Viditelné světlo je energie té části spektra elektromagnetického záření, kterou jsme schopni vnímat očima, tedy vidět. Je to tak jednoduché.

Vlnová délka viditelného světla

A teď je to těžší. Vlnové délky světla ve viditelné oblasti spektra leží v rozmezí od 380 do 780 nm. Co to znamená? To znamená, že tyto vlny jsou velmi krátké a vysokofrekvenční a "nm" je nanometr. Jeden takový nanometr se rovná 10 -9 metrů. A pokud lidský jazyk, pak je to jedna miliardtina metru. Tedy metr je deset decimetrů, sto centimetrů, tisíc milimetrů nebo ... Pozor! Jedna miliarda nanometrů.

Jak vidíme barvy ve spektru viditelného světla?

Nejen, že naše oči mohou vnímat tyto drobné vlny, ale také mohou rozlišovat jejich vlnové délky v rámci spektra. Takto vidíme barvu jako součást viditelného spektra světla. Červené světlo, jedna ze tří základních barev světla, má vlnovou délku přibližně 650 nm. Zelená (druhá primární) - přibližně 510 nm. A konečně třetí - modrá - 475 nm (nebo tak nějak). Viditelné světlo ze Slunce je jakýmsi koktejlem, ve kterém se tyto tři barvy mísí.

Proč je nebe modré a tráva zelená?

Ve skutečnosti jsou to dvě otázky, ne jedna. A tak dáme dvě různé, ale související odpovědi. V poledne vidíme jasnou oblohu modře, protože krátké vlnové délky světla se při srážce s molekulami plynu v atmosféře rozptylují efektivněji než dlouhé vlnové délky. Modrost, kterou vidíme na obloze, je tedy modré světlo rozptýlené a opakovaně odrážené molekulami atmosféry.

Ale při východu a západu slunce může obloha získat načervenalou barvu. Ano, to se stává, věřte mi. Je to proto, že když je Slunce blízko obzoru, světlo k nám musí urazit delší vzdálenost mnohem hustší (a spíše prašnou) atmosférou, než když je Slunce za zenitem. Všechny krátké vlny jsou pohlceny a my se musíme spokojit s dlouhými, které mají na svědomí červenou část spektra.

S trávou je to ale trochu jinak. Vypadá zeleně, protože pohlcuje všechny vlnové délky kromě zelené. Nemá ráda zelenou, víš, tak nám je odráží zpět do očí. Ze stejného důvodu má každý předmět svoji barvu – vidíme tu část světelného spektra, kterou nemohl pohltit. Černé předměty vypadají černě, protože pohlcují všechny vlnové délky, přičemž neodrážejí téměř nic, zatímco bílé předměty naopak odrážejí celé viditelné spektrum světla. To také vysvětluje, proč se černá na slunci zahřívá mnohem více než bílá.

Nebe je modré, tráva zelená, pes je nejlepší přítel člověka

A co je tam - za viditelnou oblastí spektra?

Jak se vlny zkracují, barva se mění z červené přes modrou až po fialovou a nakonec viditelné světlo zmizí. Samotné světlo ale nezmizelo – ale přesunulo se do oblasti spektra, které se říká ultrafialové. Tuto část světelného spektra už sice nevnímáme, ale právě díky ní ve tmě svítí zářivky, některé typy LED, ale i nejrůznější cool věci, které svítí ve tmě. Na řadu přichází rentgenové a gama záření, se kterým je lepší se vůbec nezabývat.

Na druhém konci spektra viditelného světla, kde končí červená, začíná infračervené záření, které je více teplem než světlem. Mohlo by vás to pěkně usmažit. Pak přichází mikrovlnné záření (pro vejce velmi nebezpečné) a ještě dále – to, čemu jsme dříve říkali rádiové vlny. Jejich délky se již měří v centimetrech, metrech a dokonce i kilometrech.

A co to všechno má společného s osvětlením?

Velmi trefné! Od té doby, co jsme se hodně naučili o spektru viditelného světla a o tom, jak ho vnímáme, výrobci osvětlovacích zařízení neustále pracují na zlepšování kvality, aby uspokojili naše stále rostoucí potřeby. Tak se objevily „celospektrální“ lampy, jejichž světlo je téměř k nerozeznání od přirozeného. Světlá ocelová barva, abyste měli reálná čísla pro srovnání a marketingové triky. Začaly se vyrábět speciální lampy pro různé potřeby: například lampy pro pěstování pokojových rostlin, poskytující více ultrafialového záření a světla z červené oblasti spektra pro lepší růst a kvetení, nebo „tepelné lampy“ různé druhy, který se usadil v domácích topidlech, toustovačích a grilu v Ashot's Shawarma.

Každý pohyb, každá akce okolní náš prostor je projevem energie. Ve své věčné proměně nabírá energie různé formy, kterou nazýváme mechanická, tepelná, chemická, elektrická energie. Jedna forma energie je známá jako zářivá energie. Zářivá energie je vyzařována jakýmkoli žhavým tělesem, včetně slunce. Každé těleso, které vyzařuje světlo, tedy svítí, se nazývá zdroj světla. Nejčastější příčinou záře je vysoká teplota.

Čím vyšší teplota, tím jasnější světlo vyzařované tělem. Když se kus železa zahřeje na 500 °C, zůstane tmavým, nesvítícím tělem. Při dalším zahřívání nad 600-700 ° se kus železa stává tmavě červeným a vydává světlo. Při 800-1000° již železo svítí světle červeným světlem, při teplotě 1000-1200° žlutě a při teplotě cca 1500° začíná kus železa vyzařovat nažloutlé světlo. bílé světlo. Žáruvzdorná tělesa, zahřátá na 2000-2500 °, již vyzařují oslnivé bílé světlo - proud různých světelných paprsků, což jsou elektromagnetické kmity různých vlnových délek (frekvence kmitů).

Trvalý zdroj zářivé energie je slunce. Teoretické výpočty nás nutí předpokládat, že ve středu Slunce je teplota 20 000 000° pod obrovským tlakem. Celý prostor kolem Slunce je naplněn proudem světelné energie. Tento tok sluneční energie o rychlosti 300 000 km/s se šíří všemi směry od středu.

Z nepřetržitého proudu na naši planetu se dostane pouze jedna dvoumiliardtina sluneční energie. Část této energie se odráží od atmosféry zeměkoule a je rozptýlen atmosférou na všechny strany, část jde ohřát vzduch a až povrch Země dosahuje méně než poloviny.

S lehkým ošetřením a vytvrzením používají se různé zdroje: přírodní - slunce (helioterapie) a všechny druhy umělých - rtuťové výbojky, osvětlovací zařízení atd. (fototerapie).

světelné spektrum

paprsek světla, prošlá hranolem, se rozkládá na řadu barevných pásů. Newton nazval barevné pásy získané na obrazovce po rozkladu paprsku spektrem. Barevné pruhy postupně přecházejí jeden v druhý. Viditelná část Spektrum pokrývá paprsky s vlnovou délkou od 760 mu (červená) do 400 tu (fialová).

Vlnová délka od červeného paprsku k fialovému postupně klesá a frekvence kmitů se naopak zvyšuje. Celá tato skupina paprsků se nazývá světlo neboli viditelná.

Infračervené a ultrafialové paprsky umístěné na obou stranách viditelných paprsků: za červenou - infračervenou, za fialovou - ultrafialovou. Říká se jim neviditelné, protože je nevnímá sítnice.

infračervené paprsky- nejdelší - od 760 tu do 0,3 mm. Vlevo od infračervené části spektra (od 0,3 mm do 3 mm dlouhé) leží rádiové paprsky s delší vlnovou délkou. Ultrafialové paprsky jsou kratší – od 400 do 180 mu. Za ultrafialovou částí spektra jsou rentgenové záření, gama záření a ještě další kosmické záření.

Při studiu paprsky s různými vlnovými délkami bylo experimentálně zjištěno, že paprsky levé části spektra, tj. infračervené, červené a oranžové, mají velký tepelný účinek; paprsky střední části spektra, tj. žluté a zelené, působí převážně opticky, zatímco modré, fialové a ultrafialové (na pravé straně spektra) působí převážně chemicky.

Obvykle všechno druhy zářivé energie mají schopnost a TC tepelného a chemického působení, stejnou kvalitou, ale rozdílnou kvantitou, proto je nesprávné nazývat červené a infračervené paprsky tepelnými a modré, fialové a ultrafialové - chemické, a dělení spektra na tepelné, světelné a chemické paprsky by byly špatné.

Ve většině případů paprsky pády na různá těla jsou jimi absorbovány a přeměněny na teplo. Množství takto získaného tepla bude přímo úměrné energii pohlcených paprsků.

Odpovídá nějakému druhu monochromatického záření. Odstíny jako růžová, béžová nebo fialová vznikají pouze smícháním několika monochromatických záření s různými vlnovými délkami.

Viditelné záření vstupuje i do „optického okna“, oblasti spektra elektromagnetického záření, které prakticky není pohlcováno zemskou atmosférou. Čistý vzduch rozptyluje modré světlo mnohem silněji než světlo s delšími vlnovými délkami (směrem k červené straně spektra), takže polední obloha vypadá modře.

Mnoho druhů zvířat je schopno vidět záření, které není viditelné pro lidské oko, to znamená, že není zahrnuto do viditelné oblasti. Například včely a mnoho dalšího hmyzu vidí světlo v ultrafialové oblasti, což jim pomáhá najít nektar na květinách. Rostliny opylované hmyzem jsou z hlediska plození v lepší pozici, pokud jsou jasné v ultrafialovém spektru. Ptáci jsou také schopni vidět ultrafialové záření (300-400 nm) a některé druhy mají dokonce na opeření značky, které přitahují partnera, viditelné pouze v ultrafialovém světle.

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ Infračervené světlo: mimo viditelné

✪ Viditelné záření

✪ dvojitý lom(viditelné světlo)

✪ O viditelných a neviditelných

✪ Luminiscence a fosforescence

titulky

Lidstvo vždy přitahovalo noční nebe Kreslili jsme obrázky z hvězd, sledovali planety, viděli jsme znamení a předpovědi v nebeských objektech. Ale ve vesmíru je ještě tolik neznámého. Obrovské vzdálenosti nás dělí od objektů, které by nám pomohly najít odpovědi na nejdůležitější otázky: Jak vznikly galaxie? Jak se objevily hvězdy a planety? Jsou na jiných planetách podmínky vhodné pro život? Abychom mohli rozvíjet a testovat naše teorie, musíme vědět, co se děje ve vesmíru. Proto vytváříme zařízení, která nám pomáhají vidět více. Jsou stále větší a větší. Všechno je mocnější. Všechno je dokonalejší. Postupem času se astronomové přestali spoléhat pouze na světlo viditelné pouhým okem. Když se díváte na svět kolem sebe, vidíte takzvané „viditelné světlo“. Ale viditelné světlo je pouze jednou z forem záření. Ve vesmíru existuje mnoho různých typů záření. Je všude. Naše tělo se naučilo vnímat viditelné světlo očima. Ale také se naučil vnímat jiný druh záření nazývaný infračervené světlo. Naše tělo to cítí jako teplo. Toto infračervené záření objevil astronom Frederick William Herschel. Herschel věděl, že k rozdělení bílého světla do různých barev lze použít hranol. Chtěl vědět, jestli různé barvy mají různé teploty. A ukázalo se, že mají! Pak ale Herschel změřil teplotu prázdného prostoru vedle červené. Nebylo vidět žádné světlo, ale teplota stoupala. Herschel tedy objevil neviditelné infračervené záření. Nyní lidstvo ví, že existují druhy záření neviditelné pro oko. Mohou být kdekoli. Všude kolem nás. Kolik jich tam je? Proč existují? co skrývají? Samozřejmě jsme to museli zjistit. Energie, která se šíří vesmírem ve formě vln, se nazývá elektromagnetické záření. Celá řada studií: od gama záření až po vysoká energie k nízkoenergetickým rádiovým vlnám se nazývá elektromagnetické spektrum. Naše oči vidí pouze viditelné světlo, ale můžeme sestrojit zařízení, jako jsou infračervené kamery, abychom viděli i jiné typy světla. Tyto člověkem vytvořené „oči“ vidí pro nás neviditelné světlo a mění ho v obraz, který je pro naše oči srozumitelný. Předměty mohou vyzařovat různé druhy záření. Pozorováním celého spektra předmětu můžeme vidět skutečný obraz předmětu. Když taková zařízení namíříme na oblohu, odhalí nám vesmír v celé jeho kráse. Když se podíváme na noční oblohu, vidíme hvězdy a planety, galaxie a mlhoviny pouze ve viditelném světle. Pokud by ale bylo možné rozeznat infračervené světlo, obloha by vypadala úplně jinak. Za prvé, dlouhé vlnové délky infračerveného světla mohou procházet mraky plynu a prachu. Kratší vlnové délky viditelného světla jsou při průchodu těmito shluky částic blokovány nebo rozptýleny. Ukazuje se, že pozorováním infračerveného světla můžeme vidět předměty, které vyzařují teplo i přes oblaka plynu a prachu. Jako tato nově vzniklá hvězda. Objekty, které samy o sobě nevydávají viditelné světlo, jako jsou planety, mohou být dostatečně horké, aby vyzařovaly infračervené světlo, což nám umožňuje je vidět. A pozorováním infračerveného světla hvězdy procházejícího atmosférou můžeme studovat chemické složení planety. Prachový ohon zanechaný vzdálenými planetami během jejich formování také vyzařuje infračervené světlo, což nám pomáhá pochopit, jak se rodí nové planety. Infračervené světlo nám tedy pomáhá vidět objekty, které jsou poblíž. Ale kromě toho nám může vyprávět o tom, jak se hned poté objevily úplně první objekty ve vesmíru velký třesk. Představte si, že posíláte na Zemi dopis z galaxie vzdálené miliardy světelných let. Bude to trvat neuvěřitelně dlouho! A když konečně dorazí, kdo si to přečte, dozví se novinky staré miliardy let. Úplně stejně se chová světlo úplně prvních hvězd vytvořených v mladém vesmíru. Před mnoha lety opouští hvězdy a cestuje vesmírem a překonává gigantické vzdálenosti mezi galaxiemi. Kdybychom ho mohli vidět, viděli bychom takové galaxie jako byli v raném vesmíru. Ukázalo se, že jsme viděli minulost! Ale bohužel to nevidíme. Proč? Protože vesmír se rozpíná. Jak světlo putuje prostorem, je touto expanzí roztaženo. První hvězdy zářily hlavně ve viditelném a ultrafialovém spektru, ale protahování změnilo vlnovou délku světla a změnilo ho na infračervené. Tento efekt se nazývá „rudý posuv“. Jediný způsob, jak vidět světlo ze vzdálených hvězd, které k nám dopadají, je hledat velmi slabé infračervené světlo. Jeho shromažďováním můžeme znovu vytvořit snímky úplně prvních galaxií, které se objevily ve vesmíru. Když sledujeme zrod prvních hvězd a galaxií, prohlubujeme své znalosti o tom, jak vznikl náš vesmír. Jak se vesmír změnil od prvních jiskřivých hvězd k miliardám hvězd, které dnes vidíme. Co se dozvídáme o tom, jak galaxie rostly a vyvíjely se? Jak chaos raného vesmíru získal řád a strukturu? NASA v současné době staví nový vesmírný dalekohled Jamese Webba. S obrovským infračerveným sběrným zrcadlem a oběžnou dráhou daleko za Měsícem nám Webb umožní vidět vesmír tak, jak jsme ho nikdy předtím neviděli. Webb bude hledat známky vody na planetách obíhajících kolem jiných hvězd. Pořídí fotografie dětství našeho vesmíru. Uvidí hvězdy a planetární systémy skryté v zámotcích prachu. Bude schopen najít odpovědi na nejdůležitější otázky vesmíru a možná i na ty, které jsme si ještě nestihli položit. Odpovědi, které se před námi skrývají v podobě infračerveného světla. Vše, co musíme udělat, je podívat se. [Infrared Light: Beyond the Visible] [Jak funguje teleskop Jamese Webba] Překlad a titulky: astronomyday.ru

Příběh

První vysvětlení příčin vzniku spektra viditelného záření podali Isaac Newton v knize „Optika“ a Johann Goethe v díle „Teorie barev“, ale ještě před nimi Roger Bacon pozoroval optické spektrum v r. sklenice vody. Teprve o čtyři století později Newton objevil rozptyl světla v hranolech.

Newton jako první použil v roce 1671 v tisku slovo spektrum (lat. spektrum - vidění, vzhled), popisující své optické experimenty. Zjistil, že když paprsek světla dopadá na povrch skleněného hranolu pod úhlem k povrchu, část světla se odráží a část prochází sklem a vytváří pásy různých barev. Vědec navrhl, že světlo se skládá z proudu částic (částic) různých barev a že částice různých barev se pohybují v průhledném prostředí různými rychlostmi. Podle jeho předpokladu se červené světlo šířilo rychleji než fialové, a proto se červený paprsek na hranolu nevychyloval tolik jako fialový. Díky tomu vzniklo viditelné spektrum barev.

Newton rozdělil světlo do sedmi barev: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, indigová a fialová. Číslo sedm si vybral z přesvědčení (odvozeného od starověkých řeckých sofistů), že existuje souvislost mezi barvami, hudebními notami, předměty ve sluneční soustavě a dny v týdnu. Lidské oko je poměrně slabě citlivé na indigové frekvence, takže jej někteří lidé nedokážou rozeznat od modré nebo fialové. Proto se po Newtonovi často navrhovalo, aby se indigo nepovažovalo za nezávislou barvu, ale pouze za odstín fialové nebo modré (v západní tradici je však stále součástí spektra). V ruské tradici indigo odpovídá modré.

Barva	Rozsah vlnových délek, nm	Frekvenční rozsah, THz	Energetický rozsah fotonů, eV
fialový	≤450	≥667	≥2,75
Modrý	450-480	625-667	2,58-2,75
modrá zelená	480-510	588-625	2,43-2,58
Zelená	510-550	545-588	2,25-2,43
žluto zelená	550-570	526-545	2,17-2,25
Žlutá	570-590	508-526	2,10-2,17
oranžový	590-630	476-508	1,97-2,10
Červené	≥630	≤476	≤1,97

Hranice rozsahů uvedených v tabulce jsou podmíněné, ale ve skutečnosti barvy plynule přecházejí do sebe a umístění hranic mezi nimi viditelných pro pozorovatele závisí do značné míry na podmínkách pozorování.

Elektromagnetické spektrum je podmíněně rozděleno do rozsahů. V důsledku jejich zvážení musíte vědět následující.

• Název rozsahů elektromagnetických vln.
• Pořadí, ve kterém následují.
• Hranice rozsahu ve vlnových délkách nebo frekvencích.
• Co způsobuje absorpci nebo emisi vln jednoho nebo druhého rozsahu.
• Využití jednotlivých typů elektromagnetických vln.
• Zdroje záření různých elektromagnetických vln (přirozených i umělých).
• Nebezpečí všech druhů vln.
• Příklady objektů, které mají rozměry srovnatelné s vlnovou délkou odpovídajícího rozsahu.
• Koncept záření černého tělesa.
• Sluneční záření a atmosférická průhledná okna.

Rozsahy elektromagnetických vln

mikrovlnný rozsah

Mikrovlnné záření se používá k ohřevu potravin v mikrovlnných troubách, mobilních komunikacích, radarech (radar), do 300 GHz snadno prochází atmosférou, proto je vhodné pro satelitní komunikaci. V tomto rozsahu pracují radiometry pro dálkový průzkum a určování teploty různých vrstev atmosféry a také radioteleskopy. Tento rozsah je jedním z klíčových pro EPR spektroskopii a rotační spektra molekul. Dlouhodobé vystavení očím způsobuje šedý zákal. Mobily negativně ovlivňují mozek.

Charakteristickým znakem mikrovlnných vln je, že jejich vlnová délka je srovnatelná s velikostí přístroje. Proto jsou v tomto rozsahu zařízení navržena na základě distribuovaných prvků. Pro přenos energie se používají vlnovody a pásová vedení, jako rezonanční prvky dutinové rezonátory nebo rezonanční vedení. Umělými zdroji MW vln jsou klystrony, magnetrony, elektronky s postupnou vlnou (TWT), Gunnovy diody a diody lavinového tranzitu (ATD). Kromě toho existují masery, analogy laserů v rozsahu dlouhých vlnových délek.

Mikrovlnné vlny jsou vyzařovány hvězdami.

V mikrovlnné oblasti se nachází tzv. kosmické pozadí mikrovlnné záření (kosmické pozadí záření), které svým spektrální charakteristiky plně odpovídá záření zcela černého tělesa o teplotě 2,72K. Maximum jeho intenzity dopadá na frekvenci 160 GHz (1,9 mm) (viz obrázek níže). Přítomnost tohoto záření a jeho parametry jsou jedním z argumentů ve prospěch teorie velkého třesku, která je v současnosti základem moderní kosmologie. K poslednímu podle těchto měření a pozorování zejména došlo před 13,6 miliardami let.

Nad 300 GHz (kratší než 1 mm) jsou elektromagnetické vlny velmi silně pohlcovány zemskou atmosférou. Atmosféra začíná být průhledná v infračerveném a viditelném rozsahu.

Barva	Rozsah vlnových délek, nm	Frekvenční rozsah, THz	Energetický rozsah fotonů, eV
fialový	380-440	680-790	2,82-3,26
Modrý	440-485	620-680	2,56-2,82
Modrý	485-500	600-620	2,48-2,56
Zelená	500-565	530-600	2,19-2,48
Žlutá	565-590	510-530	2,10-2,19
oranžový	590-625	480-510	1,98-2,10
Červené	625-740	400-480	1,68-1,98

Mezi lasery a zdroje s jejich aplikací, emitující ve viditelné oblasti, lze jmenovat: první vypuštěný laser, - rubínový, s vlnovou délkou 694,3 nm, diodové lasery např. na bázi GaInP a AlGaInP pro červenou a založené na GaN pro modrý rozsah, titan-safírový laser, He-Ne laser, argonové a kryptonové iontové lasery, měděné parní lasery, barvivové lasery, lasery se zdvojením frekvence nebo se sčítáním frekvence v nelineárních médiích, Ramanovy lasery. (https://www.rp-photonics.com/visible_lasers.html?s=ak).

Dlouhou dobu byl problém vytvořit kompaktní lasery v modrozelené části spektra. Existovaly plynové lasery, jako je argonový iontový laser (od roku 1964), který má dvě hlavní generační čáry v modré a zelené části spektra (488 a 514 nm), nebo hélium-kadmiový laser. Pro mnoho aplikací však nebyly vhodné kvůli své objemnosti a omezenému počtu generačních linek. Vytvořit polovodičové lasery se širokým bandgapem nebylo možné kvůli obrovským technologickým potížím. Nakonec se však vyvinul efektivní metody zdvojnásobení a ztrojnásobení frekvence pevnolátkových laserů v IR a optické oblasti v nelineárních krystalech, polovodičových laserů na bázi dvojitých sloučenin GaN a laserů se zvýšením čerpací frekvence (upkonverzní lasery).

Světelné zdroje v modrozelené oblasti umožňují zvýšit hustotu záznamu na CD-ROM, kvalitu reprografie, jsou nezbytné pro vytváření plnobarevných projektorů, pro komunikaci s ponorkami, pro úlevu mořské dno, pro laserové chlazení jednotlivých atomů a iontů, pro sledování depozice par, v průtokové cytometrii. (převzato z „Compact blue-green lasers“ od W. P. Riska et al).

Literatura:

UV rozsah

Předpokládá se, že ultrafialový rozsah zaujímá oblast od 10 do 380 nm. Ačkoli jeho hranice nejsou jasně definovány, zejména v oblasti krátkých vln. Dělí se na podrozsahy a toto dělení také není jednoznačné, protože v různých zdrojích je vázáno na různé fyzikální a biologické procesy.

Takže na webových stránkách "Health Physics Society" je ultrafialový rozsah definován v mezích 40 - 400 nm a je rozdělen do pěti podrozsahů: vakuové UV (40-190 nm), vzdálené UV (190-220 nm), UVC (220-290 nm), UVB (290-320 nm) a UVA (320-400 nm) (černé světlo). V anglické verzi článku Wikipedie o ultrafialovém záření „Ultraviolet“ je ultrafialovému záření přiděleno rozmezí 40 - 400 nm, v tabulce v textu je však rozděleno na spoustu překrývajících se podrozsahů, počínaje 10 nm. V ruskojazyčné verzi Wikipedie „Ultrafialové záření“ jsou od samého počátku limity rozsahu UV stanoveny v rozmezí 10 - 400 nm. Kromě toho Wikipedia pro rozsahy UVC, UVB a UVA uvádí oblasti 100 - 280, 280 - 315, 315 - 400 nm.

Ultrafialové záření je i přes svůj příznivý vliv v malých množstvích na biologické objekty zároveň nejnebezpečnější ze všech ostatních přirozených rozšířených záření jiných rozsahů.

Hlavním přirozeným zdrojem UV záření je slunce. Ne všechno záření se však dostane na Zemi, protože je absorbováno ozónová vrstva stratosféry a v oblasti kratší než 200 nm je velmi silně atmosférický kyslík.

UVC je téměř úplně pohlceno atmosférou a nedostává se na zemský povrch. Tuto řadu využívají germicidní lampy. Nadměrná expozice má za následek poškození rohovky a sněžnou slepotu, stejně jako vážné popáleniny obličeje.

UVB je nejškodlivější součástí UV záření, protože má dostatek energie k poškození DNA. Není zcela absorbován atmosférou (asi 2 % projde). Toto záření je nezbytné pro tvorbu (syntézu) vitaminu D, ale škodlivé účinky mohou způsobit popáleniny, šedý zákal a rakovinu kůže. Tato část záření je absorbována atmosférickým ozonem, jehož pokles je důvodem k obavám.

UVA téměř úplně zasahuje Zemi (99 %). Je zodpovědný za spálení sluncem, ale nadbytek vede k popáleninám. Stejně jako UVB je nezbytné pro syntézu vitaminu D. Nadměrná expozice vede k potlačení imunitní systém, ztuhlost kůže a tvorba šedého zákalu. Záření v tomto rozsahu se také nazývá černé světlo. Hmyz a ptáci jsou schopni toto světlo vidět.

Níže uvedený obrázek ukazuje například závislost koncentrace ozonu na výšce v severních zeměpisných šířkách (žlutá křivka) a úroveň blokování slunečního ultrafialového záření ozonem. UVC je zcela absorbováno až do výšek 35 km. UVA přitom téměř celé dopadá na zemský povrch, ale toto záření nepředstavuje prakticky žádné nebezpečí. Ozon zachycuje většinu UVB záření, ale část se dostane až na Zemi. V případě vyčerpání ozonové vrstvy většina z ní ozáří povrch a povede ke genetickému poškození živých bytostí.

Stručný seznam použití elektromagnetických vln v oblasti UV.

• Vysoce kvalitní fotolitografie pro výrobu elektronických zařízení, jako jsou mikroprocesory a paměťové čipy.
• Při výrobě prvků z optických vláken, zejména Braggových mřížek.
• Dezinfekce od mikrobů produktů, vody, vzduchu, předmětů (UVC).
• Černé světlo (UVA) v kriminalistice, při zkoumání uměleckých děl, při zjišťování pravosti bankovek (fenomén fluorescence).
• Umělé opálení.
• Laserové gravírování.
• Dermatologie.
• Stomatologie (fotopolymerace výplní).

Umělé zdroje ultrafialového záření jsou:

Nemonochromatické: Rtuťové výbojky různých tlaků a provedení.

Monochromatický:

1. Laserové diody, hlavně založené na GaN, (nízký výkon), generující v blízkém ultrafialovém rozsahu;
2. Excimerové lasery jsou velmi výkonnými zdroji ultrafialového záření. Vydávají nanosekundové (pikosekundové a mikrosekundové) pulsy s průměrným výkonem v rozmezí od několika wattů do stovek wattů. Typické vlnové délky leží mezi 157 nm (F2) až 351 nm (XeF);
3. Některé lasery v pevné fázi dopované cerem, jako je Ce3+:LiCAF nebo Ce3+:LiLuF4, které jsou pulzovány nanosekundovými pulzy;
4. Některé vláknové lasery, jako jsou ty dopované neodymem;
5. Některé barvivové lasery jsou schopné vyzařovat ultrafialové světlo;
6. Iontový argonový laser, který i přes to, že hlavní čáry leží v optické oblasti, dokáže generovat spojité záření o vlnových délkách 334 a 351 nm, ale s nižším výkonem;
7. Dusíkový laser vyzařující na vlnové délce 337 nm. Velmi jednoduchý a levný laser, pracuje v pulzním režimu s dobou trvání pulzu v nanosekundách a se špičkovým výkonem několika megawattů;
8. Trojité frekvence Nd:YAG laseru v nelineárních krystalech;

Literatura:

1. Wikipedia "Ultrafialové".

Často mluvíme o takovém konceptu, jako je světlo, světelné zdroje, barva obrázků a předmětů, ale úplně nerozumíme tomu, co je světlo a co je barva. Je čas se těmito problémy zabývat a přejít od reprezentace k porozumění.

Jsme obklíčeni

Ať už si to uvědomujeme nebo ne, jsme v neustálé interakci s vnějším světem a přebíráme dopad různé faktory tohoto světa. Vidíme prostor kolem nás, neustále slyšíme zvuky z různých zdrojů, cítíme teplo a chlad, nevnímáme, že jsme pod vlivem přirozeného záření pozadí, a jsme neustále v radiační zóně, která pochází z obrovského množství zdrojů telemetrických, rádiových a telekomunikačních signálů. Téměř vše kolem nás vyzařuje elektromagnetické záření. Elektromagnetické záření je elektromagnetické vlnění vytvářené různými vyzařujícími předměty – nabitými částicemi, atomy, molekulami. Vlny se vyznačují opakovací frekvencí, délkou, intenzitou a řadou dalších charakteristik. Zde je jen úvodní příklad. Teplo vycházející z hořícího ohně je elektromagnetické vlnění, nebo spíše infračervené záření a velmi vysoké intenzity, nevidíme, ale cítíme. Lékaři udělali rentgen - ozářený elektromagnetickými vlnami s vysokou pronikavou silou, ale my jsme tyto vlny necítili a neviděli. Co elektřina a všechna zařízení, která pod jeho vlivem fungují, jsou zdroji elektromagnetického záření, jistě všichni víte. V tomto článku vám ale neřeknu teorii elektromagnetického záření a jeho fyzické povahy Budu se snažit víc než já prostá řeč vysvětlit, co je viditelné světlo a jak se tvoří barva předmětů, které vidíme. Začal jsem mluvit o elektromagnetických vlnách, abych vám řekl to nejdůležitější: Světlo je elektromagnetické vlnění, které je vyzařováno zahřátým nebo excitovaným stavem hmoty. Roli takové látky může hrát slunce, žárovka, LED svítilna, plamen ohně, různé druhy chemické reakce. Příkladů může být poměrně hodně, vy sami je můžete dovést k mnohému více než jsem napsal. Je třeba upřesnit, že pod pojmem světlo rozumíme viditelné světlo. Vše výše uvedené lze znázornit ve formě takového obrázku (obrázek 1).

Obrázek 1 - Místo viditelného záření mezi ostatními druhy elektromagnetického záření.

Obrázek 1 viditelné záření prezentovány ve formě stupnice, která se skládá ze "směsi" různých barev. Jak už asi tušíte, tohle rozsah. Celým spektrem (zleva doprava) prochází vlnovka (sinusová křivka) - jedná se o elektromagnetické vlnění, které odráží podstatu světla jako elektromagnetické záření. Zhruba řečeno, každé záření je vlna. Rentgenové, ionizační, rádiové vyzařování (rádiové přijímače, televizní komunikace) - to je jedno, všechno jsou to elektromagnetické vlny, jen každý druh záření má jinou vlnovou délku těchto vln. Sinusová křivka je pouze grafické znázornění vyzařované energie, která se v čase mění. Toto je matematický popis vyzařované energie. Na obrázku 1 si také můžete všimnout, že zobrazená vlna se zdá být v levém rohu mírně stlačená a v pravém roztažená. To naznačuje, že má v různých oblastech různou délku. Vlnová délka je vzdálenost mezi dvěma sousedními vrcholy. Viditelné záření (viditelné světlo) má vlnovou délku, která se pohybuje od 380 do 780 nm (nanometrů). Viditelné světlo je jen spojnicí jedné velmi dlouhé elektromagnetické vlny.

Od světla k barvě a zpět

Ze školy víte, že když do dráhy slunečního paprsku postavíte skleněný hranol, pak většina světla projde sklem a na druhé straně hranolu jsou vidět různobarevné pruhy. To znamená, že zpočátku bylo sluneční světlo - paprsek bílé barvy a po průchodu hranolem byl rozdělen do 7 nových barev. To naznačuje, že bílé světlo se skládá z těchto sedmi barev. Pamatujte si, že jsem právě řekl, že viditelné světlo (viditelné záření) je elektromagnetická vlna, a tak ty vícebarevné pruhy, které se objevily po průchodu sluneční paprsek hranolem - existují samostatné elektromagnetické vlny. To znamená, že se získá 7 nových elektromagnetických vln. Podívejte se na obrázek 2.

Obrázek 2 - Průchod paprsku slunečního světla hranolem.

Každá vlna má svou délku. Vidíte, vrcholy sousedních vln se navzájem neshodují: protože červená barva (červená vlna) má délku asi 625-740 nm, oranžová barva (oranžová vlna) má délku asi 590-625 nm, modrá barva (modrá vlna) má délku 435-500nm., pro zbývající 4 vlny nebudu uvádět čísla, myslím, že chápete podstatu. Každá vlna je vyzařovaná světelná energie, tj. červená vlna vyzařuje červené světlo, oranžová vlna vyzařuje oranžovou, zelená vlna vyzařuje zelenou a tak dále. Když je všech sedm vln vyzařováno současně, vidíme spektrum barev. Pokud matematicky sečteme grafy těchto vln dohromady, pak dostaneme původní graf elektromagnetické vlny viditelného světla – dostaneme bílé světlo. Dá se tedy říci, že rozsah viditelné světlo elektromagnetická vlna součet vlnění různých délek, které po navrstvení na sebe dávají původní elektromagnetické vlnění. Spektrum „ukazuje, z čeho se vlna skládá“. No, úplně zjednodušeně řečeno, spektrum viditelného světla je směs barev, které tvoří bílé světlo (barvu). Musím říci, že ostatní druhy elektromagnetického záření (ionizující, rentgenové, infračervené, ultrafialové atd.) mají také svá spektra.

Jakékoli záření může být znázorněno jako spektrum, i když v jeho složení nebudou žádné takové barevné čáry, protože člověk není schopen vidět jiné typy záření. Viditelné záření je jediným druhem záření, které může člověk vidět, a proto se toto záření nazývá viditelné. Energie určité vlnové délky však sama o sobě žádnou barvu nemá. Lidské vnímání elektromagnetického záření ve viditelné oblasti spektra nastává díky tomu, že v lidské sítnici jsou receptory, které mohou na toto záření reagovat.

Ale můžeme získat bílou pouze přidáním sedmi základních barev? Vůbec ne. Jako výsledek vědecký výzkum a praktickými experimenty bylo zjištěno, že všechny barvy, které lidské oko dokáže vnímat, lze získat smícháním pouhých tří základních barev. Tři základní barvy: červená, zelená, modrá. Pokud smícháním těchto tří barev můžete získat téměř jakoukoli barvu, pak můžete získat bílou! Podívejte se na spektrum, které je znázorněno na obrázku 2, na spektru jsou jasně viditelné tři barvy: červená, zelená a modrá. Právě tyto barvy jsou základem barevného modelu RGB (Red Green Blue).

Pojďme si ověřit, jak to funguje v praxi. Vezměme si 3 světelné zdroje (bodová světla) – červený, zelený a modrý. Každý z těchto reflektorů vyzařuje pouze jednu elektromagnetickou vlnu o určité délce. Červená - odpovídá záření elektromagnetické vlny o délce přibližně 625-740nm (spektrum paprsku se skládá pouze z červené), modrá vyzařuje vlnu 435-500nm (spektrum paprsku tvoří pouze modrá), zelená - 500- 565nm (pouze ve spektru paprsku zelená barva). Tři různé vlny a nic jiného, ​​neexistuje žádné vícebarevné spektrum a další barvy. Nyní nasměrujme reflektory tak, aby se jejich paprsky částečně překrývaly, jak je znázorněno na obrázku 3.

Obrázek 3 - Výsledek překrytí červené, zelené a modré barvy.

Podívejte se, v místech, kde se světelné paprsky vzájemně protínají, vznikly nové světelné paprsky – nové barvy. Zelená a červená tvořila žlutou, zelenou a modrou - azurovou, modrou a červenou - purpurovou. Změnou jasu světelných paprsků a kombinací barev tedy můžete získat širokou škálu barevných tónů a odstínů barev. Věnujte pozornost středu křižovatky zelené, červené a modré: ve středu uvidíte bílou. Ten, o kterém jsme nedávno mluvili. bílá barva je součet všech barev. Je to „nejsilnější barva“ ze všech barev, které vidíme. Opakem bílé je černá. Černá barva je úplná absence světla vůbec. To znamená, že tam, kde není světlo, je tma, tam se vše zčerná. Příkladem toho je obrázek 4.

Obrázek 4 - Nedostatek vyzařování světla

Nějak nepozorovaně přecházím od pojmu světla k pojmu barvy a nic vám neříkám. Je čas mít jasno. To jsme zjistili světlo- jedná se o záření, které vyzařuje zahřáté těleso nebo látka v excitovaném stavu. Hlavními parametry světelného zdroje jsou vlnová délka a intenzita světla. Barva- Tento jakostní charakteristika toto záření, které se určuje na základě výsledného zrakového vjemu. Vnímání barev samozřejmě závisí na člověku, jeho fyzickém a psychickém stavu. Předpokládejme však, že se při čtení tohoto článku cítíte dostatečně dobře a dokážete rozlišit 7 barev duhy od sebe. Podotýkám, že v tuto chvíli mluvíme o barvě světelného záření, nikoli o barvě předmětů. Obrázek 5 ukazuje barevné a světelné parametry, které jsou na sobě závislé.

Obrázky 5 a 6 - Závislost barevných parametrů na zdroji záření

Existují základní barevné charakteristiky: odstín, jas (Brightness), světlost (Lightness), sytost (Saturation).

Barevný tón (odstín)

- Toto je hlavní charakteristika barvy, která určuje její pozici ve spektru. Pamatujte si našich 7 barev duhy – jinými slovy 7 barevných tónů. Červený barevný tón, oranžový barevný tón, zelený barevný tón, modrý atd. Barevných tónů může být poměrně hodně, já jsem uvedl 7 barev duhy jen jako příklad. Je třeba poznamenat, že takové barvy jako šedá, bílá, černá, stejně jako odstíny těchto barev nepatří do pojmu barevný tón, protože jsou výsledkem míchání různých barevných tónů.

Jas

- Funkce, která se ukáže jak silný je vyzařována světelná energie jednoho nebo druhého barevného tónu (červená, žlutá, fialová atd.). Co když nevyzařuje vůbec? Pokud nevyzařuje, znamená to, že tam není, ale není tam žádná energie – není světlo a kde není světlo, je černá barva. Jakákoli barva při maximálním poklesu jasu zčerná. Například řetězec snížení jasu červené: červená - šarlatová - vínová - hnědá - černá. Maximální zvýšení jasu, například stejná červená barva poskytne „maximální červenou barvu“.

Světlost

– Stupeň blízkosti barvy (odstín) k bílé. Jakákoli barva při maximálním zvýšení světlosti se stane bílou. Například: červená - karmínová - růžová - světle růžová - bílá.

Nasycení

– Stupeň blízkosti barvy k šedé. Šedá je přechodná barva mezi bílou a černou. Šedá barva vzniká přimícháním rovnat se množství červené, zelené, modré s poklesem jasu zdrojů záření o 50 %. Sytost se neúměrně mění, tedy snížení saturace na minimum neznamená, že se jas zdroje sníží na 50 %. Pokud je již barva tmavší než šedá, bude se snížením sytosti ještě tmavší a když se sytost dále sníží, zčerná.

Barevné charakteristiky jako odstín (hue), jas (Brightness) a sytost (Saturation) jsou základem barevného modelu HSB (jinak nazývaného HCV).

Abyste porozuměli těmto barevným charakteristikám, zvažte paletu barev grafického editoru Adobe Photoshop na obrázku 7.

Obrázek 7 - Výběr barvy Adobe Photoshop

Pokud se na obrázek podíváte pozorně, najdete malý kruh, který se nachází v pravém horním rohu palety. Tento kruh ukazuje, která barva je vybrána na paletě barev, v našem případě je to červená. Začněme na to přijít. Nejprve se podívejme na čísla a písmena, která se nacházejí v pravé polovině obrázku. Toto jsou parametry barevného modelu HSB. Nejvyšší písmeno je H (odstín, barevný tón). Určuje polohu barvy ve spektru. Hodnota 0 stupňů znamená, že se jedná o nejvyšší (nebo nejnižší) bod na barevném kole – to znamená, že je červený. Kruh je rozdělen na 360 stupňů, tzn. Ukazuje se, že má 360 barevných tónů. Další písmeno je S (saturace, saturace). Máme hodnotu 100 % – to znamená, že barva bude „přitlačena“ k pravému okraji palety barev a bude mít maximální možnou sytost. Poté přichází na řadu písmeno B (jas, jas) – ukazuje, jak vysoký je bod na barevné paletě a charakterizuje intenzitu barvy. Hodnota 100 % značí, že intenzita barvy je na maximu a tečka je „přitlačena“ k hornímu okraji palety. Písmena R (červená), G (zelená), B (modrá) jsou tři barevné kanály (červená, zelená, modrá) modelu RGB. V každém z nich označuje číslo, které označuje množství barvy v kanálu. Připomeňme si příklad reflektoru na obrázku 3, kdy jsme přišli na to, že smícháním tří světelných paprsků lze vytvořit jakoukoli barvu. Zapsáním číselných údajů do každého z kanálů jednoznačně určíme barvu. V našem případě je 8bitový kanál a čísla v rozsahu od 0 do 255. Čísla v kanálech R, G, B udávají intenzitu světla (jas barvy). V kanálu R máme hodnotu 255, což znamená, že se jedná o čistě červenou barvu a má maximální jas. Kanály G a B jsou nulové, což znamená úplnou absenci zelené a modré barvy. V úplně spodním sloupci vidíte kombinaci kódu #ff0000 - toto je kód barvy. Každá barva v paletě má svůj vlastní hexadecimální kód, který barvu definuje. Existuje nádherný článek Teorie barev v číslech, ve kterém autor říká, jak určit barvu pomocí hexadecimálního kódu.
Na obrázku si také můžete všimnout přeškrtnutých polí číselných hodnot s písmeny „lab“ a „CMYK“. Jedná se o 2 barevné prostory, podle kterých lze také charakterizovat barvy, obecně jde o samostatný rozhovor a dále tuto fázi není třeba se v nich vrtat, dokud neporozumíte RGB.
Můžete otevřít paletu barev Adobe Photoshop a pohrát si s hodnotami barev v polích RGB a HSB. Všimněte si, že změna číselných hodnot v kanálech R, G a B změní číselné hodnoty v kanálech H, S, B.

Barva objektu

Je na čase si popovídat o tom, jak se stává, že předměty kolem nás získávají svou barvu a proč se mění s různým osvětlením těchto předmětů.

Objekt lze vidět pouze tehdy, pokud odráží nebo propouští světlo. Pokud je objekt téměř celý absorbuje dopadající světlo, pak objekt zabere Černá barva. A když objekt odráží přijímá téměř všechno dopadající světlo bílá barva. Okamžitě tedy můžeme usoudit, že barva předmětu bude určena číslem absorbované a odražené světlo kterým je tento objekt osvětlen. Schopnost odrážet a absorbovat světlo je určena molekulární strukturou látky, jinými slovy fyzikálními vlastnostmi předmětu. Barva předmětu „není od přírody vlastní“! Od přírody obsahuje fyzikální vlastnosti: odrážet a absorbovat.

Barva předmětu a barva zdroje záření jsou neoddělitelně spojeny a tento vztah je popsán třemi podmínkami.

- První podmínka: Objekt může získat barvu pouze tehdy, když je k dispozici zdroj světla. Pokud nebude světlo, nebude ani barva! Červená barva v plechovce bude vypadat černě. V temné místnosti nevidíme ani nerozlišujeme barvy, protože tam žádné nejsou. Bude černá barva celého okolního prostoru a předmětů v něm.

- Druhá podmínka: Barva předmětu závisí na barvě světelného zdroje. Pokud je zdrojem světla červená LED, pak všechny předměty osvětlené tímto světlem budou mít pouze červenou, černou a šedou barvu.

- A konečně třetí podmínka: Barva předmětu závisí na molekulární struktuře látky, která předmět tvoří.

Zelená tráva nám připadá zelená, protože při osvětlení bílým světlem absorbuje červené a modré vlnové délky spektra a odráží zelenou vlnovou délku (obrázek 8).

Obrázek 8 - Odraz zelené vlny spektra

Banány na obrázku 9 vypadají žlutě, protože odrážejí vlny, které leží ve žluté oblasti spektra (vlna žlutého spektra) a absorbují všechny ostatní vlnové délky spektra.

Obrázek 9 - Odraz žluté vlny spektra

Pes, ten znázorněný na obrázku 10, je bílý. Bílá barva je výsledkem odrazu všech vln spektra.

Obrázek 10 - Odraz všech vln spektra

Barva předmětu je barvou odražené vlny spektra. Předměty tak získávají barvu, kterou vidíme.

V příštím článku budeme hovořit o nové barevné charakteristice -