Jakie są właściwości widzialnego spektrum światła?

Światło widzialne to światło, które ludzie widzą swoimi oczami. Światło widzialne pochodzi przede wszystkim ze słońca, ale także z innych naturalnych i sztucznych źródeł światła. Widmo światła widzialnego to zakres długości fal, z których składa się światło widzialne.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Światło widzialne to rodzaj światła, które widzą ludzie. Światło widzialne przemieszcza się niezwykle szybko, składa się z szerokiego zakresu długości fal i istnieje zarówno jako fale, jak i cząstki.

Światło to rodzaj energii stworzony z fal elektromagnetycznych, mieszanka magnetyzmu i elektryczności. Światło widzialne to tylko jeden rodzaj światła, czyli promieniowanie elektromagnetyczne. Niektóre zwierzęta, takie jak pszczoły, widzą inne formy światła, takie jak światło ultrafioletowe. Fale radiowe to inny rodzaj światła, podobnie jak światło podczerwone. Ludzie widzą tylko niewielką część promieniowania elektromagnetycznego, a to pasmo nazywa się widmem światła widzialnego. Światło widzialne składa się zarówno z fal, jak i cząstek. Idea ta nazywana jest „dwoistością falowo-cząstkowa” i jest jedną z podstawowych zasad rewolucyjnych odkryć fizyki w teorii kwantowej.

Gdy atomy są wzbudzone, mogą wyemitować cząsteczkę fotonu, jeśli przejdzie obok niej inny foton o tej samej energii.

Światło, które ludzie widzą oczami, nazywa się światłem widzialnym. Światło widzialne zawiera każdy kolor, który widzą ludzie. Światło widzialne ma wyraźne właściwości, które odróżniają je od innych rodzajów promieniowania elektromagnetycznego.

Jeśli widmo światła widzialnego przechodzi przez pryzmat, uzyskana tęcza ujawnia wszystkie kolory w widmie. Obejmują one od czerwieni, o długości fali 700 nanometrów (co jest niewiarygodnie małe), aż po pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski i wreszcie fioletowy, o długości fali 380 nanometrów (co jest równe mniejszy!). W przeciwieństwie do tego, fale radiowe są dość długie, większe niż metr. Długości fal gamma są nawet mniejsze niż długości fal światła widzialnego, na poziomie pikometrów!

Jedną z właściwości światła widzialnego jest obecność ciemnych linii absorpcyjnych w widmie światła widzialnego. Linie te służą jako znaczniki brakujących długości fal. Naukowcy wykorzystują te wzorce do badania budowy gwiazd, ponieważ brakujące długości fal odpowiadają pewnym pierwiastkom.

Interesującą cechą światła widzialnego jest to, że istnieje zarówno jako fala, jak i cząsteczka. Może to zabrzmieć dziwnie, ale najpierw rozważ falowy aspekt światła widzialnego. Jak każda inna fala, w tym fale oceaniczne, fale świetlne mogą przemieszczać się w każdym kierunku, wchodzić w interakcje z innymi falami, a nawet uginać się.

Fale te przemieszczają się z prędkością 186 000 mil na sekundę w próżni, którą określa się jako jedną sekundę świetlną. Światło widzialne zwalnia, gdy przechodzi przez gęstszy materiał, taki jak powietrze lub ludzkie oczy.

Światło widzialne nie może przejść przez żadne nieprzezroczyste ściany, tak jak fale radiowe.

Światło widzialne może być emitowane z wielu źródeł. Najbardziej wpływowym źródłem światła widzialnego na Ziemi jest słońce. Inne źródła światła widzialnego to gwiazdy, planety i księżyce (które wyświetlają światło odbite od słońca), zorze polarne, meteory, wulkany, błyskawice, ogień i organizmy bioluminescencyjne, takie jak świetliki, niektóre meduzy, ryby, a nawet niektóre mikroby.

Czy możesz sobie wyobrazić życie w epoce bez żarówek i lamp? Technologia ludzkich źródeł światła bardzo się rozwinęła, odkąd pierwsi ludzie musieli polegać tylko na świetle w swoim otoczeniu. Sztuczne źródła światła widzialnego to świece, lampy naftowe, oświetlenie gazowe i żarówki. Obecnie istnieje szeroka gama żarówek i lamp, od wczesnych typów żarówek, przez świetlówki, po diody elektroluminescencyjne (LED). Każdego roku powstają bardziej energooszczędne żarówki.

Innym potężnym źródłem długości jest LASER, czyli wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję promieniowania. W tym momencie lasery nie przypominają broni widzianej w filmach science fiction i programach telewizyjnych. Ale nadal są bardzo przydatne. Wiązki laserowe to wiązki światła o pojedynczej długości fali, które są wykorzystywane w wielu nowoczesnych technologiach, od kodów kreskowych i przechowywania muzyki po chirurgię i mikroskopię. Wysokościomierze laserowe są również używane przez satelity używane do badania polarnych pokryw lodowych Ziemi, aby zobaczyć, ile wody przechowują. Światło jest stale używane w nowe, skuteczne sposoby, aby pomóc ludzkości, a nawet całemu światu.

Pamiętasz swoje pierwsze pudełko kredek? Radość z oglądania tylu kolorów w małym pudełku oznaczała tyle możliwości! Być może najbardziej fascynującą cechą światła widzialnego jest kolor. Ludzie widzą szeroką gamę kolorów w świetle widzialnym, a każdy kolor ma swoją własną długość fali. Barwne składniki światła widzialnego to fiolet, niebieski, zielony, żółty do pomarańczowego, jaskrawoczerwony i ciemnoczerwony. Pełny zakres długości fal światła widzialnego rozciąga się od około 340 nanometrów do około 750 nanometrów. Światło w zakresie od 340 do 400 nanometrów jest bliskie ultrafioletowi (UV), w większości niewidoczne dla ludzkich oczu. Kolor fioletowy składa się z długości fal od 400 do 430 nanometrów. Zakres długości fali niebieskiego wynosi od 430 do 500 nanometrów, a zielonego od 500 do 570 nanometrów. Kolory od żółtego do pomarańczowego wahają się od 570 do 620 nanometrów. Jasnoczerwony ma długość fali od 620 do 670 nanometrów. Długość fali ciemnej czerwieni wynosi od 670 do 750 nanometrów. Poza tym światło podczerwone bliskiej podczerwieni ma ponad 750 nanometrów, a powyżej 1100 nanometrów nie jest już widoczne dla ludzkich oczu. W tym momencie światło znajduje się w widmie podczerwieni (IR). Jeśli chcesz zobaczyć, jak wygląda światło podczerwone, możesz użyć kamery na podczerwień, która odbiera światło jako sygnatury cieplne. Gdy słońce zachodzi, możesz zauważyć inne kolory niż gdyby słońce znajdowało się bezpośrednio nad głową. Dzieje się tak, ponieważ atmosfera Ziemi służy jako rodzaj pryzmatu i ugina kolory światła słonecznego.

Chociaż niebieski jest często uważany za „chłodny kolor”, w rzeczywistości może reprezentować bardzo gorący obiekt, taki jak niebieski płomień na kuchence gazowej lub gorąca gwiazda. Tak, gwiazdy mają kolory! Kolory gwiazd odpowiadają temperaturze gwiazdy. Słońce ma żółty kolor i temperaturę powierzchni około 5500 stopni Celsjusza. Jednak chłodniejsza gwiazda, taka jak Betelgeuse, ma kolor czerwony, w temperaturze około 3000 stopni Celsjusza. Najgorętsze gwiazdy są niebieskie, tak jak Rigel, który ma temperaturę 12 000 stopni Celsjusza.

Bez barwnych składników światła widzialnego ludzie nie mogliby docenić jaskrawoczerwonego koloru truskawek ani wielu odcieni zachodu słońca. Kolor daje ludziom informacje o ich świecie, a także o pięknie.

Skoro widmo światła widzialnego to światło, które widzą ludzie, jak to działa? Ludzkie oko i mózg współpracują ze sobą, aby postrzegać światło widzialne. Albo potrzebne jest źródło światła, takie jak światło słoneczne lub żarówka, albo światło odbite od przedmiotu. Przykładami światła odbitego są światło odbite od śniegu, lodu i chmur. Światło z dowolnego źródła dociera do ludzkiego oka i jest odbierane przez komórki oka zwane czopkami. Specjalne nerwy, które reagują na zakres widma światła widzialnego, wysyłają sygnały do ​​mózgu, który interpretuje je jako światło. Żadne dwie osoby nie będą widzieć światła dokładnie w ten sam sposób, ze względu na niewielkie różnice w siatkówkach ich oczu. Z wiekiem zmienia się również zdolność widzenia światła o różnych długościach fal. W dzieciństwie ludzie zwykle widzą na krótszych falach niż gdy są starsi.