Viditelné spektrum - Visible spectrum - Wikipedia

"Barevné spektrum" přeadresuje tady. Album The Dear Hunter viz Barevné spektrum.
Bílý světlo je rozptýlené podle a hranol do barev viditelného spektra.
Laser paprsky s viditelným spektrem

The viditelné spektrum je část elektromagnetické spektrum to je viditelné do lidské oko. Elektromagnetická radiace v tomto rozsahu vlnové délky je nazýván viditelné světlo nebo jednoduše světlo. Typický lidské oko bude reagovat na vlnové délky od asi 380 do 750 nanometry.[1] Pokud jde o frekvenci, odpovídá to pásmu v blízkosti 400–790THz.

Spektrum neobsahuje všechny barvy že člověk vizuální systém může rozlišovat. Nenasycené barvy jako růžový nebo nachový variace jako purpurová například chybí, protože je lze vyrobit pouze ze směsi několika vlnových délek. Také se nazývají barvy obsahující pouze jednu vlnovou délku čisté barvy nebo spektrální barvy.

Viditelné vlnové délky procházejí z velké části neoslabené Atmosféra Země přes „optické okénko "oblast elektromagnetického spektra. Příkladem tohoto jevu je čistý vzduch." rozptyly modré světlo více než červené světlo, a tak se polední obloha jeví jako modrá (kromě oblasti kolem slunce, která se jeví jako bílá, protože světlo není tolik rozptýlené). Optické okno se také označuje jako „viditelné okno“, protože překrývá lidské viditelné spektrum odezvy. The blízko infračerveného (NIR) okno leží jen mimo lidské vidění, stejně jako okno se střední vlnovou délkou (MWIR) a okno s dlouhou vlnovou délkou nebo daleko infračervené (LWIR nebo FIR), i když je mohou zaznamenat i jiná zvířata.

Dějiny

Newtonův barevný kruh, od Opticks z roku 1704, zobrazující barvy, s nimiž je spojen hudební noty. Spektrální barvy od červené po fialovou jsou rozděleny notami hudební stupnice, počínaje písmenem D. Kruh završuje celý oktáva, od D do D. Newtonův kruh je červený, na jednom konci spektra, vedle fialové, na druhém. To odráží skutečnost, že nespektrální nachový barvy jsou pozorovány, když se mísí červené a fialové světlo.

Ve 13. století Roger Bacon se domníval, že duhy byly vyrobeny podobným procesem jako průchod světla sklem nebo krystalem.[2]

V 17. století Isaac Newton objevil, že hranoly by se mohly rozebrat a znovu sestavit bílé světlo, a popsal tento jev ve své knize Opticks. Byl první, kdo použil toto slovo spektrum (latinský pro „vzhled“ nebo „zjevení“) v tomto smyslu v tisku v roce 1671 při popisu jeho experimenty v optika. Newton si všiml, že když úzký paprsek sluneční světlo udeří do sklenice hranol pod určitým úhlem odráží a část paprsku prochází do a skrz sklo a objevuje se jako různobarevné pruhy. Newton předpokládal, že světlo bude tvořeno „krvinkami“ (částicemi) různých barev, přičemž různé barvy světla se budou pohybovat různými rychlostmi v průhledné hmotě, červené světlo se bude pohybovat rychleji než fialové ve skle. Výsledkem je, že červené světlo je ohnuté (lomený ) při průchodu hranolem méně ostře než fialová a vytváří spektrum barev.

Newtonovo pozorování hranolových barev (David Brewster 1855)

Newton původně rozdělil spektrum do šesti pojmenovaných barev: Červené, oranžový, žlutá, zelená, modrý, a fialový. Později dodal indigo jako sedmá barva, protože věřil, že sedm je perfektní číslo odvozené z starořečtina sofisté, že existuje souvislost mezi barvami, notami a známými předměty v Sluneční Soustava a dny v týdnu.[3] Lidské oko je relativně necitlivé na frekvence indiga a někteří lidé, kteří mají jinak dobré vidění, nedokážou rozlišit indigo od modré a fialové. Z tohoto důvodu někteří pozdější komentátoři, včetně Isaac Asimov,[4] navrhli, že indigo by nemělo být považováno za samostatnou barvu, ale pouze za odstín modré nebo fialové. Důkazy naznačují, že to, co Newton myslel výrazy „indigo“ a „modrá“, neodpovídá moderním významům těchto barevných slov. Srovnání Newtonova pozorování prizmatických barev s barevným obrazem spektra viditelného světla ukazuje, že „indigo“ odpovídá tomu, čemu se dnes říká modrá, zatímco jeho „modrá“ odpovídá tyrkysová.[5][6][7]

V 18. století Johann Wolfgang von Goethe psal o optických spektrech v jeho Teorie barev. Goethe použil toto slovo spektrum (Spektrum) označit přízračnou optiku afterimage, stejně jako Schopenhauer v Na vidění a barvy. Goethe tvrdil, že spojité spektrum bylo složeným jevem. Tam, kde Newton zúžil paprsek světla, aby tento jev izoloval, Goethe pozoroval, že širší otvor neprodukuje spektrum, ale spíše červenožluté a modrozelené okraje s bílý mezi nimi. Spektrum se objeví, pouze pokud jsou tyto okraje dostatečně blízko, aby se překrývaly.

Na počátku 19. století se koncept viditelného spektra stal jednoznačnějším, protože světlo mimo viditelný rozsah bylo objeveno a charakterizováno William Herschel (infračervený ) a Johann Wilhelm Ritter (ultrafialový ), Thomas Young, Thomas Johann Seebeck, a další.[8]Young jako první měřil vlnové délky různých barev světla v roce 1802.[9]

Spojení mezi viditelným spektrem a barevné vidění byla prozkoumána Thomasem Youngem a Hermann von Helmholtz na počátku 19. století. Jejich teorie barevného vidění správně navrhl, že oko používá tři odlišné receptory k vnímání barvy.

Barevné vnímání napříč druhy

Viz také: Barevné vidění § Fyziologie barevného vnímání

Mnoho druhů může vidět světlo na frekvencích mimo lidské „viditelné spektrum“. Včely a mnoho dalšího hmyzu dokáže detekovat ultrafialové světlo, což jim pomáhá najít nektar v květinách. Druhy rostlin, které jsou závislé na opylování hmyzem, mohou vděčit za reprodukční úspěch svému vzhledu v ultrafialovém světle, spíše než tomu, jak barevné se lidem jeví. Ptáci také vidí do ultrafialového záření (300–400 nm) a někteří mají na svém opeření znaky závislé na pohlaví, které jsou viditelné pouze v ultrafialovém pásmu.[10][11] Mnoho zvířat, která vidí do ultrafialového rozsahu, nemůže vidět červené světlo ani žádné jiné načervenalé vlnové délky. Viditelné spektrum včel končí přibližně na 590 nm, těsně před začátkem oranžových vlnových délek.[12] Ptáci mohou vidět některé červené vlnové délky, i když ne tak daleko do světelného spektra jako lidé.[13] Všeobecná víra, že společné zlaté rybky jsou jediným zvířetem, které vidí infračervené i ultrafialové světlo[14] je nesprávné, protože zlaté rybky nevidí infračervené světlo.[15]

Většina savců je dvoubarevný a psi a koně jsou často považováni za barvoslepé. Ukázalo se, že jsou citliví na barvy, i když ne tolik jako lidé.[16] Někteří hadi mohou „vidět“[17] sálavé teplo při vlnové délky mezi 5 a 30μm do takové míry přesnosti, že slepý chřestýš může cílit na zranitelné části těla kořisti, na které zasáhne,[18] a další hadi s orgánem mohou detekovat teplá těla ze vzdálenosti jednoho metru.[19] Může být také použit v termoregulace a dravec detekce.[20][21] (Vidět Infračervené snímání u hadů )

Spektrální barvy

sRGB vykreslení spektra viditelného světla
BarvaVlnová délkaFrekvenceFotonová energie
fialový380–450 nm670–790 THz2.75–3.26 eV
Modrý450–485 nm620–670 THz2,56–2,75 eV
Tyrkysová485–500 nm600–620 THz2,48–2,56 eV
Zelená500–565 nm530–600 THz2,19–2,48 eV
Žlutá565–590 nm510–530 THz2,10–2,19 eV
oranžový590–625 nm480–510 THz1,98–2,10 eV
Červené625–700 nm400–480 THz1,65–1,98 eV

Barvy, které mohou být produkovány viditelným světlem úzkého pásma vlnových délek (monochromatické světlo), se nazývají čisté spektrální barvy. Různé barevné rozsahy uvedené na obrázku jsou pouze přibližné: Spektrum je spojité, bez jasných hranic mezi jednou barvou a další.[22]

Spektrum barevného displeje

Aproximace spektrálních barev na displeji má za následek poněkud zkreslení chromatičnost
Vykreslení viditelného spektra na šedém pozadí vytváří nespektrální směsi čistého spektra se šedou, které zapadají do sRGB barevný prostor.

Barevné displeje (např. počítačové monitory a televize ) nelze reprodukovat Všechno barvy rozeznatelné lidským okem. Barvy mimo barvu gamut zařízení, například většina spektrální barvy, může být pouze přibližný. Pro barevně přesnou reprodukci lze spektrum promítat na uniformu šedá pole. Výsledný smíšené barvy může mít všechny své Souřadnice R, G, B. nezáporné, a lze je tedy reprodukovat bez zkreslení. To přesně simuluje pohled na spektrum na šedém pozadí.[23]

Spektroskopie

Atmosféra Země částečně nebo úplně bloky některé vlnové délky elektromagnetického záření, ale ve viditelném světle je většinou průhledné

Spektroskopie je studium objektů na základě spektra barev, které emitují, absorbují nebo odrážejí. Spektroskopie je důležitým vyšetřovacím nástrojem v astronomie, kde ji vědci používají k analýze vlastností vzdálených objektů. Typicky, astronomická spektroskopie používá vysokou disperzi difrakční mřížky pozorovat spektra při velmi vysokých spektrálních rozlišeních. Hélium byl poprvé detekován analýzou spektra slunce. Chemické prvky lze v astronomických objektech detekovat pomocí emisní potrubí a absorpční linie.

Posun spektrálních čar lze použít k měření Dopplerův posun (červená směna nebo modrý posun ) vzdálených objektů.

Viz také

Reference

  1. ^ Starr, Cecie (2005). Biology: Concepts and Applications. Thomson Brooks / Cole. p.94. ISBN  978-0-534-46226-0.
  2. ^ Coffey, Peter (1912). The Science of Logic: An Enquiry Into the Principles of Accurate Thought. Longmans. p.185. hranol Roger Bacon.
  3. ^ Isacoff, Stuart (16. ledna 2009). Temperament: Jak se hudba stala bojištěm pro velké mysli západní civilizace. Nakladatelská skupina Knopf Doubleday. s. 12–13. ISBN  978-0-307-56051-3. Citováno 18. března 2014.
  4. ^ Asimov, Isaac (1975). Oči vesmíru: historie dalekohledu. Boston: Houghton Mifflin. p.59. ISBN  978-0-395-20716-1.
  5. ^ Evans, Ralph M. (1974). Vnímání barev (null ed.). New York: Wiley-Interscience. ISBN  978-0-471-24785-2.
  6. ^ McLaren, K. (březen 2007). „Newtonovo indigo“. Výzkum a aplikace barev. 10 (4): 225–229. doi:10,1002 / sl. 5080100411.
  7. ^ Waldman, Gary (2002). Úvod do světla: fyzika světla, vidění a barev (Dover ed.). Mineola: Dover Publications. p. 193. ISBN  978-0-486-42118-6.
  8. ^ Mary Jo Nye (redaktorka) (2003). Cambridge History of Science: The Modern Physical and Mathematical Sciences. 5. Cambridge University Press. p. 278. ISBN  978-0-521-57199-9.CS1 maint: další text: seznam autorů (odkaz)
  9. ^ John C. D. Brand (1995). Řádky světla: zdroje disperzní spektroskopie, 1800–1930. CRC Press. 30–32. ISBN  978-2-88449-163-1.
  10. ^ Cuthill, Innes C. (1997). "Ultrafialové vidění u ptáků". V Peter J. B. Slater (ed.). Pokroky ve studiu chování. 29. Oxford, Anglie: Academic Press. p. 161. ISBN  978-0-12-004529-7.
  11. ^ Jamieson, Barrie G. M. (2007). Reprodukční biologie a fylogeneze ptáků. Charlottesville VA: University of Virginia. p. 128. ISBN  978-1-57808-386-2.
  12. ^ Skorupski, Peter; Chittka, Lars (10. srpna 2010). „Spektrální citlivost fotoreceptorů u čmeláka, Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae) ". PLOS ONE. 5 (8): e12049. Bibcode:2010PLoSO ... 512049S. doi:10.1371 / journal.pone.0012049. PMC  2919406. PMID  20711523.
  13. ^ Varela, F. J .; Palacios, A. G .; Goldsmith T. M. (1993) "Barevné vidění ptáků", str. 77–94 palců Vize, mozek a chování u ptáků, eds. Zeigler, Harris Philip a Bischof, Hans-Joachim. MIT Stiskněte. ISBN  9780262240369
  14. ^ „Pravda nebo lež?“ Běžná zlatá rybka je jediné zvíře, které vidí infračervené i ultrafialové světlo."". Skeptický. 2013. Archivovány od originál 24. prosince 2013. Citováno 28. září 2013.
  15. ^ Neumeyer, Christa (2012). „Kapitola 2: Barevné vidění u zlatých ryb a jiných obratlovců“. V Lazarevě, Olga; Shimizu, Toru; Wasserman, Edward (eds.). Jak zvířata vidí svět: Srovnávací chování, biologie a vývoj vize. Oxfordské stipendium online. ISBN  978-0-19-533465-4.
  16. ^ Kasparson, A. A; Badridze, J; Maximov, V. V (2013). „Ukázalo se, že barevné narážky jsou pro psy více informativní než jasnost“. Sborník Královské společnosti B: Biologické vědy. 280 (1766): 20131356. doi:10.1098 / rspb.2013.1356. PMC  3730601. PMID  23864600.
  17. ^ Newman, EA; Hartline, PH (1981). „Integrace vizuální a infračervené informace v bimodálních neuronech v optickém tektu chřestýša“. Věda. 213 (4509): 789–91. Bibcode:1981Sci ... 213..789N. doi:10.1126 / science.7256281. PMC  2693128. PMID  7256281.
  18. ^ Kardong, KV; Mackessy, SP (1991). „Stávkové chování vrozeně slepého chřestýša“. Herpetology Journal. 25 (2): 208–211. doi:10.2307/1564650. JSTOR  1564650.
  19. ^ Fang, Janet (14. března 2010). "Detekce infračerveného záření hada se rozpadla". Zprávy o přírodě. doi:10.1038 / novinky.2010.122.
  20. ^ Krochmal, Aaron R .; George S. Bakken; Travis J. LaDuc (15. listopadu 2004). „Teplo v kuchyni evoluce: evoluční pohledy na funkce a původ obličejové jámy pitviperů (Viperidae: Crotalinae)“. Journal of Experimental Biology. 207 (Pt 24): 4231–4238. doi:10.1242 / jeb.01278. PMID  15531644.
  21. ^ Greene HW. (1992). „Ekologický a behaviorální kontext pro vývoj pitviperů“, Campbell JA, Brodie ED Jr. Biologie Pitvipers. Texas: Selva. ISBN  0-9630537-0-1.
  22. ^ Bruno, Thomas J. a Svoronos, Paříž D. N. (2005). CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. CRC Press. ISBN  9781420037685
  23. ^ „Reprodukce viditelného spektra“. OpravaFAQ.org. Citováno 2011-02-09.