Aké sú vlastnosti spektra viditeľného svetla?

Viditeľné svetlo je svetlo, ktoré ľudia vidia svojimi očami. Viditeľné svetlo pochádza predovšetkým zo slnka, ale aj z iných prírodných a človekom vyrobených svetelných zdrojov. Spektrum viditeľného svetla je rozsah vlnových dĺžok, ktoré tvoria viditeľné svetlo.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Viditeľné svetlo je druh svetla, ktoré môžu ľudia vidieť. Viditeľné svetlo putuje neuveriteľne rýchlo, pozostáva zo širokého rozsahu vlnových dĺžok a existuje ako vlny aj ako častice.

Svetlo je druh energie vyrobenej z elektromagnetických vĺn, zmes magnetizmu a elektriny. Viditeľné svetlo je iba jeden druh svetla alebo elektromagnetické žiarenie. Niektoré zvieratá, ako sú včely, môžu vidieť aj iné formy svetla, napríklad ultrafialové svetlo. Rádiové vlny sú ďalším typom svetla, rovnako ako infračervené svetlo. Ľudia môžu vidieť iba malú časť elektromagnetického žiarenia a toto pásmo sa nazýva spektrum viditeľného svetla. Viditeľné svetlo je tvorené vlnami aj časticami. Táto myšlienka sa nazýva „dualita vlnových častíc“ a je jedným zo základných princípov objavov revolučnej fyziky v kvantovej teórii.

Keď sú atómy excitované, môžu emitovať fotónovú časticu, ak ňou prechádza ďalší fotón s rovnakou energiou.

Svetlo, ktoré ľudia vidia očami, sa nazýva viditeľné svetlo. Viditeľné svetlo obsahuje všetky farby, ktoré ľudia môžu vidieť. Existujú viditeľné vlastnosti viditeľného svetla, ktoré ho odlišujú od iných typov elektromagnetického žiarenia.

Ak viditeľné svetelné spektrum prechádza cez hranol, výsledná dúha odhalí všetky farby v spektre. Tie siahajú od červenej s vlnovou dĺžkou 700 nanometrov (čo je neuveriteľne malá) až po oranžová, žltá, zelená, modrá a nakoniec fialová s vlnovou dĺžkou 380 nanometrov (čo je párne menšie!). Rádiové vlnové dĺžky sú naopak dosť dlhé, väčšie ako meter. Vlnové dĺžky gama žiarenia sú na úrovni pikometra ešte menšie ako vlnové dĺžky viditeľného svetla!

Jednou z vlastností viditeľného svetla je prítomnosť tmavých absorpčných čiar vo viditeľnom svetle. Tieto čiary slúžia ako značky pre chýbajúce vlnové dĺžky. Vedci používajú tieto vzorce na štúdium zloženia hviezd, pretože chýbajúce vlnové dĺžky zodpovedajú určitým prvkom.

Zaujímavou vlastnosťou viditeľného svetla je to, že existuje ako vlna, aj ako častica. Môže to znieť zvláštne, ale najskôr zvážte vlnový aspekt viditeľného svetla. Ako každá iná vlna, vrátane vĺn v oceáne, aj svetelné vlny môžu cestovať všetkými smermi, interagovať s ostatnými vlnami alebo sa dokonca ohýbať.

Tieto vlny cestujú rýchlosťou 186 000 míľ za sekundu vo vákuu, ktoré sa označuje ako jedna svetelná sekunda. Viditeľné svetlo sa pri prechode cez hustejší materiál, ako je vzduch alebo ľudské oči, spomaľuje.

Viditeľné svetlo nemôže prechádzať cez nepriehľadné steny, ako to môžu rádiové vlny.

Viditeľné svetlo môže byť emitované z mnohých zdrojov. Najvplyvnejším zdrojom viditeľného svetla na Zemi je slnko. Medzi ďalšie zdroje viditeľného svetla patria hviezdy, planéty a mesiace (ktoré zobrazujú svetlo odrážané od slnka), polárne žiary, meteory, sopky, blesky, oheň a bioluminiscenčné organizmy, ako sú svetlušky, určité medúzy, ryby a dokonca aj niektoré mikróby.

Viete si predstaviť žiť v ére bez žiaroviek alebo žiaroviek? Technológia ľudských svetelných zdrojov sa vyvinula veľmi veľa, pretože raní ľudia sa museli spoliehať iba na svetlo vo svojom prostredí. Umelé zdroje viditeľného svetla zahŕňajú sviečky, olejové lampy, plynové žiarovky a žiarovky. Dnes existuje široká škála žiaroviek a žiaroviek, od raných typov žiaroviek cez žiarivky až po svetelné diódy (LED). Každý rok sa vyrábajú energeticky efektívnejšie žiarovky.

Ďalším silným zdrojom dĺžky je LASER alebo zosilnenie svetla stimulovanou emisiou žiarenia. V tomto okamihu sa lasery nepodobajú zbraniam videným vo sci-fi filmoch a televíznych šou. Ale aj tak sú veľmi užitočné. Laserové lúče sú lúče s jednou vlnovou dĺžkou, ktoré sa používajú v mnohých moderných technológiách, od čiarových kódov a skladovania hudby až po chirurgiu a mikroskopiu. Laserové výškomery používajú aj satelity, ktoré sa používajú na štúdium polárnych ľadových štítov Zeme, aby sa zistilo, aké množstvo vody ukladajú. Svetlo sa neustále používa novými a účinnými spôsobmi, ktoré pomáhajú ľudstvu a skutočne celému svetu.

Pamätáte si na svoju prvú škatuľku s pastelkami? Radosť vidieť toľko farieb v malej krabičke znamenala toľko možností! Možno najfascinujúcejšou charakteristikou viditeľného svetla je farba. Ľudia vidia vo viditeľnom svetle širokú škálu farieb a každá farba má svoju zodpovedajúcu vlnovú dĺžku. Medzi farebné zložky viditeľného svetla patria fialová, modrá, zelená, žltá až oranžová, jasne červená a tmavo červená. Celý rozsah vlnovej dĺžky viditeľného svetla sa tiahne od približne 340 nanometrov do približne 750 nanometrov. Svetlo v rozmedzí 340 až 400 nanometrov je blízko ultrafialového žiarenia (UV), pre ľudské oči väčšinou neviditeľné. Fialová farba sa skladá z vlnových dĺžok od 400 do 430 nanometrov. Rozsah vlnových dĺžok Blue je od 430 do 500 nanometrov a green’s od 500 do 570 nanometrov. Žlté až oranžové farby sa pohybujú medzi 570 až 620 nanometrami. Jasná červená má vlnovú dĺžku v rozmedzí od 620 do 670 nanometrov. Vlnová dĺžka tmavo červenej je od 670 do 750 nanometrov. Okrem toho je blízko infračervené svetlo viac ako 750 nanometrov a viac ako 1100 nanometrov už nie je pre ľudské oči viditeľné. V tom okamihu je svetlo v infračervenom (IR) spektre. Ak chcete vidieť, ako vyzerá IR svetlo, môžete použiť infračervenú kameru, ktorá zachytáva svetlo ako tepelné podpisy. Ako slnko zapadá, môžete si všimnúť iné farby, ako by ste videli, keby bolo slnko priamo nad hlavou. Je to preto, že atmosféra Zeme slúži ako akýsi hranol a ohýba farby slnečného žiarenia.

Zatiaľ čo modrá je často považovaná za „studenú farbu“, v skutočnosti môže predstavovať veľmi horúci predmet, napríklad modrý plameň na plynovom sporáku alebo horúcu hviezdu. Áno, hviezdy majú farby! Farby hviezd zodpovedajú teplote hviezdy. Slnko má žltú farbu a povrchovú teplotu asi 5 500 stupňov Celzia. Chladnejšia hviezda ako Betelgeuse má však červenú farbu, približne 3 000 stupňov Celzia. Najhorúcejšie hviezdy sú modré, ako napríklad Rigel, ktorý má teplotu až 12 000 stupňov Celzia.

Bez farebných zložiek viditeľného svetla by ľudia nedokázali oceniť jasne červenú farbu jahôd alebo množstvo odtieňov západu slnka. Farba poskytuje ľuďom informácie o ich svete i kráse.

Pretože spektrum viditeľného svetla je svetlo, ktoré môžu ľudia vidieť, ako to funguje? Ľudské oko a mozog spolupracujú na vnímaní viditeľného svetla. Buď musí byť k dispozícii zdroj svetla, napríklad slnečné svetlo alebo žiarovka, alebo musí byť na objekt odrážané svetlo. Medzi príklady odrazeného svetla patrí svetlo odrážané od snehu, ľadu a oblakov. Svetlo z ktoréhokoľvek zdroja vstupuje do ľudského oka a je prijímané očnými bunkami nazývanými kužele. Špeciálne nervy, ktoré reagujú na rozsah spektra viditeľného svetla, vysielajú signály do mozgu, ktorý ich interpretuje ako svetlo. Žiadni dvaja ľudia nebudú vidieť svetlo úplne rovnako, kvôli malým rozdielom v sietniciach ich očí. Schopnosť vidieť svetlo na rôznych vlnových dĺžkach sa tiež mení s vekom. V detstve ľudia zvyčajne vidia na kratších vlnových dĺžkach, ako keď sú starší.