temperatūrai. Saule ir dzeltenā krāsā, un tās virsmas temperatūra ir aptuveni 5500 grādi pēc Celsija. Vēsāka zvaigzne, piemēram, Betelgeuse, tomēr ir sarkanā krāsā, aptuveni 3000 grādu pēc Celsija. Karstākās zvaigznes ir zilas, piemēram, Rigel, kuras karstums ir līdz 12 000 grādiem pēc Celsija.

Bez redzamās gaismas krāsu komponentiem cilvēki nevarēja novērtēt zemeņu spilgti sarkano krāsu vai saulrieta daudzās nokrāsas. Krāsa sniedz cilvēkiem informāciju par viņu pasauli, kā arī skaistumu.

Tā kā redzamās gaismas spektrs ir gaisma, kuru cilvēki var redzēt, kā tas darbojas? Cilvēka acs un smadzenes darbojas kopā, lai uztvertu redzamo gaismu. Vai nu ir nepieciešams gaismas avots, piemēram, saules gaisma vai spuldze, vai arī uz objekta jāatspoguļo gaisma. Atstarotās gaismas piemēri ir gaisma, ko atstaro sniegs, ledus un mākoņi. Gaisma no jebkura avota nonāk cilvēka acī, un to uztver acu šūnas, ko sauc par konusiņiem. Īpaši nervi, kas reaģē uz redzamās gaismas spektra diapazonu, sūta signālus smadzenēm, kas tos interpretē kā gaismu. Divi cilvēki neredzēs gaismu tieši tāpat, pateicoties nelielām atšķirībām acu tīklenē. Spēja redzēt gaismu dažādos viļņu garumos mainās arī ar vecumu. Bērnībā cilvēki parasti var redzēt īsāku viļņu garumu nekā vecāki.