อะไรคือคุณสมบัติของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้?

แสงที่มองเห็นได้คือแสงที่มนุษย์มองเห็นด้วยตา แสงที่มองเห็นได้มาจากดวงอาทิตย์เป็นหลัก แต่ยังมาจากแหล่งกำเนิดแสงจากธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นด้วย สเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้คือช่วงของความยาวคลื่นที่ประกอบเป็นแสงที่มองเห็นได้

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

แสงที่มองเห็นได้เป็นแสงที่มนุษย์มองเห็นได้ แสงที่มองเห็นได้เดินทางอย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อ ประกอบด้วยช่วงความยาวคลื่นที่กว้างและมีอยู่ทั้งในรูปคลื่นและอนุภาค

แสงเป็นพลังงานประเภทหนึ่งที่เกิดจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างแม่เหล็กและไฟฟ้า แสงที่มองเห็นเป็นเพียงแสงชนิดเดียวหรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สัตว์บางชนิด เช่น ผึ้ง สามารถมองเห็นแสงรูปแบบอื่นได้ เช่น แสงอัลตราไวโอเลต คลื่นวิทยุเป็นแสงอีกประเภทหนึ่ง เช่นเดียวกับแสงอินฟราเรด มนุษย์สามารถมองเห็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าได้เพียงส่วนเล็กๆ และแถบนี้เรียกว่าสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ แสงที่มองเห็นได้ถูกสร้างขึ้นทั้งคลื่นและอนุภาค แนวคิดนี้เรียกว่า "ความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่น" และเป็นหนึ่งในหลักการพื้นฐานของการค้นพบฟิสิกส์ปฏิวัติในทฤษฎีควอนตัม

เมื่ออะตอมตื่นเต้น พวกมันสามารถปล่อยอนุภาคโฟตอนออกมาได้หากมีโฟตอนอื่นที่มีพลังงานเท่ากันผ่านไป

แสงที่มนุษย์มองเห็นด้วยตาเรียกว่าแสงที่มองเห็นได้ แสงที่มองเห็นได้ประกอบด้วยทุกสีที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันของแสงที่มองเห็นได้ซึ่งแตกต่างจากการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทอื่น

หากสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ผ่านปริซึม รุ้งที่ได้จะแสดงสีทั้งหมดในสเปกตรัม ช่วงเหล่านี้มีตั้งแต่สีแดง โดยมีความยาวคลื่น 700 นาโนเมตร (ซึ่งมีขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อ) จนถึง สีส้ม สีเหลือง สีเขียว สีฟ้า และสุดท้ายคือสีม่วง โดยมีความยาวคลื่น 380 นาโนเมตร (ซึ่งเท่ากับ เล็กกว่า!). ในทางตรงกันข้าม ความยาวคลื่นวิทยุค่อนข้างยาว มากกว่าหนึ่งเมตร ความยาวคลื่นรังสีแกมมานั้นเล็กกว่าความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นได้ในระดับพิโคมิเตอร์!

หนึ่งในคุณสมบัติของแสงที่มองเห็นได้คือการมีเส้นดูดกลืนความมืดในสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ เส้นเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายสำหรับความยาวคลื่นที่หายไป นักวิทยาศาสตร์ใช้รูปแบบเหล่านี้ในการศึกษาองค์ประกอบของดาว เนื่องจากความยาวคลื่นที่หายไปนั้นสอดคล้องกับองค์ประกอบบางอย่าง

ลักษณะที่น่าสนใจของแสงที่มองเห็นได้คือมีอยู่เป็นทั้งคลื่นและอนุภาค นี่อาจฟังดูแปลก แต่ก่อนอื่นให้พิจารณาด้านคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ เช่นเดียวกับคลื่นอื่น ๆ รวมถึงคลื่นในมหาสมุทร คลื่นแสงสามารถเดินทางในทุกทิศทาง โต้ตอบกับคลื่นอื่น ๆ และแม้กระทั่งโค้งงอ

คลื่นเหล่านี้เดินทางด้วยความเร็ว 186,000 ไมล์ต่อวินาทีในสุญญากาศ ซึ่งเรียกว่าหนึ่งวินาทีแสง แสงที่มองเห็นได้จะช้าลงเมื่อผ่านวัตถุที่มีความหนาแน่นมากกว่า เช่น อากาศหรือดวงตาของมนุษย์

แสงที่มองเห็นไม่สามารถผ่านผนังทึบแสงใดๆ ได้ เช่นเดียวกับคลื่นวิทยุ

แสงที่มองเห็นได้จากหลายแหล่ง แหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นได้มีอิทธิพลมากที่สุดบนโลกคือดวงอาทิตย์ แหล่งกำเนิดแสงอื่น ๆ ที่มองเห็นได้ ได้แก่ ดวงดาว ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์ (ซึ่งแสดงแสงที่สะท้อนจากดวงอาทิตย์) ออโรรา อุกกาบาต ภูเขาไฟ ฟ้าผ่า ไฟ และสิ่งมีชีวิตเรืองแสง เช่น หิ่งห้อย แมงกะพรุนบางชนิด ปลา หรือแม้แต่บางชนิด จุลินทรีย์

คุณลองนึกภาพการใช้ชีวิตในยุคที่ไม่มีหลอดไฟหรือโคมไฟได้ไหม? เทคโนโลยีแหล่งกำเนิดแสงของมนุษย์มีวิวัฒนาการอย่างมากเนื่องจากมนุษย์ยุคแรกต้องพึ่งพาแสงในสภาพแวดล้อมเท่านั้น แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ที่มองเห็นได้ ได้แก่ เทียน ตะเกียงน้ำมัน ไฟแก๊ส และหลอดไฟ ทุกวันนี้ มีหลอดไฟและหลอดไฟหลากหลายประเภท ตั้งแต่หลอดไส้ประเภทแรกๆ ไปจนถึงหลอดฟลูออเรสเซนต์ ไปจนถึงหลอดไฟ LED (Light-emitting Diode) มีการผลิตหลอดไฟประหยัดพลังงานมากขึ้นทุกปี

แหล่งความยาวที่ทรงพลังอีกแหล่งหนึ่งคือ LASER หรือ Light Amplification โดย Stimulated Emission of Radiation ณ เวลานี้ เลเซอร์ไม่เหมือนกับอาวุธที่เห็นในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์และรายการโทรทัศน์ แต่ก็ยังมีประโยชน์มาก ลำแสงเลเซอร์เป็นลำแสงความยาวคลื่นเดี่ยวที่ใช้ในเทคโนโลยีสมัยใหม่มากมาย ตั้งแต่บาร์โค้ดและที่เก็บเพลง ไปจนถึงการผ่าตัดและกล้องจุลทรรศน์ เครื่องวัดระยะสูงแบบเลเซอร์ยังถูกใช้โดยดาวเทียมที่ใช้ศึกษาแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกของโลก เพื่อดูว่าพวกมันกักเก็บน้ำไว้เท่าไร แสงถูกใช้อย่างต่อเนื่องในรูปแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพเพื่อช่วยมนุษยชาติ และแท้จริงทั้งโลก

คุณจำดินสอสีกล่องแรกของคุณได้ไหม? ความสุขที่ได้เห็นสีสันมากมายในกล่องเล็กๆ ทำให้เกิดความเป็นไปได้มากมาย! บางทีลักษณะที่น่าสนใจที่สุดของแสงที่มองเห็นได้ก็คือสี มนุษย์มองเห็นสีที่หลากหลายในแสงที่มองเห็นได้ และแต่ละสีก็มีความยาวคลื่นที่สอดคล้องกัน องค์ประกอบของสีของแสงที่มองเห็นได้ ได้แก่ ม่วง น้ำเงิน เขียว เหลืองถึงส้ม แดงสด และแดงเข้ม ความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นได้เต็มช่วงมีความยาวตั้งแต่ประมาณ 340 นาโนเมตรถึงประมาณ 750 นาโนเมตร แสงในช่วง 340 ถึง 400 นาโนเมตรอยู่ใกล้อัลตราไวโอเลต (UV) ซึ่งส่วนใหญ่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ สีม่วงประกอบด้วยความยาวคลื่นตั้งแต่ 400 ถึง 430 นาโนเมตร ช่วงความยาวคลื่นของสีน้ำเงินคือ 430 ถึง 500 นาโนเมตร และสีเขียวคือ 500 ถึง 570 นาโนเมตร สีเหลืองถึงสีส้มอยู่ระหว่าง 570 ถึง 620 นาโนเมตร สีแดงสดมีความยาวคลื่นตั้งแต่ 620 ถึง 670 นาโนเมตร ความยาวคลื่นของสีแดงเข้มอยู่ระหว่าง 670 ถึง 750 นาโนเมตร นอกเหนือจากนี้ แสงอินฟราเรดที่อยู่ใกล้กว่า 750 นาโนเมตร และเกิน 1,100 นาโนเมตรไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์อีกต่อไป เมื่อถึงจุดนั้น แสงจะอยู่ในสเปกตรัมอินฟราเรด (IR) หากคุณต้องการดูว่าแสงอินฟราเรดเป็นอย่างไร คุณสามารถใช้กล้องอินฟราเรดที่จะรับแสงเป็นสัญญาณความร้อน ขณะที่พระอาทิตย์ตกดิน คุณอาจสังเกตเห็นสีที่แตกต่างจากที่คุณเห็นหากดวงอาทิตย์อยู่เหนือศีรษะโดยตรง เนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกทำหน้าที่เป็นปริซึมชนิดหนึ่ง และทำให้สีของแสงอาทิตย์โค้งงอ

แม้ว่าสีน้ำเงินมักถูกมองว่าเป็น "สีโทนเย็น" แต่แท้จริงแล้วสามารถเป็นตัวแทนของวัตถุที่ร้อนมาก เช่น เปลวไฟสีน้ำเงินบนเตาแก๊ส หรือดาวที่ร้อนจัด ใช่ ดวงดาวมีสี! สีของดาวสอดคล้องกับอุณหภูมิของดาว ดวงอาทิตย์มีสีเหลืองและมีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม ดาวฤกษ์ที่เย็นกว่าเช่น Betelgeuse มีสีแดงที่อุณหภูมิประมาณ 3,000 องศาเซลเซียส ดาวที่ร้อนแรงที่สุดจะเป็นสีน้ำเงิน เช่น ริเกล ซึ่งร้อนถึง 12,000 องศาเซลเซียส

หากไม่มีส่วนประกอบของสีของแสงที่มองเห็นได้ ผู้คนจะไม่สามารถชื่นชมสีแดงสดของสตรอว์เบอร์รีหรือสีสันของพระอาทิตย์ตกได้ สีให้ข้อมูลเกี่ยวกับโลกและความงามแก่ผู้คน

เนื่องจากสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้เป็นแสงที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ มันทำงานอย่างไร? ตามนุษย์และสมองทำงานร่วมกันเพื่อรับรู้แสงที่มองเห็นได้ จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดแสง เช่น แสงแดดหรือหลอดไฟ หรือต้องมีแสงสะท้อนบนวัตถุ ตัวอย่างของแสงสะท้อน ได้แก่ แสงที่สะท้อนจากหิมะ น้ำแข็ง และเมฆ แสงจากแหล่งใด ๆ เข้าสู่ดวงตาของมนุษย์และได้รับโดยเซลล์ตาที่เรียกว่าโคน เส้นประสาทพิเศษที่ตอบสนองต่อช่วงสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ส่งสัญญาณไปยังสมองซึ่งตีความว่าเป็นแสง ไม่มีคนสองคนจะมองเห็นแสงได้เหมือนกันทุกประการ เนื่องจากเรตินาของดวงตามีความแตกต่างกันเล็กน้อย ความสามารถในการมองเห็นแสงในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ก็เปลี่ยนแปลงไปตามอายุเช่นกัน ในวัยเด็ก คนเรามักจะมองเห็นช่วงคลื่นที่สั้นกว่าเมื่ออายุมากขึ้น