Довжина хвилі світла: що це таке і як її виміряти

Довжина хвилі – одна з найважливіших характеристик будь-якого електромагнітного випромінювання. Для видимого світла довжина хвилі визначає його колір. Але що таке довжина хвилі світла та як її виміряти? Давайте розберемося.

Визначення довжини хвилі світла

Довжина хвилі світла - це відстань, де світлова хвиля проходить повний цикл коливань. Інакше кажучи, це відстань між двома найближчими точками хвилі, що вагаються в одній фазі.

Математично довжина хвилі пов'язана зі швидкістю світла c і ​​частотою коливань такою формулою:

Де λ – довжина хвилі, c – швидкість світла, ν – частота.

У СІ довжина хвилі вимірюється за метри. Для видимого світла вона лежить у діапазоні від 380 до 780 нанометрів.

Історичні способи вимірювання довжини хвилі

Перші спроби виміряти довжину хвилі світла робилися ще XVII столітті.

У 1676 році датський астроном Оле Ремер спостерігав затемнення супутника Юпітера Іо. Він зазначив, що моменти затемнень зміщуються залежно від положення Землі на орбіті. Ремер припустив, що це з кінцевою швидкістю світла. З огляду на затримки, він оцінив швидкість світла, і, знаючи відстань між Землею і Юпітером, розрахував довжину хвилі. Отримане ним значення становило близько 600 нм, що досить близько до істинного.

У 1849 році французький фізик Фізо розробив метод вимірювання довжини хвилі за допомогою обертового зубчастого диска. Він посилав світловий промінь у дзеркало та назад, пропускаючи його через щілини диска. За певної швидкості обертання промінь проходив у сусідні щілини. Знаючи швидкість, відстань та кількість зубів, Фізо обчислив довжину хвилі світла, отримавши значення близько 430 нм.

У XIX столітті точність вимірювань довжини хвилі світла значно зросла завдяки роботам Майкельсона, який використовував метод дзеркала, що обертається. До 1926 він досяг точності 4 нм. Сучасні методи дозволяють виміряти довжину хвилі з похибкою до 0,01 нм і менше.

Залежність властивостей світла від довжини хвилі

Довжина хвилі світла визначає багато його важливих властивостей. Розглянемо основні їх:

• Довжина хвилі світла визначає його колір. Короткі довжини хвиль відповідають фіолетовому та синьому кольору, великі – червоному та інфрачервоному.
• Довжина хвилі впливає на кут дифракції та інтерференцію світла. Це використовується в дифракційних ґратах для аналізу спектра.
• Довжина хвилі обмежує роздільну здатність оптичних приладів через дифракційні ефекти.

Таким чином, знання точного значення довжини хвилі критично важливе для розуміння властивостей світла та оптичних явищ. У наступних розділах ми розглянемо, як довжина хвилі світла змінюється під час переходу між середовищами як і її можна виміряти практично.

Зміна довжини хвилі світла під час переходу між середовищами

Коли світло проходить з одного середовища в інше, наприклад, з повітря у воду, довжина його хвилі змінюється. Чому це відбувається?

Справа в тому, що швидкість світла в різних середовищах є різною. Вона завжди менша за швидкість світла у вакуумі. При переході між середовищами частота світла залишається незмінною, а довжина хвилі обчислюється за такою формулою:

Так як швидкість світла c зменшується, а частота постійна, довжина хвилі λ повинна зменшитися.

Ступінь зміни довжини хвилі залежить від співвідношення показників заломлення середовищ. Чим більша різниця у показниках заломлення, тим сильніше змінюється довжина хвилі.

Практичний вимір довжини хвилі світла

Як на практиці можна виміряти довжину хвилі світла? Розглянемо основні методи:

1. Використання дифракційної решітки. При дифракції на ґратах під різними кутами проходить світло з різною довжиною хвилі. Знаючи параметри ґрат, можна обчислити довжину хвилі.
2. Методи інтерференції. Наприклад, за допомогою інтерферометрів Майкельсона чи Фабрі-Перо.
3. Спектральні прилади на кшталт спектрометрів. Вони також ґрунтуються на явищах дифракції та інтерференції.
4. Використання лазерів з точно відомою довжиною хвилі для порівняння.

Сучасні методи дозволяють досягти похибки вимірювання близько 0,01 нм та краще.

Довжина хвилі в різних діапазонах спектру

Порівняємо типові довжини хвиль випромінювання в різних діапазонах електромагнітного спектру.

Як видно, довжини хвиль варіюються на багато порядків залежно від частоти випромінювання. Для кожного діапазону є свої методи вимірювання довжини хвилі.

Цікаві факти про довжину хвилі

На закінчення наведемо кілька цікавих фактів про довжину хвилі світла.

• Найкоротші довжини хвиль, отримані у земних лабораторіях, становлять близько 100 атометрів (10^-16 м).
• В астрономії спостерігалися гамма-сплески з довжинами хвиль близько 10-20 м і менше.
• До 1983 метр визначався через довжину хвилі криптону. Тепер це відстань, що проходить світлом за 1/299792458 секунд.

Знаючи довжину хвилі світла, ми можемо глибше зрозуміти дивовижний світ оптики!

Роль довжини хвилі в оптичних явищах

Довжина хвилі відіграє ключову роль багатьох оптичних явищах. Розглянемо деякі приклади.

Дифракція Фраунгофера

При дифракції світла на щілини спостерігається розсіювання променів та поява інтерференційної картини. Кути дифракційних максимумів визначаються співвідношенням:

Де θ – кут дифракції, λ – довжина хвилі, d – ширина щілини, n – номер максимуму.

Дисперсія світла

При проходженні світла через призму чи дифракційну решітку спостерігається розкладання світла спектр. Це називається дисперсією і також залежить від довжини хвилі.

Дифракційні грати

У дифракційних ґратах світло різних довжин хвиль дифрагує під різними кутами. Це дозволяє розкласти світло на спектр та виміряти довжину хвилі.

Роздільна здатність оптики

Через дифракцію світла неможливо отримати ідеально чітке зображення точки. Це обмежує роздільну здатність мікроскопів, телескопів та інших оптичних приладів. Гранична кутова роздільна здатність залежить від довжини хвилі.

Застосування знань про довжину хвилі

Розуміння ролі довжини хвилі дозволяє застосовувати це знання у науці та техніці.

Спектральний аналіз

Вимірюючи довжини хвиль у спектрі, можна визначити склад та властивості речовин. Це використовується в астрофізиці, хімії, медицині.

Створення лазерів

Лазери генерують когерентне монохроматичне світло з точно заданою довжиною хвилі. Це досягається завдяки резонаторам оптичних мод.

Оптичний зв'язок

В оптичних лініях зв'язку передача даних здійснюється за допомогою модуляції світла. Знання довжини хвилі дає змогу оптимізувати параметри передачі.

Таким чином, знання про довжину хвилі світла мають численні застосування практично.

Що таке видиме світло?

Звісно, ​​все має бути не так.Світло спантеличує найкращі уми протягом століть, але знакові відкриття, здійснені за останні 150 років, поступово відкривали завісу таємниці над цією загадкою. Тепер ми більш-менш розуміємо, що це таке.

Фізики сучасності не тільки осягають природу світла, а й намагаються керувати їй з безпрецедентною точністю — і отже, світло дуже скоро можна змусити працювати найдивовижнішим способом. З цієї причини Організація Об'єднаних Націй проголосила 2015 Міжнародним роком Світу.

Світло можна описати усілякими способами. Але почати варто з цього: світло це форма випромінювання (радіації). І в цьому порівнянні є сенс. Ми знаємо, що надлишок сонячного світла може спричинити рак шкіри. Ми також знаємо, що радіаційне опромінення може спричинити ризик розвитку деяких форм раку; неважко провести паралелі.

Світло буває різним, і іноді воно може завдати шкоди

Але не всі форми випромінювання однакові. Наприкінці 19 століття вчені змогли визначити точну суть світлового випромінювання. І що найдивніше, це відкриття прийшло не в процесі вивчення світла, а вийшло з десятиліть роботи над природою електрики та магнетизму.

Як вчені вивчали світло

Електрика та магнетизм здаються зовсім різними речами. Але вчені на зразок Ганса Християна Ерстеда та Майкла Фарадея встановили, що ті глибоко переплітаються. Ерстед виявив, що електричний струм, що проходить через провід, відхиляє голку магнітного компасу. Тим часом Фарадей виявив, що переміщення магніту поблизу проводу може генерувати електричний струм у проводі.

Математики того дня використовували ці спостереження для створення теорії, що описує це дивне нове явище, яке вони назвали "електромагнетизм".Але тільки Джеймс Клерк Максвелл зміг описати повну картину.

Внесок Максвелла в науку важко переоцінити. Альберт Ейнштейн, який надихався Максвеллом, казав, що той змінив світ назавжди. Серед інших речей його обчислення допомогли нам зрозуміти, що таке світло.

Максвелл показав, що електричні та магнітні поля пересуваються у вигляді хвиль, і ці хвилі рухаються зі швидкістю світла. Це дозволило Максвеллу передбачити, що світло саме собою переноситься електромагнітними хвилями — і це означає, що світло є формою електромагнітного випромінювання.

Наприкінці 1880-х, за кілька років після смерті Максвелла, німецький фізик Генріх Герц першим офіційно продемонстрував, що теоретична концепція електромагнітної хвилі Максвелла була вірною.

«Я впевнений, що якби Максвелл і Герц жили в епоху Нобелівської премії, вони точно одну отримали б», — каже Грем Холл з Університету Абердіна у Великій Британії — де працював Максвелл наприкінці 1850-х.

Максвел займає місце в анналах науки про світло з іншої, більш практичної причини. В 1861 він оприлюднив першу стійку кольорову фотографію, отриману з використанням системи триколірного фільтра, яка заклала основу для багатьох форм кольорової фотографії сьогодні.

Світло з погляду фізики

З погляду фізики, світло проявляє себе подвійно:

1. Як електромагнітна хвиля (хвильова теорія світла).
2. Як потік частинок (корпускулярна чи емісійна теорія).

Згідно з першою теорією, світло являє собою електромагнітне випромінювання (подібно до радіохвиль). Друга теорія стверджує, що світлове випромінювання – потік частинок, що мають імпульс (подібно до кульок, що летять у просторі).

Вперше електромагнітну теорію, яка пояснює деякі властивості та ефекти, запропонував Максвелл. Надалі цей напрямок був розвинений Юнгом і Френелем.

На рубежі 19 та 20 століть з'ясувалося, що не всі явища можна пояснити за допомогою хвильової теорії. У деяких ефектах світло проявляло себе, як потік частинок. Ці частки назвали фотонами. Світлове випромінювання знову почали розглядати із цього боку. Прихильником корпускулярної теорії був і Альберт Ейнштейн.

За сучасними уявленнями, обидві ці теорії перебувають над протиріччі, але доповнюють одне одного. Деякі світлові явища пояснюються з погляду хвильової теорії, деякі – з погляду корпускулярної.

Корпускулярно-хвильовий дуалізм світлового випромінювання

Наприклад, з погляду хвильової теорії пояснюють відмінність кольорів, що сприймаються оком, а також такі явища, як дифракція та інтерференція. Однак закони геометричної оптики простіше та логічніше пояснювати за допомогою корпускулярної теорії.

Деякі фізичні явища (наприклад, тиск світла) пояснюють з погляду як однієї, і іншої теорії.

З чого складається світло

Згідно з сучасними уявленнями, світло складається з частинок - фотонів (рідше використовується назва світлові кванти). Цю назву ввів американець Гілберт Ньютон Льюїс. Випромінювання світла джерелом зводиться до викиду великої кількості фотонів.

З погляду сучасної фізики, фотон немає розмірів, внутрішньої структури, і навіть маси спокою. Останнє означає, що частка світла може існувати лише рухаючись зі швидкістю світла – близько 300 000 км/с. Ця швидкість постійна у будь-якій системі відліку, якщо при цьому фотон рухається у вакуумі.При попаданні на непрозорий фізичний об'єкт світловий квант або відбивається, або поглинається. Фотон є електрично нейтральною частинкою, тобто його заряд дорівнює нулю.

Як рухається світло

Деякі вважали, що світло рухається у формі хвиль чи брижів, через повітря або загадковий «ефір». Інші думали, що ця хвильова модель є помилковою, і вважали світло потоком крихітних частинок. Ньютон схилявся до другої думки, особливо після серії експериментів, які він провів зі світлом та дзеркалами.

Він зрозумів, що промені світла підпорядковуються суворим геометричним правилам. Промінь світла, відбитий у дзеркалі, веде себе подібно до кульки, кинутої прямо в дзеркало. Хвилі не обов'язково рухатимуться по цих передбачуваних прямих лініях, припустив Ньютон, тому світло повинне переноситися деякою формою крихітних безмасових частинок.

Проблема в тому, що були однаково переконливі докази того, що світло є хвилею. Одна з найнаочніших демонстрацій була проведена в 1801 році. Експеримент із подвійною щілиною Томаса Юнга, в принципі, можна провести самостійно вдома.

Візьміть лист товстого картону і акуратно проробіть у ньому два тонкі вертикальні розрізи. Потім візьміть джерело «когерентного» світла, яке випромінюватиме світло лише певної довжини хвилі: лазер відмінно підійде. Потім направте світло на дві щілини, щоб проходячи їх, він падав на іншу поверхню.

Ви очікуєте побачити на другій поверхні дві яскраві вертикальні лінії на тих місцях, де світло пройшло через щілини. Але коли Юнг провів експеримент, він побачив послідовність світлих і темних ліній, як на штрих-коді.

Коли світло проходить через тонкі щілини, воно поводиться подібно до водяних хвиль, які проходять через вузький отвір: вони розсіюються і поширюються у формі напівсферичної брижів.

Коли це світло проходить через дві щілини, кожна хвиля гасить іншу, утворюючи темні ділянки. Коли ж бриж сходиться, вона доповнюється, утворюючи яскраві вертикальні лінії. Експеримент Юнга буквально підтвердив хвильову модель, тому Максвелл вдягнув цю ідею у тверду математичну форму. Світло – це хвиля.

Але потім відбулася квантова революція.

Основні характеристики та властивості світла

Так як світло є електромагнітним випромінюванням (подібно до радіохвиль, тільки з дуже високою частотою), він має ті ж характеристики, що і будь-який коливальний процес:

В оптиці, як і інших розділах фізики, для довжини хвилі світла застосовується буква λ, а частота світла позначається як загальноприйнятою латинської буквою f, і грецької буквою ν (ню).

Замість частоти світла для видимого випромінювання зручніше використовувати довжину хвилі, що з частотою співвідношенням λ=с/ν, де з – швидкість світла метрів на секунду. Чим вища частота, тим менша довжина хвилі.

Переважна більшість джерел світла випускають величезну кількість фотонів з фазою, що хаотично змінюється. І лише лазер «видає» відрізки світлових хвиль («цуги»), що у одній фазі. І тут говорять про когерентності випромінювання.

Якщо вам потрібні докладніші докази того, наскільки суб'єктивне наше сприйняття кольору, згадайте веселку. Більшість людей знають, що спектр світла містить сім основних кольорів: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий.У нас навіть є зручні прислів'я та приказки про мисливців, які бажають знати місцезнаходження фазану. Подивіться на гарну веселку і спробуйте розглянути усі сім. Не вдалося навіть Ньютону. Вчені підозрюють, що вчений розділив веселку на сім кольорів, оскільки число «сім» було дуже важливим для стародавнього світу: сім нот, сім днів тижня тощо. п.

Спектр

Людське око сприймає світло різної довжини хвилі як враження різних кольорів (рис. 1).

• фіолетовий від 380 нм до 436 нм;
• синій від 436 нм до 495 нм;
• зелений від 495 нм до 566 нм;
• жовтий від 566 нм до 589 нм;
• помаранчевий 589 нм - 627 нм;
• червоний від 627 нм до 780 нм.

Мал. 1. Спектр видимого світла

Біле світло - це суміш усіх кольорів. Ви можете побачити це, розклавши світло у призмі або подивившись на веселку, яка виникає внаслідок дисперсії білого світла на краплинках води у хмарах.

Як виходить, що ми бачимо світ у фарбах? Коли біле світло падає на тіло, частина випромінювання поглинається, а частина відбивається від його поверхні. Якщо тіло поглинає світло від червоного до зеленого і відбиває синє та фіолетове світло, то при розгляді у білому світлі воно матиме відтінок синього або фіолетового, залежно від співвідношення цих кольорів у відбитому світлі.

Видиме світло лише злегка поглинається як атмосферою Землі, і водою. Ця особливість є надзвичайно важливою для життя на Землі. Йому ми зобов'язані не тільки здатністю бачити навколишній простір, але й самим походженням життя на Землі. Життя не могло б існувати без фотосинтезу, для якого необхідне світло.

Світло має хвильову природу, тобто. він схильний до різних фізичних явищ, характерних для хвиль, таким як дифракція або інтерференція.Але водночас має корпускулярну природу — він складається з фотонів, елементарних частинок з нульовим зарядом і масою спокою. Відсутність маси спокою означає, що фотон немає у стані спокою, може рухатися лише зі швидкістю світла.

Енергія фотона прямо пропорційна частоті хвилі і обернено пропорційна довжині електромагнітної хвилі:

E = h * ν = ( h * c ) / λ, де

де ν – частота хвилі, λ – довжина хвилі, c = 3 * 108 – швидкість світла, h – постійна Планка, h = 6,63 * 10-34 Дж * с = 4,14 * 10-15 е · c.

Змішуючи разом червоні, сині та зелені промені світла, можна отримати будь-який колір. Змішування світла рівної інтенсивності цих трьох кольорів дає біле світло (рис. 2). Змінюючи пропорцію кожного кольору, можна отримати інший колір. Явище створення нових кольорів шляхом накладання променів видимого світла різної довжини називається адитивним синтезом.

Буде цікаво➡ Що таке світлодіодна (LED) лампа? Як вибрати світлодіодну лампу для дому: основні параметри

Мал. 2. Адитивний синтез кольору

Чутливість людського ока до квітів обумовлена ​​наявністю у сітківці трьох типів фоторецепторів, які називають колбочками. Кожен тип колб чутливий до різних кольорів світла: червоного, зеленого та синього. Залежно від співвідношення цих трьох кольорів, що реєструються колбами, у мозку формується враження про отриманий колір.

Центр області видимого світла знаходиться на довжині хвилі близько 555 нм, що відповідає жовто-зеленому кольору. До світла цього кольору чутливість ока найвища. Крива чутливості очі прагне нулю як у довгохвильової, і на короткохвильовій стороні (рис. 3).

Мал. 3. Чутливість очей до світла різної довжини хвилі

Усі сучасні монітори, телевізори, цифрові камери та подібні пристрої працюють за принципом адитивного змішування кольорів. Комбінуючи кольори RGB (червоний, зелений, синій) у будь-якій кількості комбінацій, можна отримати широкий спектр похідних кольорів на екрані.

Джерелом видимого світла може бути полум'я свічки, газ у люмінесцентній лампі або запалена лампочка, а також об'єкт, що відображає сонячне світло.

Поняття видиме і невидиме світло

Світлом називають електромагнітне випромінювання, що лежить в оптичному діапазоні, розташованому на ділянці частот від 150 гігагерц (ГГц) до 100 петагерц (ПГц). Це відповідає довжинам хвиль від 2 мм до 4 нм.

Але людське око здатне сприймати лише частину цієї ділянки з частотами, що лежать у межах 400-800 ТГц (довжини хвиль 760 – 380 нм). Ця ділянка спектра і називається видимим світлом.

Кордони видимого світла досить умовні. Вони визначаються індивідуально кожної людини.

Деякі тварини і комахи можуть бачити деякі ділянки видимого кольору, розрізняються людиною. Так, око кішки малочутливе до квітів довгохвильової ділянки, що містить червоні та жовті відтінки. Але вони можуть бачити світіння на початку ультрафіолетового сектора, недоступне людям.

Насправді світло займає невелику ділянку в загальному спектрі електромагнітних коливань, але вона має цілком певні властивості. Це дозволило виділити науку про світло та його властивості в окрему галузь фізики – оптику.

Розташування ділянки видимого світла на шкалі частот та довжин хвиль електромагнітних коливань.

Говорити про те, що світло має першовідкривач, некоректно.Вивчення оптичних явищ почалося ще в Античній Греції (принаймні перші згадки про досліди дійшли з тих часів). Із відносно сучасних учених, які заклали основи нинішньої оптики, слід згадати про Ісаака Ньютона. Він виклав результати своїх досліджень у трактаті «Оптика, або трактат про відображення, заломлення, згинання та кольори світла». Англійський вчений вперше ввів поняття спектра стосовно кольорової гами.

Кількість основних кольорів за Ньютоном – сім – збігається з кількістю музичних нот. Англійський вчений був переконаний у зв'язку між кольорами, музикою та фізичними об'єктами.

Ньютон показав, що багато відтінків можна отримати, змішуючи різні кольори між собою. Вважається також, що він висунув гіпотезу про корпускулярну природу світлового випромінювання. З іншого боку, на першому етапі наукових досліджень сер Ісаак Ньютон був прихильником емісійної теорії світла, проте через певний період він схилився до думки, що світло є хвилями.

Колірне коло Ньютона

Дещо пізніше свою працю «Теорія квітів» видав німецький вчений і поет Йоганн Гете. Ця монографія стала серйозним внеском у розвиток оптики як науки. Відмінність підходу Гете від дослідів Ньютона у цьому, що він спочатку не змішував кольори, а розкладав їх у вигляді скляних призм.

Колір Гете

Як вчені використовують світло

Деякі фізики намагаються використати світло для створення шифрованих каналів зв'язку, для грошових переказів, наприклад. Для них є сенс думати про світло як про частинки. Виною всьому дивна природа квантової фізики. Дві фундаментальні частинки, як пара фотонів, можуть бути «заплутані».Це означає, що вони матимуть спільні властивості незалежно від того, наскільки далекі будуть один від одного, тому їх можна використовувати для передачі між двома точками на Землі.

Ще одна особливість цієї заплутаності у тому, що квантовий стан фотонів змінюється, коли їх зчитують. Це означає, що якщо хтось спробує підслухати зашифрований канал, теоретично, він відразу видасть свою присутність.

Інші, як Гулільмакіс, використовують світло в електроніці. Їм корисніше уявляти світло у вигляді серії хвиль, які можна приручити та контролювати. Сучасні пристрої під назвою "синтесайзери світлового поля" можуть зводити світлові хвилі в ідеальній синхронності один з одним. В результаті вони створюють світлові імпульси, які більш інтенсивні, короткочасні та спрямовані, ніж світло звичайної лампи.

За останні 15 років ці пристрої навчилися використовувати для приручення світла з надзвичайним ступенем. У 2004 році Гулільмакіс та його колеги навчилися виробляти неймовірно короткі імпульси рентгенівського випромінювання. Кожен імпульс тривав всього 250 аттосекунд, або 250 квінтильйонних секунд.

Використовуючи ці крихітні імпульси як спалах фотоапарата, вони змогли зробити знімки окремих хвиль видимого світла, які коливаються набагато повільніше. Вони буквально зробили знімки світла, що рухається.

"Ще з часів Максвелла ми знали, що світло - це електромагнітне поле, що осцилює, але ніхто навіть і подумати не міг, що ми можемо зробити знімки осцилюючого світла", - говорить Гулільмакіс.

Спостереження за цими окремими хвилями світла стало першим кроком у напрямку управління і зміни світла, говорить він, подібно до того, як ми змінюємо радіохвилі для перенесення радіо- та телевізійних сигналів.

Сто років тому фотоелектричний ефект показав, що видиме світло впливає на електрони у металі. Гулільмакіс каже, що має бути можливість точно контролювати ці електрони, використовуючи хвилі видимого світла, змінені таким чином, щоб взаємодіяти з металом чітко певним чином. "Ми можемо керувати світлом і за його допомогою керувати матерією", - говорить він.

Як можна зрозуміти, світло це дуже складне явище

Це може зробити революцію в електроніці, призвести до нового покоління оптичних комп'ютерів, які будуть меншими і швидшими за наші. «Ми зможемо рухати електронами як заманеться, створюючи електричні струми всередині твердих речовин за допомогою світла, а не як у звичайній електроніці».

Втім, нічого нового. Життя використовувало світло ще з того часу, коли перші примітивні організми розвинули світлочутливі тканини. Очі людей уловлюють фотони видимого світла, ми використовуємо їх для вивчення навколишнього світу. Сучасні технології ще далі запроваджують цю ідею. У 2014 році Нобелівську премію з хімії було присуджено дослідникам, які побудували настільки потужний світловий мікроскоп, що він вважався фізично неможливим. Виявилося, що якщо постаратися, світло може показати нам речі, які ми думали, ніколи не побачимо.

Довжини хвиль видимого світла

Деякі люди можуть бачити далі в ультрафіолетовому та інфрачервоному діапазонах, ніж інші, тому межі видимого світла червоного та фіолетового нечітко визначені.Крім того, хороше бачення одного кінця спектру не обов'язково означає, що ви добре бачите інший кінець спектру. Ви можете перевірити себе за допомогою призми та аркуша паперу. веселки з іншими.

Довжини хвиль видимого світла:

• Фіолетовий: 380-450 нм (частота 688-789 ТГц)
• Синій: 450–495 нм
• Зелений: 495–570 нм
• Жовтий: 570–590 нм
• Помаранчевий: 590–620 нм.
• Червоний: 620-750 нм (частота 400-484 ТГц)

Фіолетове світло має найкоротшу довжину хвилі, що означає, що у нього найвища частота та енергія.

Особливий випадок індиго

Колір індиго не має довжини хвилі. Якщо вам потрібно число, це близько 445 нанометрів, але воно не з'являється на більшості спектрів. у своїй книзі "Оптика" 1671 року. Він розділив спектр на сім частин - червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій, індиго та фіолетовий – відповідно до грецьких софістів, щоб зв'язати кольори з днями тижня, музичними нотами та відомими об'єктами сонячного світла.

Отже, спектр спочатку був описаний сімома кольорами, але більшість людей, навіть якщо вони добре бачать колір, не можуть відрізнити індиго від синього або фіолетового. У сучасному спектрі зазвичай немає індиго. , які ми визначаємо довжинами хвиль. Наприклад, індиго Ньютона – це сучасний синій, яке синій відповідає кольору, який ми називаємо. блакитним..Ваш синій такий самий, як мій синій? Можливо, але може бути не таким, як у Ньютона.

Видиме світло та земна атмосфера

Видиме світло пробивається крізь оптичне вікно. Це "місце" в електромагнітному спектрі, що пропускає хвилі без опору. Як приклад можна згадати, що повітряний шар розсіює блакитний краще за червоний, тому небеса здаються нам синіми.

Оптичне вікно також називають видимим, оскільки воно перекриває діапазон, доступний людині. Це невипадково. Наші пращури розвинули бачення, здатне використовувати величезне різноманіття довжин хвиль.

Завдяки наявності оптичного вікна ми можемо насолоджуватися м'якими температурними умовами. Функція сонячної яскравості досягає максимуму у видимому діапазоні, що переміщається, не залежно від оптичного вікна. Саме тому поверхня нагрівається.

Чому рентгенівське проміння це не світло

Цікаво, однак, що якщо довжини хвиль стають ще коротшими або довшими, ми перестаємо називати їх «світлом». За межами ультрафіолетового, електромагнітні хвилі можуть бути коротшими за 100 нм. Це царство рентгенівських та гамма-променів. Ви коли-небудь чули, щоб рентгенівське проміння називали формою світла?

Вчений ніколи не назве рентгенівське проміння світлом

"Вчений не скаже "я просвічую об'єкт рентгенівським світлом". Він скаже «я використовую рентгенівське проміння», — каже Гулільмакіс.

Тим часом за межами інфрачервоних і електромагнітних довжин хвилі витягуються до 1 см і навіть до тисяч кілометрів. Такі електромагнітні хвилі отримали назви мікрохвиль або радіохвиль. Комусь може здатися дивним сприймати радіохвилі як світло.

«Немає особливої ​​фізичної різниці між радіохвилями та видимим світлом з погляду фізики, – каже Гулільмакіс. — Ви описуватимете їх одними й тими ж рівняннями та математикою». Тільки наше повсякденне сприйняття розрізняє їх.

Таким чином, ми отримуємо інше визначення світла. Це дуже тонкий спектр електромагнітного випромінювання, яке можуть бачити наші очі. Іншими словами, світло – це суб'єктивний ярлик, який ми використовуємо лише внаслідок обмеженості наших органів чуття.