Nähtav valgus on elektromagnetkiirguse spektri selle osa energia, mida oleme võimelised oma silmadega tajuma, see tähendab nägema. Nii lihtne see ongi.

Nähtava valguse lainepikkus

Ja nüüd on see raskem. Valguse lainepikkused spektri nähtavas piirkonnas jäävad vahemikku 380–780 nm. Mida see tähendab? See tähendab, et need lained on väga lühikesed ja kõrge sagedusega ning "nm" on nanomeeter. Üks selline nanomeeter võrdub 10–9 meetriga. Ja kui inimkeel, siis on see üks miljardik meetrist. See tähendab, et meeter on kümme detsimeetrit, sada sentimeetrit, tuhat millimeetrit või ... Tähelepanu! Üks miljard nanomeetrit.

Kuidas me näeme värve nähtava valguse spektris?

Meie silmad mitte ainult ei taju neid pisikesi laineid, vaid suudavad eristada ka nende lainepikkusi spektris. Nii näemegi värvi osana valguse nähtavast spektrist. Punase valguse, mis on üks kolmest valguse põhivärvist, lainepikkus on ligikaudu 650 nm. Roheline (teine ​​esmane) - ligikaudu 510 nm. Ja lõpuks kolmas - sinine - 475 nm (või nii). Päikese nähtav valgus on omamoodi kokteil, milles need kolm värvi segunevad.

Miks on taevas sinine ja rohi roheline?

Tegelikult on need kaks küsimust, mitte üks. Ja seega anname kaks erinevat, kuid omavahel seotud vastust. Selget taevast näeme keskpäeval sinisena, sest lühikesed valguse lainepikkused hajuvad atmosfääri gaasimolekulidega kokkupõrkel tõhusamalt kui pikad lainepikkused. Nii et sinisus, mida me taevas näeme, on sinine valgus, mida hajutavad ja peegeldavad korduvalt atmosfääri molekulid.

Kuid päikesetõusul ja -loojangul võib taevas omandada punaka värvuse. Jah, see juhtub, uskuge mind. Seda seetõttu, et kui Päike on horisondi lähedal, peab valgus meieni jõudmiseks läbima pikema vahemaa läbi palju tihedama (ja üsna tolmuse) atmosfääri kui siis, kui Päike on oma seniidis. Kõik lühikesed lained neelduvad ja me peame rahulduma pikkadega, mis vastutavad spektri punase osa eest.

Aga rohuga on asjad veidi teisiti. See näeb välja roheline, kuna neelab kõik lainepikkused peale rohelise. Näete, talle ei meeldi roheline, nii et ta peegeldab neid meie silmadesse tagasi. Samal põhjusel on igal objektil oma värv – me näeme seda osa valgusspektrist, mida ta ei suutnud neelata. Mustad objektid näevad mustad välja, kuna neelavad kõik lainepikkused, peegeldades peaaegu mitte midagi, valged aga vastupidi, peegeldavad kogu nähtavat valguse spektrit. See seletab ka seda, miks must soojeneb päikese käes palju rohkem kui valge.

Taevas on sinine, rohi on roheline, koer on inimese parim sõber

Ja mis seal on - väljaspool spektri nähtavat piirkonda?

Lainete lühenemisel muutub värv punasest siniseks lillaks ja lõpuks nähtav valgus kaob. Kuid valgus ise ei kadunud, vaid liikus spektri piirkonda, mida nimetatakse ultraviolettkiirguseks. Kuigi me seda valgusspektri osa enam ei taju, paneb just see pimedas helendama luminofoorlambid, teatud tüüpi LED-id, aga ka kõikvõimalikud lahedad asjad, mis pimedas helendavad. Edasi tuleb röntgen- ja gammakiirgus, millega on parem üldse mitte tegeleda.

Nähtava valguse spektri teisest otsast, kus lõpeb punane, algab infrapunakiirgus, mis on rohkem soojust kui valgust. See võib teid hästi praadida. Siis tuleb mikrolainekiirgus (väga ohtlik munadele) ja veelgi kaugemale – see, mida me varem nimetasime raadiolaineteks. Nende pikkusi mõõdetakse juba sentimeetrites, meetrites ja isegi kilomeetrites.

Ja mis on sellel kõigel pistmist valgustusega?

Väga asjakohane! Kuna oleme nähtava valguse spektri ja selle tajumise kohta palju õppinud, on valgustusseadmete tootjad pidevalt töötanud selle nimel, et parandada kvaliteeti, et vastata meie üha kasvavatele vajadustele. Nii tekkisid “täisspektrilised” lambid, mille valgus on loomulikust peaaegu eristamatu. Hele terasvärv, et võrdluseks ja turundustrikkideks oleks reaalsed numbrid. Hakati tootma spetsiaalseid lampe erinevate vajaduste jaoks: näiteks toataimede kasvatamiseks mõeldud lampe, mis annavad spektri punasest piirkonnast rohkem ultraviolettkiirgust ja valgust parema kasvu ja õitsemise tagamiseks või "soojuslambid" mitmesugused, mis asusid Ashot's Shawarma majapidamisküttekehadesse, rösteritesse ja grilli.

Iga liigutus, iga tegevus ümbritsev meile ruum on energia ilming. Igaveses muutumises võtab energia võimust erinevaid vorme, mida me nimetame mehaaniliseks, termiliseks, keemiliseks, elektrienergiaks. Ühte energiavormi tuntakse kiirgusenergiana. Kiirgusenergiat kiirgab iga hõõguv keha, sealhulgas päike. Iga keha, mis kiirgab valgust ehk helendab, nimetatakse valgusallikaks. Kõige tavalisem sära põhjus on kõrge temperatuur.

Mida kõrgem temperatuur, seda heledam keha kiirgav valgus. Kui rauatükk kuumutatakse temperatuurini 500 °C, jääb see tumedaks mittevalguvaks kehaks. Edasisel kuumutamisel üle 600–700 ° muutub rauatükk tumepunaseks, kiirgades valgust. 800-1000° juures helendab raud juba helepunase valgusega, temperatuuril 1000-1200° kollast ja umbes 1500° juures hakkab rauatükk kollakat valgust kiirgama. valge valgus. 2000–2500 °-ni kuumutatud tulekindlad kehad kiirgavad juba pimestavalt valget valgust - mitmesuguste valguskiirte voogu, mis on erineva lainepikkusega (võnkesagedusega) elektromagnetilised võnked.

püsiv kiirgusenergia allikas on päike. Teoreetilised arvutused sunnivad eeldama, et päikese keskpunktis on tohutu rõhu all temperatuur 20 000 000°. Kogu ruum päikese ümber on täidetud valgusenergia vooluga. See päikeseenergia voog kiirusega 300 000 km / s levib keskpunktist igas suunas.

Pidevast voost meie planeedile jõuab vaid üks kaks miljardit päikeseenergiast. Osa sellest energiast peegeldub atmosfäärist gloobus ja on atmosfääri poolt igas suunas laiali, osa läheb õhku soojendama ja kuni maa pind ulatub alla poole.

Kerge töötlusega ja kõvenemisega kasutatakse erinevaid allikaid: looduslikku - päikest (helioteraapia) ja igasuguseid kunstlikke - elavhõbe-kvartslampe, valgustusseadmeid jne (fototeraapia).

valguse spekter

valguskiir, läbinud prisma, laguneb värvilisteks ribadeks. Newton nimetas pärast kiire lagunemist ekraanil saadud värviribasid spektriks. Värvilised triibud muutuvad järk-järgult üksteiseks. Nähtav osa Spekter hõlmab kiiri lainepikkusega 760 mu (punane) kuni 400 tu (violetne).

Lainepikkus punasest kiirest violetseks väheneb järk-järgult ja võnkumiste sagedus, vastupidi, suureneb. Kogu seda kiirte rühma nimetatakse valguseks ehk nähtavaks.

Infrapuna- ja ultraviolettkiired asub nähtavate kiirte mõlemal küljel: punase taga - infrapuna, violetse taga - ultraviolettkiirgus. Neid nimetatakse nähtamatuks, kuna võrkkest neid ei taju.

infrapunakiired- pikim - 760 tu kuni 0,3 mm. Spektri infrapunaosast (pikkusega 0,3 mm kuni 3 mm) vasakul asuvad pikema lainepikkusega raadiokiired. Ultraviolettkiired on lühemad - 400 kuni 180 mu. Spektri ultraviolettkiirgusest kaugemale jäävad röntgeni-, gamma- ja veelgi muud kosmilised kiired.

Õppides kiired erinevate lainepikkustega tehti eksperimentaalselt kindlaks, et spektri vasakpoolse osa kiirtel, st infrapunal, punasel ja oranžil, on suur soojusefekt; spektri keskmise osa kiired ehk kollane ja roheline toimivad peamiselt optiliselt, sinisel, violetsel ja ultraviolettkiirgusel (spektri paremal poolel) on aga valdavalt keemiline toime.

Tavaliselt kõike kiirgusenergia tüübid neil on võime ja TC termiline ja keemiline toime, kvaliteedilt sama, kuid koguseliselt erinev, seetõttu on vale nimetada punast ja infrapunakiiri termiliseks ning sinist, violetset ja ultraviolettkiirgust keemiliseks ning spektri jagamine termiliseks, valgus ja keemilised kiired oleksid valed.

Enamasti kiired erinevatele kehadele kukkumine neelduvad ja muundatakse soojuseks. Sel viisil saadud soojushulk on otseselt võrdeline neeldunud kiirte energiaga.

Vastab mingisugusele monokromaatilisele kiirgusele. Selliseid toone nagu roosa, beež või lilla saadakse ainult mitme erineva lainepikkusega monokromaatilise kiirguse segamisel.

Nähtav kiirgus siseneb ka "optilisse aknasse", mis on elektromagnetilise kiirguse spektri piirkond, mida maa atmosfäär praktiliselt ei neela. Puhas õhk hajutab sinist valgust palju tugevamini kui pikema lainepikkusega valgust (spektri punase poole suunas), mistõttu paistab keskpäevane taevas sinine.

Paljud loomaliigid on võimelised nägema kiirgust, mis pole inimsilmale nähtav ehk mis ei kuulu nähtavaulatusse. Näiteks mesilased ja paljud teised putukad näevad ultraviolettkiirguses valgust, mis aitab neil lilledelt nektarit leida. Putukate poolt tolmeldatud taimed on paljunemise seisukohalt paremas seisus, kui nad on ultraviolettspektris eredad. Linnud on võimelised nägema ka ultraviolettkiirgust (300–400 nm) ning mõne liigi sulestikus on partneri ligimeelitamiseks isegi jälgi, mis on nähtavad vaid ultraviolettkiirguses.

Entsüklopeediline YouTube

1 / 5

✪ Infrapunavalgus: väljaspool nähtavat

✪ Nähtav kiirgus

✪ kahekordne murdumine(nähtav valgus)

✪ Nähtava ja nähtamatuse kohta

✪ Luminestsents ja fosforestsents

Subtiitrid

Inimkond on alati tõmmanud öötaeva poole. Joonistasime tähtedest pilte, jälgisime planeete, Nägime märke ja ennustusi taevaobjektidel. Kuid universumis on veel nii palju tundmatut. Meid eraldavad objektidest tohutud vahemaad, mis aitaksid leida vastuseid kõige olulisematele küsimustele: kuidas tekkisid galaktikad? Kuidas tähed ja planeedid ilmusid? Kas teistel planeetidel on eluks sobivaid tingimusi? Oma teooriate arendamiseks ja testimiseks peame teadma, mis kosmoses toimub. Seetõttu loome seadmeid, mis aitavad meil rohkem näha. Nad lähevad aina suuremaks. Kõik on võimsam. Kõik on täiuslikum. Aja jooksul lakkasid astronoomid lootmast ainult palja silmaga nähtavale valgusele. Kui vaatate ümbritsevat maailma, näete nn "nähtavat valgust". Kuid nähtav valgus on ainult üks kiirguse vorm. Universumis on palju erinevat tüüpi kiirgust. See on kõikjal. Meie keha on õppinud tajuma nähtavat valgust silmade kaudu. Kuid ta on õppinud tundma ka teist tüüpi kiirgust, mida nimetatakse infrapunavalguseks. Meie keha tunneb seda soojusena. Selle infrapunakiirguse avastas astronoom Frederick William Herschel. Herschel teadis, et prisma abil saab eraldada valge valguse erinevateks värvideks. Ta tahtis teada, kas erinevatel värvidel on erinev temperatuur. Ja selgus, et neil on! Siis aga mõõtis Herschel punase kõrval tühja ruumi temperatuuri. Valgust polnud näha, aga temperatuur tõusis. Nii avastas Herschel nähtamatu infrapunakiirguse. Nüüd teab inimkond, et on olemas silmale nähtamatut kiirgust. Nad võivad olla kõikjal. Kõikjal meie ümber. Kui palju neid on? Miks nad olemas on? Mida nad varjavad? Muidugi pidime seda uurima. Energiat, mis liigub läbi universumi lainete kujul, nimetatakse elektromagnetkiirguseks. Terve hulk uuringuid: gammakiirgusest kuni kõrge energia Madala energiaga raadiolaineid nimetatakse elektromagnetiliseks spektriks. Meie silmad näevad ainult nähtavat valgust, kuid me saame ehitada selliseid seadmeid nagu infrapunakaamerad, et näha ka muud tüüpi valgust. Need inimese loodud "silmad" näevad meie jaoks nähtamatut valgust ja muudavad selle meie silmadele arusaadavaks pildiks. Objektid võivad kiirata erinevat tüüpi kiirgust. Vaadeldes eseme kogu spektrit, näeme eseme tegelikku pilti. Kui suuname sellised seadmed taevasse, paljastavad need meile kosmose kogu selle hiilguses. Öist taevast vaadates näeme tähti ja planeete, galaktikaid ja udukogusid ainult nähtavas valguses. Aga kui infrapunavalgust saaks eristada, näeks taevas hoopis teistsugune välja. Esiteks võivad infrapunavalguse pikad lainepikkused läbida gaasi- ja tolmupilvi. Nähtava valguse lühemad lainepikkused blokeeritakse või hajuvad, kui need läbivad selliseid osakeste klastreid. Selgub, et infrapunavalgust jälgides näeme objekte, mis eraldavad soojust isegi läbi gaasi- ja tolmupilvede. Nagu see vastloodud täht. Objektid, mis ise nähtavat valgust ei kiirga, nagu planeedid, võivad olla infrapunavalguse kiirgamiseks piisavalt kuumad, võimaldades meil neid näha. Ja jälgides, kuidas tähe infrapunavalgus läbib atmosfääri, saame uurida planeedi keemilist koostist. Kaugete planeetide moodustumise ajal jäetud tolmusaba kiirgab ka infrapunavalgust, aidates meil mõista, kuidas uued planeedid sünnivad. Seega aitab infrapuna valgus näha läheduses olevaid objekte. Kuid lisaks sellele võib ta meile rääkida sellest, kuidas universumi esimesed objektid ilmusid kohe pärast seda suur pauk. Kujutage ette, et saadate Maale kirja miljardite valgusaastate kaugusel asuvast galaktikast. See võtab uskumatult kaua aega! Ja kui see lõpuks kohale jõuab, saab igaüks, kes seda loeb, teada miljardeid aastaid vanad uudised. Täpselt samamoodi käitub ka kõige esimeste noores Universumis tekkinud tähtede valgus. Ta lahkub tähtedest palju aastaid tagasi ja rändab läbi kosmose, ületades galaktikate vahelisi hiiglaslikke vahemaid. Kui me teda näeksime, siis näeksime sellised galaktikad nagu nad olid varases universumis. Selgub, et nägime minevikku! Kuid kahjuks me ei näe seda. Miks? Sest universum paisub. Kui valgus liigub läbi ruumi, venitatakse see selle laienemise tõttu välja. Esimesed tähed särasid peamiselt nähtavas ja ultraviolettspektris, kuid venitamine muutis valguse lainepikkust, muutes selle infrapunaseks. Seda efekti nimetatakse "punaseks nihkeks". Ainus viis näha meieni jõudvat kaugete tähtede valgust on otsida väga hämarat infrapunavalgust. Seda kogudes saame taasluua pilte kõige esimestest universumis ilmunud galaktikatest. Esimeste tähtede ja galaktikate sündi jälgides süvendame oma teadmisi selle kohta, kuidas meie universum tekkis. Kuidas universum jõudis esimestest sädelevatest tähtedest miljardite tähtedeni, mida me täna näeme. Mida me saame teada selle kohta, kuidas galaktikad kasvasid ja arenesid? Kuidas omandas varajase universumi kaos korra ja struktuuri? NASA ehitab praegu uut James Webbi kosmoseteleskoopi. Hiiglasliku infrapunakiirgust koguva peegli ja kaugel Kuu taga asuva orbiidiga võimaldab Webb meil näha kosmost nii, nagu me pole seda kunagi varem näinud. Webb otsib märke veest teiste tähtede ümber tiirlevatel planeetidel. Teeb fotosid meie universumi lapsekingadest. Ta näeb tolmukookonitesse peidetud tähti ja planeedisüsteeme. Oskab leida vastuseid universumi kõige olulisematele küsimustele ja võib-olla isegi neile, mida meil pole veel olnud aega küsida. Vastused, mis peituvad meie eest infrapunavalguse näol. Meil jääb üle vaid vaadata. [Infrapunavalgus: väljaspool nähtavat] [Kuidas James Webbi teleskoop töötab] Tõlge ja subtiitrid: astronomyday.ru

Lugu

Esimesed selgitused nähtava kiirgusspektri tekkimise põhjuste kohta andsid Isaac Newton raamatus "Optika" ja Johann Goethe teoses "Värvide teooria", kuid juba enne neid vaatles Roger Bacon optilist spektrit aastal klaas vett. Alles neli sajandit hiljem avastas Newton valguse hajumise prismades.

Newton kasutas 1671. aastal oma optilisi katseid kirjeldades esimesena trükis sõna spekter (lat. spekter – nägemine, välimus). Ta avastas, et kui valguskiir tabab klaasprisma pinda pinna suhtes nurga all, peegeldub osa valgusest ja osa läbib klaasi, moodustades erinevat värvi ribasid. Teadlane pakkus välja, et valgus koosneb erinevat värvi osakeste (kehakeste) voost ja erinevat värvi osakesed liiguvad läbipaistvas keskkonnas erineva kiirusega. Tema oletuse kohaselt liikus punane valgus kiiremini kui violetne ja seetõttu ei kaldunud punane kiir prismal nii palju kõrvale kui violetne. Selle tõttu tekkis nähtav värvispekter.

Newton jagas valguse seitsmeks värviks: punane, oranž, kollane, roheline, sinine, indigo ja violetne. Ta valis numbri seitsme uskumusest (mis pärineb Vana-Kreeka sofistidelt), et värvide, nootide, päikesesüsteemi objektide ja nädalapäevade vahel on seos. Inimese silm on indigo sageduste suhtes suhteliselt nõrgalt tundlik, mistõttu mõned inimesed ei suuda seda sinisest või lillast eristada. Seetõttu tehti pärast Newtonit sageli ettepanek pidada indigot mitte iseseisvaks värviks, vaid ainult violetse või sinise varjundiks (samas on see lääne traditsioonis endiselt spektris). Vene traditsioonis vastab indigo sinisele.

Värv	Lainepikkuse vahemik, nm	Sagedusvahemik, THz	Footonite energiavahemik, eV
violetne	≤450	≥667	≥2,75
Sinine	450-480	625-667	2,58-2,75
sinine Roheline	480-510	588-625	2,43-2,58
Roheline	510-550	545-588	2,25-2,43
kollane roheline	550-570	526-545	2,17-2,25
Kollane	570-590	508-526	2,10-2,17
Oranž	590-630	476-508	1,97-2,10
Punane	≥630	≤476	≤1,97

Tabelis näidatud vahemike piirid on tinglikud, kuid tegelikkuses lähevad värvid sujuvalt üksteise sisse ning vaatlejale nähtavate piiride paiknemine nende vahel sõltub suurel määral vaatlustingimustest.

Elektromagnetiline spekter on tinglikult jagatud vahemikeks. Nende kaalumise tulemusena peate teadma järgmist.

• Elektromagnetlainete vahemike nimetus.
• Järjekord, milles nad järgivad.
• Vahemiku piirid lainepikkustel või sagedustel.
• Mis põhjustab ühe või teise ulatusega lainete neeldumist või emissiooni.
• Igat tüüpi elektromagnetlainete kasutamine.
• Erinevate elektromagnetlainete (looduslikud ja tehislikud) kiirgusallikad.
• Igat tüüpi lainete oht.
• Näited objektidest, mille mõõtmed on võrreldavad vastava vahemiku lainepikkusega.
• Musta keha kiirguse mõiste.
• Päikesekiirguse ja atmosfääri läbipaistvuse aknad.

Elektromagnetlainete vahemikud

mikrolaineahju vahemik

Mikrolainekiirgust kasutatakse toidu soojendamiseks mikrolaineahjus, mobiilsides, radarites (radaris), kuni 300 GHz läbib kergesti atmosfääri, seetõttu sobib satelliitsideks. Selles vahemikus töötavad raadiomeetrid kaugseireks ja atmosfääri erinevate kihtide temperatuuri määramiseks, samuti raadioteleskoobid. See vahemik on üks peamisi EPR-spektroskoopia ja molekulide pöörlemisspektrite jaoks. Pikaajaline kokkupuude silmadega põhjustab katarakti. Mobiiltelefonid mõjutavad aju negatiivselt.

Mikrolaine lainete iseloomulik tunnus on see, et nende lainepikkus on võrreldav aparaadi suurusega. Seetõttu on selles vahemikus seadmed kavandatud hajutatud elementide alusel. Energia ülekandeks kasutatakse lainejuhte ja ribaliine ning resonantselementidena õõnsusresonaatoreid ehk resonantsliine. MW-lainete tehisallikad on klüstronid, magnetronid, liikuvad lainetorud (TWT), Gunni dioodid ja laviini transiididioodid (ATD). Lisaks on olemas laserite analoogid pikkades lainepikkuste vahemikes.

Mikrolainekiirgust kiirgavad tähed.

Mikrolainevahemikus on nn kosmiline tausta mikrolainekiirgus (kosmiline taustkiirgus), mis oma spektraalsed omadused vastab täielikult täiesti musta keha kiirgusele, mille temperatuur on 2,72K. Selle intensiivsuse maksimum langeb sagedusel 160 GHz (1,9 mm) (vt allolevat joonist). Selle kiirguse olemasolu ja selle parameetrid on üks argumente Suure Paugu teooria kasuks, mis on praegu kaasaegse kosmoloogia aluseks. Eelkõige nende mõõtmiste ja vaatluste kohaselt leidis viimane aset 13,6 miljardit aastat tagasi.

Üle 300 GHz (lühem kui 1 mm) neeldub Maa atmosfäär väga tugevalt elektromagnetlaineid. Atmosfäär hakkab IR-i ja nähtavate vahemike osas olema läbipaistev.

Värv	Lainepikkuse vahemik, nm	Sagedusvahemik, THz	Footonite energiavahemik, eV
violetne	380-440	680-790	2,82-3,26
Sinine	440-485	620-680	2,56-2,82
Sinine	485-500	600-620	2,48-2,56
Roheline	500-565	530-600	2,19-2,48
Kollane	565-590	510-530	2,10-2,19
Oranž	590-625	480-510	1,98-2,10
Punane	625-740	400-480	1,68-1,98

Nähtavas vahemikus kiirgavate laserite ja nende rakendustega allikate hulgast võib mainida järgmist: esimene käivitatud laser - rubiin, lainepikkusega 694,3 nm, näiteks dioodlaserid, mis põhinevad GaInP-l ja AlGaInP punasel. vahemik ja põhinevad GaN-il sinise vahemiku jaoks, titaan-safiirlaserid, He-Ne laserid, argooni- ja krüptoonlaserid, vaseauru laserid, värvlaserid, sageduse kahekordistamisega või sageduse summeerimisega laserid mittelineaarses keskkonnas, Ramani laserid. (https://www.rp-photonics.com/visible_lasers.html?s=ak).

Pikka aega oli probleem spektri sinakasrohelises osas kompaktsete laserite loomisel. Olid gaasilaserid, näiteks argoonioonlaser (alates 1964. aastast), millel on kaks peamist generatsioonijoont spektri sinises ja rohelises osas (488 ja 514 nm), või heelium-kaadmium laser. Kuid need ei sobinud paljudeks rakendusteks oma mahukuse ja piiratud arvu genereerimisliinide tõttu. Laia ribalaiusega pooljuhtlasereid ei olnud võimalik tohutute tehnoloogiliste raskuste tõttu luua. Siiski arenes lõpuks välja tõhusad meetodid pooljuhtlaserite sageduse kahekordistamine ja kolmekordistamine infrapuna- ja optilises vahemikus mittelineaarsetes kristallides, topelt-GaN-ühenditel põhinevates pooljuhtlaserites ja pumba sageduse suurenemisega laserites (ülesmuundamislaserid).

Valgusallikad sinakasrohelises piirkonnas võimaldavad suurendada CD-ROM-i salvestustihedust, reprograafia kvaliteeti, on vajalikud täisvärviprojektorite loomiseks, allveelaevadega suhtlemiseks, leevenduseks. merepõhja, üksikute aatomite ja ioonide laserjahutamiseks, aurude sadestumise jälgimiseks, voolutsütomeetrias. (võetud W. P. Riski jt artiklist "Compact blue-green lasers").

Kirjandus:

UV vahemik

Arvatakse, et ultraviolettkiirguse ulatus on vahemikus 10 kuni 380 nm. Kuigi selle piirid pole selgelt määratletud, eriti lühilaine piirkonnas. See on jagatud alamvahemikeks ja see jaotus pole ka üheselt mõistetav, kuna erinevates allikates on see seotud erinevate füüsikaliste ja bioloogiliste protsessidega.

Nii on Tervisefüüsika Seltsi veebisaidil ultraviolettkiirguse vahemik 40–400 nm piirides ja jagatud viieks alavahemikuks: vaakum-UV (40–190 nm), kaug-UV (190–220 nm), UVC. (220-290 nm), UVB (290-320 nm) ja UVA (320-400 nm) (must valgus). Vikipeedia ultraviolettkiirgust käsitleva artikli ingliskeelses versioonis "Ultraviolett" on ultraviolettkiirgusele eraldatud vahemik 40–400 nm, kuid tekstis olevas tabelis on see jagatud hunnikuks kattuvateks alamvahemikeks, alates 10 nm. Vikipeedia venekeelses versioonis "Ultraviolettkiirgus" on algusest peale seatud UV-vahemiku piirid vahemikku 10 - 400 nm. Lisaks näitab Wikipedia UVC, UVB ja UVA vahemike kohta alasid 100–280, 280–315, 315–400 nm.

Ultraviolettkiirgus, vaatamata oma väikestes kogustes bioloogilistele objektidele avaldatavale kasulikule mõjule, on samal ajal kõige ohtlikum kõigist muudest looduslikest laialt levinud muudest levikualadest kiirgustest.

Peamine looduslik UV-kiirguse allikas on päike. Kuid mitte kogu kiirgus ei jõua Maale, kuna see neeldub osoonikiht stratosfääris ja lühemas kui 200 nm piirkonnas on väga tugevalt õhuhapnik.

UVC neeldub peaaegu täielikult atmosfääris ja ei ulatu maapinnani. Seda vahemikku kasutavad bakteritsiidsed lambid. Liigne kokkupuude põhjustab sarvkesta kahjustusi ja lumepimedust ning tõsiseid näopõletusi.

UVB on UV-kiirguse kõige kahjulikum osa, kuna sellel on piisavalt energiat DNA kahjustamiseks. Atmosfäär ei imendu seda täielikult (läbib umbes 2%). See kiirgus on vajalik D-vitamiini tootmiseks (sünteesiks), kuid kahjulik mõju võib põhjustada põletusi, katarakti ja nahavähki. Seda osa kiirgusest neelab atmosfääriosoon, mille vähenemine on murettekitav.

UVA jõuab peaaegu täielikult Maani (99%). See vastutab päikesepõletuse eest, kuid liig põhjustab põletusi. Nagu UVB, on see vajalik D-vitamiini sünteesiks. Liigne kokkupuude põhjustab allasurumist immuunsussüsteem, naha jäikus ja katarakti teke. Selles vahemikus olevat kiirgust nimetatakse ka mustaks valguseks. Seda valgust näevad putukad ja linnud.

Alloleval joonisel on näiteks näha osooni kontsentratsiooni sõltuvus kõrgusest põhjalaiuskraadidel (kollane kõver) ja päikese ultraviolettkiirguse blokeerimise tase osooni poolt. UVC neeldub täielikult kuni 35 km kõrgusel. Samal ajal jõuab UVA peaaegu täielikult Maa pinnale, kuid see kiirgus praktiliselt ei kujuta endast ohtu. Osoon püüab kinni suurema osa UVB-kiirgusest, kuid osa jõuab ka Maani. Osoonikihi kahanemise korral kiiritab suurem osa sellest pinda ja põhjustab elusolendite geneetilisi kahjustusi.

Lühike loetelu elektromagnetlainete kasutusaladest UV-vahemikus.

• Kvaliteetne fotolitograafia elektroonikaseadmete, näiteks mikroprotsessorite ja mälukiipide tootmiseks.
• Kiudoptiliste elementide, eelkõige Braggi restide valmistamisel.
• Toodete, vee, õhu, esemete mikroobide desinfitseerimine (UVC).
• Must valgus (UVA) kohtuekspertiisis, kunstiteoste ekspertiisis, rahatähtede ehtsuse tuvastamisel (fluorestsentsnähtus).
• Kunstlik päevitus.
• Lasergraveerimine.
• Dermatoloogia.
• Hambaravi (täidiste fotopolümerisatsioon).

Inimtekkelised ultraviolettkiirguse allikad on:

Mitte-monokromaatiline: Erineva rõhu ja disainiga elavhõbedalahenduslambid.

Monokromaatiline:

1. Laserdioodid, mis põhinevad peamiselt GaN-l (väikese võimsusega), genereerivad peaaegu ultraviolettkiirgust;
2. Eksimerlaserid on väga võimsad ultraviolettkiirguse allikad. Nad kiirgavad nanosekundilisi (pikosekundeid ja mikrosekundeid) impulsse keskmise võimsusega mõnest vatist sadade vattideni. Tüüpilised lainepikkused jäävad vahemikku 157 nm (F2) kuni 351 nm (XeF);
3. Mõned tseeriumiga legeeritud tahkislaserid, näiteks Ce3+:LiCAF või Ce3+:LiLuF4, mida impulsseeritakse nanosekundiliste impulssidega;
4. Mõned kiudlaserid, näiteks neodüümiga legeeritud;
5. Mõned värvilaserid on võimelised kiirgama ultraviolettvalgust;
6. Ioon-argoonlaser, mis hoolimata asjaolust, et põhijooned asuvad optilises vahemikus, suudab genereerida pidevat kiirgust lainepikkustega 334 ja 351 nm, kuid väiksema võimsusega;
7. Lämmastiklaser kiirgab lainepikkusel 337 nm. Väga lihtne ja odav laser, töötab impulssrežiimis nanosekundilise impulsi kestusega ja mitme megavatise tippvõimsusega;
8. Nd:YAG laseri kolmiksagedused mittelineaarsetes kristallides;

Kirjandus:

1. Vikipeedia "Ultraviolett".

Me räägime sageli sellistest mõistetest nagu valgus, valgusallikad, kujutiste ja objektide värv, kuid me ei mõista täpselt, mis on valgus ja mis on värv. On aeg nende probleemidega tegeleda ja liikuda esindamiselt mõistmisele.

Oleme ümbritsetud

Olenemata sellest, kas me mõistame seda või mitte, oleme välismaailmaga pidevas suhtluses ja võtame selle mõju enda kanda erinevaid tegureid sellest maailmast. Näeme ümbritsevat ruumi, kuuleme pidevalt erinevatest allikatest pärit helisid, tunneme soojust ja külma, me ei märka, et oleme loodusliku taustkiirguse mõju all ja oleme pidevalt kiirgustsoonis, mis tuleb tohutult arvult. telemeetria-, raadio- ja telekommunikatsioonisignaalide allikatest. Peaaegu kõik meid ümbritsev kiirgab elektromagnetkiirgust. Elektromagnetkiirgus on elektromagnetlained, mida tekitavad erinevad kiirgavad objektid – laetud osakesed, aatomid, molekulid. Laineid iseloomustavad korduste sagedus, pikkus, intensiivsus ja mitmed muud omadused. Siin on vaid sissejuhatav näide. Põlevast tulest eralduv soojus on elektromagnetlaine, õigemini infrapunakiirgus ja väga suure intensiivsusega, me seda ei näe, aga tunneme. Arstid tegid röntgeni - kiiritati suure läbitungimisvõimega elektromagnetlainetega, kuid me ei tundnud ega näinud neid laineid. Mida elektrit ja kõik seadmed, mis selle mõju all töötavad, on elektromagnetkiirguse allikad, muidugi, te kõik teate. Kuid selles artiklis ma ei räägi teile elektromagnetilise kiirguse ja selle teooriast füüsiline olemus Ma proovin rohkem kui mina selge keel selgitada, mis on nähtav valgus ja kuidas kujuneb nähtavate objektide värvus. Hakkasin rääkima elektromagnetlainetest, et öelda teile kõige olulisem: valgus on elektromagnetlaine, mida kiirgab kuumutatud või ergastatud aine olek. Sellise aine rolli võivad mängida päike, hõõglamp, LED-taskulamp, tuleleek, mitmesugused keemilised reaktsioonid. Näiteid võib olla päris palju, võite ise neid palju tuua rohkem kui ma kirjutasin. Tuleks selgitada, et mõiste valgus all peame silmas nähtavat valgust. Kõike eelnevat saab esitada sellise pildi kujul (joonis 1).

Joonis 1 – nähtava kiirguse koht muude elektromagnetkiirguse liikide hulgas.

Joonis 1 nähtav kiirgus esitatud skaala kujul, mis koosneb erinevate värvide "segust". Nagu võite arvata, see ulatus. Laineline joon (siinuskõver) läbib kogu spektri (vasakult paremale) - see on elektromagnetlaine, mis peegeldab valguse olemust elektromagnetkiirgusena. Jämedalt öeldes on igasugune kiirgus laine. Röntgenikiirgus, ioniseerimine, raadioemissioon (raadiovastuvõtjad, televisiooni side) – see ei oma tähtsust, need kõik on elektromagnetlained, ainult igal kiirgusliigil on nende lainete erinev lainepikkus. Sinusoidne kõver on lihtsalt aja jooksul muutuva kiirgusenergia graafiline kujutis. See on kiiratud energia matemaatiline kirjeldus. Joonisel 1 näete ka seda, et kujutatud laine näib olevat vasakus nurgas veidi kokku surutud ja paremal laienenud. See viitab sellele, et sellel on erinevates piirkondades erinev pikkus. Lainepikkus on selle kahe külgneva tipu vaheline kaugus. Nähtava kiirguse (nähtava valguse) lainepikkus varieerub 380–780 nm (nanomeetrites). Nähtav valgus on vaid ühe väga pika elektromagnetlaine lüli.

Valgust värvini ja tagasi

Kooliajast tead, et kui panna klaasprisma päikesekiire teele, siis suurem osa valgust läbib klaasi ning teisel pool prismat on näha mitmevärvilised triibud. See tähendab, et algselt oli päikesevalgus - valge värvi kiir ja pärast prisma läbimist jagati see 7 uueks värviks. See viitab sellele, et valge valgus koosneb nendest seitsmest värvist. Pidage meeles, ma just ütlesin, et nähtav valgus (nähtav kiirgus) on elektromagnetlaine ja nii need mitmevärvilised triibud, mis ilmnesid pärast möödumist päikesekiir läbi prisma - on eraldi elektromagnetlained. See tähendab, et saadakse 7 uut elektromagnetlainet. Vaata joonist 2.

Joonis 2 – päikesekiire läbimine läbi prisma.

Igal lainel on oma pikkus. Näete, naaberlainete tipud ei kattu üksteisega: kuna punase värvi (punase laine) pikkus on umbes 625-740 nm, siis oranži värvi (oranž laine) pikkus on umbes 590-625 nm, sinine värvi (sinise laine) pikkus on 435-500 nm., ülejäänud 4 laine kohta ma arve ei anna, ma arvan, et saate olemusest aru. Iga laine on kiiratav valgusenergia, st punane laine kiirgab punast valgust, oranž laine oranži, roheline laine rohelist jne. Kui kõik seitse lainet kiirguvad korraga, näeme värvide spektrit. Kui nende lainete graafikud matemaatiliselt kokku liita, siis saame nähtava valguse elektromagnetlaine algse graafiku – saame valge valguse. Seega võib öelda, et ulatus nähtava valguse elektromagnetlaine summa erineva pikkusega lained, mis üksteise peale asetades annavad algse elektromagnetlaine. Spekter "näitab, millest laine koosneb". Lihtsamalt öeldes on nähtava valguse spekter värvide segu, mis moodustab valge valguse (värvi). Pean ütlema, et ka muud tüüpi elektromagnetkiirgusel (ioniseeriv, röntgeni-, infrapuna-, ultraviolettkiirgus jne) on oma spektrid.

Iga kiirgust saab esitada spektrina, kuigi selle koostises ei ole selliseid värvilisi jooni, kuna inimene ei näe muud tüüpi kiirgust. Nähtav kiirgus on ainus kiirgusliik, mida inimene näeb, mistõttu seda kiirgust nimetatakse nähtavaks. Teatud lainepikkuse energial ei ole aga iseenesest mingit värvi. Inimese elektromagnetkiirguse tajumine spektri nähtavas piirkonnas tuleneb asjaolust, et inimese võrkkestas on retseptoreid, mis suudavad sellele kiirgusele reageerida.

Kuid kas valge saame ainult seitsme põhivärvi lisamisega? Üldse mitte. Tulemusena teaduslikud uuringud ja praktiliste katsetega on leitud, et kõiki värve, mida inimsilm suudab tajuda, on võimalik saada vaid kolme põhivärvi segamisel. Kolm põhivärvi: punane, roheline, sinine. Kui neid kolme värvi segades saad peaaegu igasuguse värvi, siis valge! Vaadake joonisel 2 näidatud spektrit, spektril on selgelt näha kolm värvi: punane, roheline ja sinine. Just need värvid on RGB (Red Green Blue) värvimudeli aluseks.

Vaatame, kuidas see praktikas töötab. Võtame 3 valgusallikat (prožektorid) – punane, roheline ja sinine. Kõik need prožektorid kiirgavad ainult ühte teatud pikkusega elektromagnetlainet. Punane - vastab umbes 625-740 nm pikkuse elektromagnetlaine kiirgusele (kiire spekter koosneb ainult punasest), sinine kiirgab 435-500 nm lainet (kiire spekter koosneb ainult sinisest), roheline - 500- 565 nm (ainult kiire spektris roheline värv). Kolm erinevat lainet ja ei midagi muud, pole mitmevärvilist spektrit ja lisavärve. Nüüd suuname prožektorid nii, et nende valgusvihud kattuksid osaliselt üksteisega, nagu on näidatud joonisel 3.

Joonis 3 – punase, rohelise ja sinise värviga katmise tulemus.

Vaata, kohtades, kus valguskiired üksteisega ristuvad, on tekkinud uued valguskiired – uued värvid. Roheline ja punane moodustasid kollase, roheline ja sinine - tsüaan, sinine ja punane - magenta. Seega saab valguskiirte heledust muutes ja värve kombineerides saada väga erinevaid värvitoone ja värvivarjundeid. Pöörake tähelepanu rohelise, punase ja sinise ristumiskoha keskpunktile: keskel näete valget värvi. See, millest me hiljuti rääkisime. valge värv on kõigi värvide summa. See on "kõige tugevam värv" kõigist värvidest, mida me näeme. Valge vastand on must. Must värv on valguse täielik puudumine üldse. See tähendab, et seal, kus pole valgust, on pimedus, seal muutub kõik mustaks. Selle näiteks on joonis 4.

Joonis 4 – valguse emissiooni puudumine

Ma liigun kuidagi märkamatult valguse mõistest värvi mõiste juurde ja ma ei ütle teile midagi. On aeg selgeks teha. Oleme seda teada saanud valgus- see on kiirgus, mida kiirgab kuumutatud keha või ergastatud olekus olev aine. Valgusallika peamised parameetrid on lainepikkus ja valguse intensiivsus. Värv- See kvaliteediomadus see kiirgus, mis määratakse tekkiva visuaalse aistingu põhjal. Loomulikult sõltub värvi tajumine inimesest, tema füüsilisest ja psühholoogilisest seisundist. Kuid oletame, et tunnete end piisavalt hästi, lugedes seda artiklit ja saate eristada vikerkaare 7 värvi üksteisest. Märgin, et praegu räägime valguskiirguse värvist, mitte objektide värvist. Joonisel 5 on näidatud üksteisest sõltuvad värvi- ja valgusparameetrid.

Joonised 5 ja 6 – Värviparameetrite sõltuvus kiirgusallikast

On olemas põhilised värviomadused: toon, heledus (Brightness), heledus (Lightness), küllastus (Saturation).

Värvitoon (toon)

- See on värvi peamine omadus, mis määrab selle asukoha spektris. Pidage meeles meie 7 vikerkaarevärvi – teisisõnu 7 värvitooni. Punane värvitoon, oranž värvitoon, roheline värvitoon, sinine jne. Värvitoone võib olla päris palju, näitena tõin vikerkaare 7 värvi. Tuleb märkida, et sellised värvid nagu hall, valge, must, samuti nende värvide varjundid ei kuulu värvitooni mõiste alla, kuna need on erinevate värvitoonide segamise tulemus.

Heledus

- Funktsioon, mis näitab kui tugev kiirgab ühe või teise värvitooni (punane, kollane, violetne jne) valgusenergiat. Mis siis, kui see üldse ei kiirga? Kui see ei kiirga, siis see tähendab, et seda pole, aga energiat pole – valgust pole ja kus valgust pole, seal on must värv. Iga värv muutub heleduse maksimaalse vähenemise korral mustaks. Näiteks punase heleduse vähendamise kett: punane - helepunane - Burgundia - pruun - must. Maksimaalne heleduse suurendamine, näiteks sama punane värv, annab "maksimaalse punase värvi".

Kergus

– värvi (tooni) läheduse määr valgele. Iga värv muutub heleduse maksimaalse suurenemise korral valgeks. Näiteks: punane - karmiinpunane - roosa - kahvaturoosa - valge.

Küllastus

– värvi lähedase astme määr hallile. Hall on vahepealne värv valge ja musta vahel. Hall värvus tekib segamisel võrdne punase, rohelise, sinise kogused kiirgusallikate heleduse vähenemisega 50%. Küllastus muutub ebaproportsionaalselt, st küllastuse viimine miinimumini ei tähenda, et allika heledus väheneks 50%-ni. Kui värv on juba hallist tumedam, muutub see küllastuse vähendamisel veelgi tumedamaks ja veelgi vähenedes muutub see täiesti mustaks.

Värvimudeli HSB (muidu nimetatakse HCV-ks) aluseks on sellised värviomadused nagu toon (toon), heledus (Brightness) ja küllastus (Saturation).

Nende värviomaduste mõistmiseks vaadake Adobe Photoshopi graafikaredaktori värvipaletti joonisel 7.

Joonis 7 – Adobe Photoshopi värvivalija

Pilti tähelepanelikult vaadates leiate väikese ringi, mis asub paleti ülemises paremas nurgas. See ring näitab, milline värv on värvipaletis valitud, meie puhul on see punane. Hakkame seda välja mõtlema. Kõigepealt vaatame numbreid ja tähti, mis asuvad pildi paremal poolel. Need on HSB värvimudeli parameetrid. Ülemine täht on H (toon, värvitoon). See määrab värvi asukoha spektris. Väärtus 0 kraadi tähendab, et see on värviratta kõrgeim (või madalaim) punkt – see tähendab, et see on punane. Ring on jagatud 360 kraadiks, st. Selgub, et sellel on 360 värvitooni. Järgmine täht on S (küllastus, küllastus). Meil on väärtus 100% - see tähendab, et värv "pressitakse" värvipaleti paremasse serva ja sellel on maksimaalne võimalik küllastus. Seejärel tuleb B-täht (heledus, heledus) – see näitab, kui kõrgel on punkt värvipaletil ja iseloomustab värvi intensiivsust. Väärtus 100% näitab, et värvi intensiivsus on maksimaalne ja punkt on "vajutatud" paleti ülemisse serva. Tähed R(punane), G(roheline), B(sinine) on RGB mudeli kolm värvikanalit (punane, roheline, sinine). Igas neist tähistab igaüks numbrit, mis näitab kanali värvi hulka. Tuletage meelde joonise 3 prožektori näidet, kui saime aru, et kolme valguskiire segamisel saab saada mis tahes värvi. Kirjutades igale kanalile arvandmed, määrame värvi üheselt. Meie puhul on 8-bitine kanal ja numbrid vahemikus 0 kuni 255. R, G, B kanalite numbrid näitavad valguse intensiivsust (värvi heledust). Meil on R-kanali väärtus 255, mis tähendab, et see on puhas punane värv ja sellel on maksimaalne heledus. Kanalid G ja B on nullid, mis tähendab roheliste ja siniste värvide täielikku puudumist. Kõige alumises veerus näete koodikombinatsiooni #ff0000 - see on värvikood. Igal paleti värvil on oma kuueteistkümnendkood, mis määrab värvi. Seal on suurepärane artikkel Värvusteooria numbrites, milles autor räägib, kuidas kuueteistkümnendkoodi järgi värvi määrata.
Joonisel on näha ka läbikriipsutatud arvväärtuste väljad tähtedega "lab" ja "CMYK". Need on 2 värviruumi, mille järgi saab ka värve iseloomustada, need on üldiselt eraldi vestlus ja edasi see etapp pole vaja neisse süveneda, kuni pole RGB-st aru saanud.
Saate avada Adobe Photoshopi värvipaleti ja mängida värviväärtustega väljadel RGB ja HSB. Märkate, et R-, G- ja B-kanalite arvväärtuste muutmine muudab H-, S- ja B-kanalite arvväärtusi.

Objekti värv

On aeg rääkida sellest, kuidas juhtub, et meid ümbritsevad objektid võtavad oma värvi ja miks see muutub nende objektide erineva valgustusega.

Objekti saab näha ainult siis, kui see peegeldab või läbib valgust. Kui objekt on peaaegu täielikult neelab langev valgus, siis objekt võtab must värv. Ja kui objekt peegeldab peaaegu kogu langeva valguse võtab see vastu valge värv. Seega võime kohe järeldada, et objekti värvi määrab number neeldunud ja peegeldunud valgus millega seda objekti valgustatakse. Valguse peegeldamise ja neelamise võime määrab aine molekulaarstruktuur ehk teisisõnu objekti füüsikalised omadused. Objekti värv "ei ole sellele omane olemuselt"! Oma olemuselt sisaldab füüsikalised omadused: peegeldab ja neelab.

Objekti värvus ja kiirgusallika värvus on omavahel lahutamatult seotud ning seda seost kirjeldavad kolm tingimust.

- Esimene tingimus: Objekt saab värvi omandada ainult valgusallika olemasolul. Kui pole valgust, pole ka värvi! Purgis olev punane värv näeb must välja. Pimedas ruumis me ei näe ega erista värve, sest neid pole. Kogu ümbritsev ruum ja selles olevad objektid on musta värvi.

- Teine tingimus: Objekti värvus sõltub valgusallika värvist. Kui valgusallikaks on punane LED, on kõik selle valgusega valgustatud objektid ainult punase, musta ja halli värviga.

- Ja lõpuks kolmas tingimus: Objekti värvus sõltub objekti moodustava aine molekulaarstruktuurist.

Roheline rohi tundub meile roheline, sest valge valgusega valgustades neelab see spektri punase ja sinise lainepikkuse ning peegeldab rohelist lainepikkust (joonis 8).

Joonis 8 - Spektri rohelise laine peegeldus

Joonisel 9 kujutatud banaanid näevad kollased välja, kuna peegeldavad laineid, mis asuvad spektri kollases piirkonnas (kollane spektrilaine) ja neelavad kõik teised spektri lainepikkused.

Joonis 9 – spektri kollase laine peegeldus

Joonisel 10 näidatud koer on valge. Valge värv on spektri kõigi lainete peegelduse tulemus.

Joonis 10 – Spektri kõigi lainete peegeldus

Objekti värv on spektri peegeldunud laine värv. Nii omandavad objektid värvi, mida me näeme.

Järgmises artiklis räägime uuest värviomadusest -