Ремонт
Плитка для фасада постройки 8-11-2012, 10:05

Плитка для фасада постройки

Владельцы недвижимости за городом часто задаются вопросом защиты и украшения различных строений от внешних негативных факторов. Сп...

Спектр длин волн


Электромагнитный спектр — HiSoUR История культуры

Электромагнитный спектр представляет собой диапазон частот (спектра) электромагнитного излучения и их соответствующих длин волн и энергий фотонов.

Электромагнитный спектр охватывает электромагнитные волны с частотами в диапазоне от одного герца до более 1025 герц, что соответствует длинам волн от тысяч километров до доли размера атомного ядра. Этот диапазон частот разделен на отдельные полосы, а электромагнитные волны в каждом диапазоне частот называются разными именами; начиная с низкочастотного (длинноволнового) конца спектра, это: радиоволны, микроволны, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи на высокочастотном (коротковолновом) конце. Электромагнитные волны в каждой из этих полос имеют разные характеристики, например, как они создаются, как они взаимодействуют с веществом и их практическое применение. Предел длинных длин волн — это размер самой Вселенной, в то время как считается, что предел короткой длины волны находится вблизи длины Планка. Гамма-лучи, рентгеновские лучи и высокий ультрафиолетовый свет классифицируются как ионизирующее излучение, так как их фотоны обладают достаточной энергией для ионизации атомов, вызывая химические реакции. Воздействие этих лучей может представлять опасность для здоровья, вызывая лучевую болезнь, повреждение ДНК и рак. Излучение длин волн видимого света и нижних называется неионизирующим излучением, поскольку они не могут вызвать эти эффекты.

В большинстве полос частот выше метод, называемый спектроскопией, может быть использован для физического разделения волн разных частот, создавая спектр, показывающий составляющие частоты. Спектроскопия используется для изучения взаимодействия электромагнитных волн с веществом. Другие технологические применения описаны под электромагнитным излучением.

История обнаружения электромагнитного спектра
На протяжении большей части истории видимый свет был единственной известной частью электромагнитного спектра. Древние греки признали, что свет путешествовал по прямым линиям и изучал некоторые его свойства, включая отражение и преломление. Изучение света продолжалось, и в XVI и XVII веках конфликтующие теории рассматривали свет как волну или частицу.

Первое открытие электромагнитного излучения, отличного от видимого, появилось в 1800 году, когда Уильям Гершель открыл инфракрасное излучение. Он изучал температуру разных цветов, перемещая термометр через свет, разделенный призмой. Он заметил, что самая высокая температура выше красной. Он предположил, что это изменение температуры было вызвано «калорийными лучами», которые были типом светового луча, который не мог быть замечен.

В следующем году Иоганн Риттер, работавший на другом конце спектра, заметил, что он назвал «химические лучи» (невидимые световые лучи, вызвавшие определенные химические реакции). Они вели себя подобно видимым лучам фиолетового света, но были вне их в спектре. Позднее они были переименованы в ультрафиолетовое излучение.

Электромагнитное излучение впервые было связано с электромагнетизмом в 1845 году, когда Майкл Фарадей заметил, что поляризация света, проходящего через прозрачный материал, реагирует на магнитное поле (см. Эффект Фарадея). В 1860-х годах Джеймс Максвелл разработал четыре уравнения в частных производных для электромагнитного поля. Два из этих уравнений предсказывали возможность и поведение волн в поле. Анализируя скорость этих теоретических волн, Максвелл понял, что они должны двигаться со скоростью, которая была известна со скоростью света. Это поразительное совпадение в значении побудило Максвелла сделать вывод о том, что сам свет является типом электромагнитной волны.

Уравнения Максвелла предсказывали бесконечное число частот электромагнитных волн, движущихся со скоростью света. Это было первым признаком существования всего электромагнитного спектра.

Прогнозируемые волны Максвелла включали волны на очень низких частотах по сравнению с инфракрасным, что теоретически может быть создано колебательными зарядами в обычной электрической цепи определенного типа. Попытка доказать уравнения Максвелла и обнаружить такое низкочастотное электромагнитное излучение, в 1886 году физик Генрих Герц построил аппарат для генерации и обнаружения так называемых радиоволн. Герц нашел волны и смог вывести (измеряя их длину волны и умножая ее на их частоту), что они путешествовали со скоростью света. Герц также продемонстрировал, что новое излучение может быть отражено и преломлено различными диэлектрическими средами так же, как свет. Например, Герц смог сфокусировать волны, используя линзу из древесной смолы. В более позднем эксперименте Герц аналогичным образом произвел и измерил свойства микроволн. Эти новые типы волн проложили путь к изобретениям, таким как беспроводной телеграф и радио.

В 1895 году Вильгельм Рентген заметил новый тип излучения, испускаемого во время эксперимента с вакуумированной трубой, подверженной высокому напряжению. Он назвал эти лучи рентгеновского излучения и обнаружил, что они могли путешествовать по частям человеческого тела, но были отражены или остановлены более плотными веществами, такими как кости. Вскоре многие из них были найдены для них в области медицины.

Последняя часть электромагнитного спектра была заполнена обнаружением гамма-лучей. В 1900 году Пол Виард изучал радиоактивные выбросы радия, когда он идентифицировал новый тип излучения, который он сначала считал состоящим из частиц, подобных известным альфа- и бета-частицам, но обладающих способностью гораздо более проникать, чем либо. Однако в 1910 году британский физик Уильям Генри Брэгг продемонстрировал, что гамма-излучения представляют собой электромагнитное излучение, а не частицы, а в 1914 году Эрнест Резерфорд (который назвал их гамма-лучами в 1903 году, когда понял, что они принципиально отличаются от заряженных альфа- и бета-частиц ), и Эдвард Андраде измерил их длины волн и обнаружил, что гамма-лучи похожи на рентгеновские лучи, но с более короткой длиной волны и более высокими частотами.

Диапазон спектра
Электромагнитные волны обычно описываются любым из следующих трех физических свойств: частота f, длина волны λ или энергия фотона E. Частоты, наблюдаемые в астрономии, варьируются от 2,4 × 1023 Гц (гамма-излучения 1 ГэВ) до локальной плазменной частоты ионизированной межзвездной среды (~ 1 кГц). Длина волны обратно пропорциональна частоте волны, поэтому гамма-лучи имеют очень короткие длины волн, которые представляют собой доли размера атомов, тогда как длины волн на противоположном конце спектра могут быть до тех пор, пока вселенная. Энергия фотона прямо пропорциональна частоте волны, поэтому фотоны гамма-лучей имеют наибольшую энергию (около миллиарда электрон-вольт), в то время как радиоволновые фотоны имеют очень низкую энергию (вокруг фемтоэлектронвольт). Эти соотношения иллюстрируются следующими уравнениями:

где:
c = 299792458 м / с — скорость света в вакууме
h = 6.62606896 (33) × 10-34 J · s = 4.13566733 (10) × 10-15 эВ · s — постоянная Планка.
Когда электромагнитные волны существуют в среде с веществом, их длина волны уменьшается. Длина волн электромагнитного излучения, независимо от того, какую среду они проезжают, обычно цитируется в терминах длины волны вакуума, хотя это не всегда четко указано.

Как правило, электромагнитное излучение классифицируется по длине волны в радиоволны, микроволны, терагерцовое (или субмиллиметровое) излучение, инфракрасное излучение, видимую область, которая воспринимается как световая, ультрафиолетовая, рентгеновская и гамма-лучи. Поведение электромагнитного излучения зависит от его длины волны. Когда электромагнитное излучение взаимодействует с одиночными атомами и молекулами, его поведение также зависит от количества энергии на квант (фотон), который он несет.

Спектроскопия может обнаруживать гораздо более широкую область спектра ЭМ, чем видимый диапазон от 400 нм до 700 нм. Общий лабораторный спектроскоп может определять длины волн от 2 до 2500 нм. Подробная информация о физических свойствах объектов, газов или даже звезд может быть получена с этого типа устройства. Спектроскопы широко используются в астрофизике. Например, многие атомы водорода излучают радиоволновый фотон с длиной волны 21.12 см. Кроме того, частоты 30 Гц и ниже могут быть получены и важны при изучении некоторых звездных туманностей, а частоты от 2,9 × 1027 Гц обнаружены из астрофизических источников.

Обоснование региональных названий спектра
Электромагнитное излучение взаимодействует с веществом по-разному по всему спектру. Эти типы взаимодействия настолько различны, что исторически разные имена были применены к разным частям спектра, как если бы это были разные виды излучения. Таким образом, хотя эти «различные виды» электромагнитного излучения образуют количественно непрерывный спектр частот и длин волн, спектр остается разделенным по практическим соображениям, связанным с этими качественными различиями взаимодействия.

Электромагнитное радиационное взаимодействие с веществом
Область спектра Основные взаимодействия с веществом
Радио Коллективное колебание носителей заряда в объемном материале (колебание плазмы). Примером может служить колебательное движение электронов в антенне.
Микроволновая печь через дальнюю инфракрасную область Плазменные колебания, молекулярное вращение
Вблизи инфракрасного Молекулярная вибрация, колебание плазмы (только в металлах)
видимый Молекулярное электронное возбуждение (включая молекулы пигмента, обнаруженные в сетчатке человека), плазменные колебания (только в металлах)
ультрафиолетовый Возбуждение молекулярных и атомных валентных электронов, включая выброс электронов (фотоэлектрический эффект)
Рентгеновские лучи Возбуждение и выброс основных атомных электронов, Комптон рассеяние (для малых атомных чисел)
Гамма излучение Энергичный выброс электронов ядра в тяжелых элементах, Комптон рассеяния (для всех атомных чисел), возбуждения атомных ядер, включая диссоциацию ядер
Высокоэнергетические гамма-лучи Создание пар частиц-античастиц. При очень высоких энергиях один фотон может создавать ливень частиц и античастиц высоких энергий при взаимодействии с веществом.
Типы излучения

границы
Ниже дается обсуждение областей (или диапазонов или типов) электромагнитного спектра. Заметим, что четко не определены границы между полосами электромагнитного спектра; скорее они исчезают друг в друге, как полосы в радуге (что является суб-спектром видимого света). Излучение каждой частоты и длины волны (или в каждой полосе) имеет сочетание свойств двух областей спектра, которые ее связывали. Например, красный свет напоминает инфракрасное излучение в том, что он может возбуждать и добавлять энергию к некоторым химическим связям и действительно должен сделать это для питания химических механизмов, ответственных за фотосинтез и работу зрительной системы.

Регионы спектра
Типы электромагнитного излучения широко классифицируются по следующим классам:

Гамма-излучение
Рентгеновское излучение
Ультрафиолетовая радиация
Видимое излучение
Инфракрасная радиация
Терагерцовое излучение
Микроволновое излучение

Радиоволны
Эта классификация идет в порядке возрастания длины волны, что характерно для типа излучения. Хотя в целом схема классификации является точной, на самом деле часто существует некоторое перекрытие между соседними типами электромагнитной энергии. Например, радиоволны SLF с частотой 60 Гц могут быть получены и изучены астрономами или могут быть проложены по проводам в качестве электрической мощности, хотя последняя в строгом смысле не является электромагнитным излучением вообще (см. Ближнее и дальнее поле).

Различие между рентгеновскими лучами и гамма-лучами частично основано на источниках: фотоны, генерируемые ядерным распадом или другим ядерным и субъядерным / частичным процессом, всегда называются гамма-лучами, тогда как рентгеновские лучи генерируются электронными переходами с высокоэнергетическим внутренним атомарным электроны. В общем, ядерные переходы гораздо более энергичны, чем электронные переходы, поэтому гамма-кванты более энергичны, чем рентгеновские лучи, но существуют исключения. По аналогии с электронными переходами, также говорят, что переходы мюонных атомов производят рентгеновское излучение, хотя их энергия может превышать 6 мегаэлектронвольт (0,96 пДж), тогда как существует много (77, как известно, менее 10 кэВ (1,6 мДж)) низких (например, ядерный переход 7,6 эВ (1,22 aJ) тория-229) и, несмотря на то, что в миллион раз меньше энергии, чем некоторые мюонные рентгеновские лучи, излучаемые фотоны по-прежнему называют гамма-лучами из-за их ядерного происхождения.

Однако конвенция о том, что электромагнитное излучение, которое, как известно, поступает из ядра, всегда называется «гамма-излучение», однако единственное соглашение, которое общепризнано. Известно, что многие источники астрономических гамма-лучей (например, гамма-всплески) слишком энергичны (как по интенсивности, так и по длине волны) и имеют ядерное происхождение. Довольно часто в физике высоких энергий и в медицинской радиотерапии очень высокая ЭМИ энергии (в области> 10 МэВ), которая имеет более высокую энергию, чем любой ядерный гамма-луч, не называется рентгеновским или гамма-лучом, а вместо этого общий термин «фотонов высокой энергии».

Область спектра, где падает определенное наблюдаемое электромагнитное излучение, зависит от системы отсчета (из-за допплеровского сдвига для света), поэтому электромагнитное излучение, которое один наблюдатель скажет в одной области спектра, может показаться наблюдателю, движущемуся по значительная часть скорости света по отношению к первому находится в другой части спектра. Например, рассмотрим космический микроволновый фон. Он был получен, когда материя и радиация были отделены от девозбуждения атомов водорода в основное состояние. Эти фотоны были из переходов рядов Лаймана, помещая их в ультрафиолетовую (УФ) часть электромагнитного спектра. Теперь это излучение подверглось достаточно космологическому красному смещению, чтобы поместить его в микроволновую область спектра для медленного движения наблюдателей (по сравнению со скоростью света) относительно космоса.

Радиочастота
Радиоволны излучаются и принимаются антеннами, которые состоят из проводников, таких как резонаторы металлических стержней. При искусственной генерации радиоволн электронное устройство, называемое передатчиком, генерирует электрический ток переменного тока, который подается на антенну. Осциллирующие электроны в антенне генерируют колебательные электрические и магнитные поля, которые излучают антенну в виде радиоволн. При приеме радиоволн колебательные электрические и магнитные поля радиоволны соединяются с электронами в антенне, толкают их назад и вперед, создавая колебательные токи, которые применяются к радиоприемнику. Атмосфера Земли в основном прозрачна для радиоволн, за исключением слоев заряженных частиц в ионосфере, которые могут отражать определенные частоты.

Радиоволны чрезвычайно широко используются для передачи информации на расстояния в системах радиосвязи, таких как радиовещание, телевидение, двухсторонние радиостанции, мобильные телефоны, спутники связи и беспроводные сети. В системе радиосвязи радиочастотный ток модулируется информационным сигналом в передатчике путем изменения амплитуды, частоты или фазы и применяется к антенне. Радиоволны переносят информацию через космос в приемник, где они принимаются антенной и информацией, извлекаемой демодуляцией в приемнике. Радиоволны также используются для навигации в таких системах, как Глобальная система определения местоположения (GPS) и навигационные маяки, а также для нахождения удаленных объектов в радиолокации и радиолокации. Они также используются для дистанционного управления и для промышленного отопления.

Использование радиочастотного спектра строго регулируется правительствами, координируемыми органом, который называется Международным союзом электросвязи (МСЭ), который распределяет частоты для разных пользователей для разных целей.

Микроволны
Микроволны представляют собой радиоволны короткой длины волны, от примерно 10 сантиметров до одного миллиметра, в частотных диапазонах СВЧ и КВЧ. Микроволновую энергию получают с помощью клистрона и магнетронных трубок, а также твердотельных устройств, таких как диоды Ганна и IMPATT. Хотя они излучаются и поглощаются короткими антеннами, они также поглощаются полярными молекулами, связанными с колебательными и вращательными режимами, что приводит к объемному нагреву. В отличие от волн с более высокой частотой, таких как инфракрасное излучение и свет, которые поглощаются главным образом на поверхностях, микроволны могут проникать в материалы и наносить их энергию ниже поверхности. Этот эффект используется для нагрева пищи в микроволновых печах, а также для промышленного отопления и медицинской диатермии. Микроволны — это основные длины волн, используемые в радаре, и используются для спутниковой связи и беспроводных сетевых технологий, таких как Wi-Fi, хотя это уровни интенсивности не могут вызвать тепловое отопление. Медные кабели (линии передачи), которые используются для передачи низкочастотных радиоволн в антенны, имеют чрезмерные потери мощности на микроволновых частотах, а металлические трубки, называемые волноводами, используются для их переноса. Хотя на нижнем конце полосы атмосфера в основном прозрачная, на верхнем конце полосы поглощение микроволн атмосферными газами ограничивает практические расстояния распространения до нескольких километров.

Терагерцовое излучение
Терагерцовое излучение является областью спектра между дальним инфракрасным излучением и микроволнами. До недавнего времени этот диапазон редко изучался, и на верхнем конце полосы (субмиллиметровые волны или так называемые терагерцовые волны) существовало мало источников энергии СВЧ-волн, но теперь появляются такие приложения, как обработка изображений и связь. Ученые также стремятся применять терагерцовую технологию в вооруженных силах, где высокочастотные волны могут быть направлены на вражеские войска, чтобы вывести из строя их электронное оборудование. Терагерцовое излучение сильно поглощается атмосферными газами, что делает этот диапазон частот бесполезным для связи на большие расстояния.

Инфракрасная радиация
Инфракрасная часть электромагнитного спектра охватывает диапазон от примерно 300 ГГц до 400 ТГц (1 мм — 750 нм). Его можно разделить на три части:

Дальний инфракрасный диапазон от 300 ГГц до 30 ТГц (1 мм — 10 мкм). Нижнюю часть этого диапазона можно также назвать микроволнами или терагерцовыми волнами. Это излучение обычно поглощается так называемыми вращательными модами в газофазных молекулах, молекулярными движениями в жидкостях и фононами в твердых телах. Вода в атмосфере Земли настолько сильно поглощается в этом диапазоне, что делает атмосферу непрозрачной. Однако в непрозрачном диапазоне есть определенные диапазоны длин волн («окна»), которые допускают частичную передачу и могут использоваться для астрономии. Диапазон длин волн от приблизительно 200 мкм до нескольких мм часто упоминается как «субмиллиметр» в астрономии, сохраняя дальнюю инфракрасную область на длинах волн ниже 200 мкм.

Среднее инфракрасное излучение от 30 до 120 ТГц (10-2,5 мкм). Горячие предметы (излучатели черного тела) могут сильно излучать в этом диапазоне, а кожа человека при нормальной температуре тела сильно исходит в нижнем конце этой области. Это излучение поглощается колебаниями молекул, где разные атомы в молекуле вибрируют вокруг своих положений равновесия. Этот диапазон иногда называют областью отпечатка пальца, поскольку спектр инфракрасного поглощения соединения очень специфичен для этого соединения.

Near-infrared, от 120 до 400 THz (2500-750 нм). Физические процессы, имеющие отношение к этому диапазону, аналогичны физическим процессам для видимого света. Самые высокие частоты в этой области могут быть обнаружены непосредственно некоторыми типами фотографической пленки и многими типами твердотельных датчиков изображения для инфракрасной фотографии и видеосъемки.

Видимое излучение (свет)
Над инфракрасным излучением появляется видимый свет. Солнце излучает свою пиковую мощность в видимой области, хотя интеграция всего спектра мощности излучения по всем длинам волн показывает, что Солнце излучает немного больше инфракрасного, чем видимый свет. По определению, видимый свет является частью спектра ЭМ, наиболее чувствительным для человеческого глаза. Видимый свет (и ближний инфракрасный свет) обычно поглощается и излучается электронами в молекулах и атомах, которые движутся от одного уровня энергии к другому. Это действие позволяет химическим механизмам, которые лежат в основе человеческого зрения и фотосинтеза растений. Свет, который возбуждает человеческую визуальную систему, представляет собой очень небольшую часть электромагнитного спектра. Радуга показывает оптическую (видимую) часть электромагнитного спектра; инфракрасный (если бы его можно было увидеть) был бы расположен за красной стороной радуги с ультрафиолетом, появляющимся только за фиолетовым концом.

Человеческий глаз обнаруживает электромагнитное излучение с длиной волны между 380 нм и 760 нм (400-790 терагерц) и воспринимается как видимый свет. Другие длины волн, особенно вблизи инфракрасных (более 760 нм) и ультрафиолетовых (короче 380 нм), также иногда называют светлыми, особенно когда видимость для человека не имеет значения. Белый свет представляет собой комбинацию огней разных длин волн в видимом спектре. Прохождение белого света через призму разбивает его на несколько цветов света, наблюдаемых в видимом спектре между 400 нм и 780 нм.

Если излучение, имеющее частоту в видимой области спектра ЭМ, отражает от объекта, скажем, чашу с фруктами, а затем ударяет в глаза, это приводит к визуальному восприятию сцены. Визуальная система мозга обрабатывает множество отраженных частот в разные оттенки и оттенки, и благодаря этому недостаточно понимаемому психофизическому явлению большинство людей воспринимает чашу фруктов.

Однако на большинстве длин волн информация, переносимая электромагнитным излучением, не обнаруживается непосредственно человеческими чувствами. Естественные источники генерируют электромагнитное излучение по всему спектру, а технология также может управлять широким диапазоном длин волн. Оптическое волокно передает свет, который, хотя и не обязательно в видимой части спектра (обычно инфракрасный), может нести информацию. Модуляция аналогична модуляции, используемой для радиоволн.

Ультрафиолетовая радиация
Далее по частоте идет ультрафиолет (УФ). Длина волны ультрафиолетовых лучей короче фиолетового конца видимого спектра, но длиннее рентгеновского излучения.

УФ — самое длинное излучение с длиной волны, фотоны которого достаточно энергичны, чтобы ионизировать атомы, отделяя от них электроны и тем самым вызывая химические реакции. Короткая длина волны УФ и более короткое излучение с длиной волны над ней (рентгеновское излучение и гамма-лучи) называются ионизирующим излучением, и воздействие на них может повредить живую ткань, что делает их опасными для здоровья. УФ-излучение также может вызывать появление многих веществ с видимым светом; это называется флуоресценцией.

В среднем диапазоне УФ-лучей не может ионизировать, но может разрушать химические связи, делая молекулы необычайно реактивными. Например, солнечный ожог вызван разрушительным воздействием УФ-излучения среднего диапазона на клетки кожи, что является основной причиной рака кожи. УФ-лучи в среднем диапазоне могут нанести непоправимый ущерб сложным молекулам ДНК в клетках, продуцирующих димеры тимина, что делает его очень мощным мутагеном.

Солнце излучает значительное УФ-излучение (около 10% его полной мощности), в том числе ультракороткое ультрафиолетовое излучение, которое может потенциально разрушить большую часть жизни на суше (океанская вода обеспечит некоторую защиту жизни там). Однако большинство повреждающих ультрафиолетовых волн Солнца поглощаются атмосферой до того, как они достигают поверхности. Диапазоны ультравысокой энергии (кратчайшие длины волны) УФ (называемые «вакуумным УФ») поглощаются азотом и на больших длинах волн простым двухатомным кислородом в воздухе. Большая часть УФ в средней части энергии блокируется озоновым слоем, который сильно поглощается в диапазоне 200-315 нм, нижняя часть энергии которого слишком велика для поглощения обычного кислорода на воздухе. Это оставляет менее 3% солнечного света на уровне моря в УФ, причем весь этот остаток при низких энергиях. Остальная часть — УФ-А, а также УФ-В. Самый низкий энергетический диапазон УФ между 315 нм и видимым светом (называемый УФ-А) не хорошо перекрывается атмосферой, но не вызывает солнечных ожогов и уменьшает биологический ущерб. Однако он не является безвредным и создает кислородные радикалы, мутации и повреждение кожи. Для получения дополнительной информации см. Ультрафиолет.

Рентгеновские лучи
После ультрафиолетового излучения появляются рентгеновские лучи, которые, подобно верхним диапазонам УФ, также ионизируются. Однако из-за их более высоких энергий рентгеновское излучение также может взаимодействовать с веществом с помощью эффекта Комптона. Жесткие рентгеновские лучи имеют более короткие длины волн, чем мягкие рентгеновские лучи, и поскольку они могут проходить через многие вещества с небольшим поглощением, их можно использовать для того, чтобы «видеть» объекты с «толщиной» меньше, чем это эквивалентно нескольким метрам воды. Одним из примечательных применений является диагностическое рентгеновское изображение в медицине (процесс, известный как рентгенография). Рентгеновские лучи полезны в качестве зондов в физике высоких энергий. В астрономии аккреционные диски вокруг нейтронных звезд и черных дыр испускают рентгеновские лучи, что позволяет изучать эти явления. Рентгеновские лучи также излучаются коронами звезд и сильно испускаются некоторыми типами туманностей. Тем не менее, рентгеновские телескопы должны быть размещены вне атмосферы Земли, чтобы увидеть астрономические рентгеновские снимки, поскольку большая глубина атмосферы Земли непрозрачна для рентгеновских лучей (с плотной плотностью 1000 г на см2), что эквивалентно 10 метрам толщина воды. Это количество, достаточное для блокировки почти всех астрономических рентгеновских лучей (а также астрономических гамма-лучей — см. Ниже).

Гамма излучение
После жестких рентгеновских лучей появляются гамма-лучи, обнаруженные Паулем Ульрихом Виардом в 1900 году. Это самые энергичные фотоны, не имеющие определенного нижнего предела их длины волны. В астрономии они ценны для изучения высокоэнергетических объектов или регионов, однако, как и в случае с рентгеновскими лучами, это можно сделать только с помощью телескопов вне атмосферы Земли. Гамма-лучи используются экспериментально физиками для их проникающей способности и создаются рядом радиоизотопов. Они используются для облучения пищевых продуктов и семян для стерилизации, а в медицине они иногда используются при лучевой терапии. Чаще всего гамма-лучи используются для диагностической визуализации в ядерной медицине, примером может служить ПЭТ-сканирование. Длина волны гамма-лучей может быть измерена с высокой точностью с помощью эффектов Комптон рассеяния.

Поделиться ссылкой:

  • Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
  • Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на Reddit (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)

Related

Видимое излучение | это... Что такое Видимое излучение?

Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок[1][2]спектра с длинами волн приблизительно от 380 (фиолетовый) до 780 нм (красный)[3]. Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом, или просто светом (в узком смысле этого слова).[4] Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра.

В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг. Таких оттенков, как розовый или маджента, нет в спектре видимого излучения, они образуются от смешения других цветов.

Видимое излучение также попадает в «оптическое окно», область спектра электромагнитного излучения, практически не поглощаемая земной атмосферой. Чистый воздух рассеивает голубой свет несколько сильнее, чем свет с большими длинами волн (в красную сторону спектра), поэтому полуденное небо выглядит голубым.

Многие виды животных способны видеть излучение, не видимое человеческому глазу, то есть не входящему в видимый диапазон. Например, пчёлы и многие другие насекомые видят свет в ультрафиолетовом диапазоне, что помогает им находить нектар на цветах. Растения, опыляемые насекомыми, оказываются в более выгодном положении с точки зрения продолжения рода, если они ярки именно в ультрафиолетовом спектре. Птицы также способны видеть ультрафиолетовое излучение (300—400 нм), а некоторые виды имеют даже метки на оперении для привлечения партнёра, видимые только в ультрафиолете.[5][6]

История

Круг цветов Ньютона из книги «Оптика» (1704), показывающий взаимосвязь между цветами и музыкальными нотами. Цвета спектра от красного до фиолетового разделены нотами, начиная с ре (D). Круг составляет полную октаву. Ньютон расположил красный и фиолетовый концы спектра друг рядом с другом, подчёркивая, что из смешения красного и фиолетого цветов образуется пурпурный.

Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте в работе «Теория Цветов», однако ещё до них Роджер Бэкон наблюдал оптический спектр в стакане с водой. Лишь спустя четыре века после этого Ньютон открыл дисперсию света в призмах.[7]

Ньютон первый использовал слово спектр (лат. spectrum — видение, появление) в печати в 1671 году, описывая свои оптические опыты. Он сделал наблюдение, что когда луч света падает на поверхность стеклянной призмы под углом к поверхности, часть света отражается, а часть проходит через стекло, образуя разноцветные полосы. Учёный предположил, что свет состоит из потока частиц (корпускул) разных цветов, и что частицы разного цвета движутся с различной скоростью в прозрачной среде. По его предположению, красный свет двигался быстрее чем фиолетовый, поэтому и красный луч отклонялся на призме не так сильно, как фиолетовый. Из-за этого и возникал видимый спектр цветов.

Ньютон разделил свет на семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, индиго и фиолетовый. Число семь он выбрал из убеждения (происходящего от древнегреческих софистов), что существует связь между цветами, музыкальными нотами, объектами Солнечной системы и днями недели.[8][9] Человеческий глаз относительно слабо восприимчив к частотам цвета индиго, поэтому некоторые люди не могут отличить его от голубого или фиолетого цвета. Поэтому после Ньютона часто предлагалось считать индиго не самостоятельным цветом, а лишь оттенком фиолетового или голубого (однако он до сих пор включён в спектр в западной традиции). В русской традиции индиго соответствует синему цвету.

Гёте, в отличие от Ньютона, считал, что спектр возникает при наложении разных составных частей света. Наблюдая за широкими лучами света, он обнаружил, что при проходе через призму, на краях луча проявляются красно-желтые и голубые края, между которыми свет остаётся белым, а спектр появляется, если приблизить эти края достаточно близко друг к другу.

В XIX веке, после открытия ультрафиолетового и инфракрасного излучений, понимание видимого спектра стало более точным.

В начале XIX века Томас Юнг и Герман фон Гельмгольц также исследовали взаимосвязь между спектром видимого излучения и цветным зрением. Их теория цветного зрения верно предполагала, что для определения цвета глаз использует три различных вида рецепторов.

Характеристики границ видимого излучения

Длина волны, нм 740 380
Энергия фотонов, Дж 2,61·10−19 4,97·10−19
Энергия фотонов, эВ 1,6 3,1
Частота, Гц 3,94·1014 7,49·1014
Волновое число, см−1 1,32·104 2,50·104

Спектр видимого излучения

При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разным углом. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены световыми волнами одной длины (или очень узким диапазоном), называются спектральными цветами.[10] Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:

Цвет Диапазон длин волн, нм Диапазон частот, ТГц Диапазон энергии фотонов, эВ
Фиолетовый 380—440 790—680 2,82—3,26
Синий 440—485 680—620 2,56—2,82
Голубой 485—500 620—600 2,48—2,56
Зелёный 500—565 600—530 2,19—2,48
Жёлтый 565—590 530—510 2,10—2,19
Оранжевый 590—625 510—480 1,98—2,10
Красный 625—740 480—400 1,68—1,98

См. также

Примечания

  1. Thomas J. Bruno, Paris D. N. Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. — CRC Press, 2005.
  2. Б. И. Степанов. Введение в химию и технологию органических красителей. 2-е изд. — М.: «Химия», 1977.
  3. ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин
  4. Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.
  5. Cuthill Innes C Ultraviolet vision in birds // Advances in the Study of Behavior / Peter J.B. Slater. — Oxford, England: Academic Press. — Vol. 29. — P. 161. — ISBN 978-0-12-004529-7
  6. Jamieson Barrie G. M. Reproductive Biology and Phylogeny of Birds. — Charlottesville VA: University of Virginia. — P. 128. — ISBN 1578083869
  7. Coffey Peter The Science of Logic: An Inquiry Into the Principles of Accurate Thought. — Longmans, 1912.
  8. Hutchison, Niels Music For Measure: On the 300th Anniversary of Newton's Opticks. Colour Music (2004). Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012. Проверено 11 августа 2006.
  9. Newton Isaac Opticks. — 1704.
  10. Thomas J. Bruno, Paris D. N. Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. CRC Press, 2005.

Что такое свет, цвет и спектральные цвета

Как всякая волна, свет излучается и поглощается физическими телами. Свет излучается нагретыми или иначе находящимися в возбужденном состоянии телами и веществами.

Как физическое явление, Свет изучается в физике, в разделе оптика. Причем Свет это не одиночная волна с определенными характеристиками, а поток волн, разной длины и частоты.

Из школьного курса физики мы знаем, что как всякие другие волны, свет может быть разложен на составляющие его волны при помощи дифракционной решетки (дифракция) или при помощи призмы (дисперсия). После такого разложения мы получаем спектр волн разной длины, при этом большой участок этого спектра будет невидим человеческим глазом.

Дифракционный и дисперсионный спектры имеют некоторые различия.

Дифракция, это явление отклонения от прямолинейного направления движения волны при прохождении ее через препятствия (щель, отверстие, стержень), размер которого соизмеримы с длиной волны. В случае дифракции, мы получаем картинку, имеющую несколько максимумов, не растянутую ни в какой из областей спектра (нормальный дифракционный спектр).

Нормальный дифракционный спектр равномерный во всех областях и располагается в порядке возрастания длин волн.

Дисперсия это физическое явление, связанное с распространением волн разной длины с разной скоростью в данном веществе. Коэффициент, полученный в результате таких опытов, называют коэффициентом преломления среды.

Дисперсионный спектр сильно сжат в области волн имеющих большую длину, и сильно растянут в области волн имеющих меньшую длину волны. Дисперсионный спектр располагается в порядке убывания длин волн.

Видимая часть спектра называется оптическим диапазоном спектра.

Цвет и спектральные цвета

Что такое цвет? Физика дает следующий ответ на этот вопрос: Цвет, это качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения, и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. [1.1]

Индивидуальное восприятие цвета определяется его спектральным составом, а также цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света и не светящимися объектами. [1.1]

В непрерывном световом спектре, в котором одни цвета плавно переходят в другие так, что определить точно границы каждого цвета и связь его с определенной длиной волны сложно принято различать следующие цвета в зависимости от длины волны [3.1]:

№ п/п Название цвета
Длина волны (нм)
От До
1 Фиолетовый 380 440
2 Синий 440 480
3 Голубой 480 510
4 Зеленый 510 550
5 Желто-зеленый 550 575
6 Желтый 575 585
7 Оранжевый 585 620
8 Красный 620 780

Диапазон волн от 0 нм до 380 нм, принято считать невидимым и называть ультрафиолетовой областью оптического излучения.

Диапазон волн от 780 нм до 1 мм, принято считать невидимым и называть инфракрасной областью оптического излучения.

Непрерывный оптический спектр

На рисунке 1 приведен главный максимум дифракционного цветового спектра.

Органы зрения живых существ воспринимают свет, отраженный от физических объектов и предметов. Цвет предмета, воспринимаемый органами зрения будет соответствовать длинам волн, отражаемых данными объектами. На пример, листва нам кажется зеленой по тому, что зеленую составляющую спектра лист отражает, а все другие составляющие, наоборот, поглощает. Или другой пример: апельсин оранжевый, по тому, что именно оранжевая составляющая светового спектра отражается апельсином.

Чувствительность органов зрения живых существ не постоянна в зоне видимого светового спектра. Для человека, на пример, на основании данных [3.2] чувствительность органов зрения приведена на Рисунке 2.

Спектральная чувствительность палочкового зрения (рисунок 2, кривая 2 — глаз адаптирован к ночным яркостям) характеризует работу глаза при столь малом количестве света, что его не хватает даже для частичного возбуждения колбочек. Кривая относительной спектральной чувствительности глаза имеет максимум на длине волны в 507 нм.

Для глаза, адаптированного к дневным яркостям V(λ) (рисунок 2, кривая 1), на длинах волн 510 нм и 610 нм характерно двукратное снижение чувствительности. Если же глаз адаптирован к ночным яркостям V’(λ) (рисунок 2, кривая 2), то снижение чувствительности в два раза наблюдается на длинах волн 455 нм. и 550 нм.

Рисунок 2. Относительная спектральная чувствительность глаза человека

Максимумы на кривых 1 и 2 на рисунке 2, равные единице, относительны. Дело в том, что палочковый аппарат ночного зрения человека намного чувствительнее, и для восприятия предельно малого светового сигнала (например, едва видимой точки на темном фоне) палочкам необходима примерно в пятьсот раз меньшая мощность, чем колбочкам. При этом палочки, действующие при периферическом (боковом) зрении, не позволяют определить цвета точки, в то время как колбочки, фиксирующие точку при прямом зрении, дают возможность увидеть и ее цвет [3.3].

Кроме этого, чувствительность человеческого глаза неодинакова к разным цветовым компонентам света. Чувствительность максимальна при 555 нм (желто-зеленый свет) и сводится к минимуму при более длинных (красный свет) и коротких (синий свет) длинах волн. Чувствительность человеческого глаза к воздействию красного излучения (650 нм) составляет всего 10% от максимальной чувствительности. Иными словами, чтобы добиться ощущения той же яркости, что и у желто-зеленого света, интенсивность красного света должна быть в десять раз больше [4.1].

Если соединить видимые красный и синий диапазон спектра, то мы получим цветовой круг Рисунок 3. Цветовой круг это способ представления непрерывности цветовых переходов в видимой части спектра. Сектора круга окрашены в различные цветовые тона, размещенные в порядке расположения спектральных цветов, причем пурпурный цвет связывает крайние красный и фиолетовый цвета.

Рисунок 3. Цветовой круг и триады цветов, дающие при смешивании белый цвет.

Цветовой круг впервые был предложен Исааком Ньютоном в 1704 году. Цветовой круг имеет большое значение для понимания законов смешивания спектральных цветов. Так на пример, вершины треугольника, вписанного в цветовой круг, однозначно указывают на триады цветов, которые при смешивании дадут белый цвет.

Рисунок 4. Цветовое поле видимого спектра.

В общем случае, оттенки цветов получаемые при смешивании простых спектральных цветов представлены на Рисунке 4.

Не спектральные цвета и смешивание цвета

Для восприятия цвета очень важно такое явление, как метамерия, особенности глаза и психики. [1.2]. Метамерия, это свойство зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать ощущение одинакового цвета. Иначе метамерией можно назвать восприятие двух окрашенных образцов одинаково окрашенными под одним источником освещения, но различно окрашенными под другим источником освещения. Это можно объяснить разными спектральными характеристиками источников освещения и разными наполняющими цветами в красочных покрытиях рассматриваемых образцов.

Физиологически метамерия зрения основана на строении периферического отдела зрительного анализатора биологического объекта. В соответствии с теорией происхождения видов, предки человека получили органы зрения от рыб. Эта гипотеза получила в настоящее время, как множество подтверждений, так и не меньшее число опровержений.

У человека, как и у карпа, роль периферического отдела зрительного анализатора выполняет сетчатка, в которой за восприятие цвета отвечают особые клетки, называемые колбочками.

В общем случае, можно создать такие условия, при которых пучок оранжевого спектрального цвета, пучок оранжевого не спектрального цвета (полученный смешением желтого и красного спектральных цветов) и пучок пурпурного не спектрального цвета (полученный смешением синего и красного спектральных цветов) могут восприниматься зрительным анализатором наблюдателя, как пучки одинакового цвета.

Однако если пропустить эти три пучка через дисперсионную призму, то мы получим:

Для оранжевого спектрального цвета: одну полоску, соответствующую длине волны первичного светового пучка.

Для оранжевого не спектрального цвета (полученного смешением желтого и красного спектральных цветов): две полоски, соответствующие длинам волн составляющих желтого и красного спектральных цветов первичного светового пучка.

Для пурпурного не спектрального цвета (полученного смешением синего и красного спектральных цветов): две полоски, соответствующие длинам волн составляющих синего и красного спектральных цветов первичного светового пучка.

В общем случае, результирующие цвета получаемые при смешивании цветов иллюстрирует Рисунок 5.

Рисунок 5. Результирующие цвета, получаемые при смешивании спектральных цветов

Данное наблюдение представляется мне важным при создании цвета красителя для окрашивания насадки.

Теории восприятия цвета

На сегодняшний день, существуют несколько теорий восприятия цвета. Пожалуй, самой распространенной из них является Трехкомпонентная теория, предложенная тремя авторами: М.В. Ломоносовым, Т. Юнгом и Г. Гельмгольцем. Согласно этой теории, в органе зрения человека существуют три цветоощущающих аппарата: красный, зеленый и синий. Каждый из них возбуждается в большей или меньшей степени, в зависимости от длины волны излучения. Затем возбуждения суммируются аналогично тому, как это происходит при суммируемом смешении цветов. Суммарное возбуждение ощущается человеком как тот или иной цвет. В своей работе «Цветовое зрение» авторы Л.Н. Миронова, И.Д. Григорьевич отмечают: «...Трехкомпонентная теория хорошо объясняет важнейшие закономерности цветового зрения: адаптацию, индукцию, цветовую слепоту, спектральную чувствительность глаза, зависимость цвета от яркости и другие, Однако, следует заметить, что в наше время известны факты, свидетельствующие о более сложной картине функционирования органа зрения...» [2.1].

Другой, очень распространенной и имеющей множество подтверждений, теорией является теория оппонентных цветов Э. Геринга. Геринг выдвинул предположение, что в колбочках сетчатки могут существовать три вида гипотетических веществ: бело-черные, красно-зеленые и желто-синие. Световой поток влечет их разрушение (одни световые лучи) с образованием белого, красного или желтого цветов или синтез (другие световые лучи) чорного, зеленого или синего цвета. Геринг предполагал, что имеются четыре основных цвета красный, желтый, зеленый и синий, и что они попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмов зелено-красного механизма и желто-синего механизма. Постулировался также третий оппонентный механизм для ахроматически дополнительных цветов белого и черного. Из-за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары «оппонентными цветами». Из его теории следует, что не может быть таких цветов, как зеленовато-красный и синевато-желтый. Таким образом, теория оппонентных цветов постулирует наличие антагонистических цветоспецифических нейронных механизмов. Например, если такой нейрон возбуждается под действием зеленого светового стимула, то красный стимул должен вызывать его торможение. Предложенные Герингом оппонентные механизмы получили частичное подтверждение после того, как научились регистрировать активность нервных клеток, непосредственно связанных с рецепторами. Так, у некоторых позвоночных, обладающих цветовым зрением, были обнаружены красно-зеленые и желто-синие горизонтальные клетки. У клеток красно-зеленого канала мембранный потенциал покоя изменяется и клетка гиперполяризуется, если на ее рецептивное поле падает свет спектра 400-600 нм, и деполяризуется при подаче стимула с длиной волны больше 600 нм. Клетки желто-синего канала гиперполяризуются при действии света с длиной волны меньше 530 нм и деполяризуются в интервале 530-620 нм.

Множество проводимых исследований подтвердили предположения этих двух теорий, так например колбочки у приматов существуют всего трех типов: воспринимающие цвет в фиолетово-синей, зелено-жёлтой, в желто-красной частях спектра. Каждый вид колбочек интегрирует поступающую лучистую энергию в довольно широком диапазоне длин волн, и диапазоны чувствительности трех видов колбочек перекрываются, различаясь лишь диаграммой величины чувствительности.

Человеческое зрение, таким образом, является трёхстимульным анализатором, то есть спектральные характеристики цвета выражаются всего в трех значениях. Если сравниваемые потоки излучения с разным спектральным составом производят на колбочки одинаковое действие, цвета воспринимаются как одинаковые.

В животном мире известны четырёх- и даже пятистимульные цветовые анализаторы, так что цвета, воспринимаемые человеком одинаковыми, животным могут казаться разными так, хищные птицы видят следы грызунов на тропинках к норам исключительно благодаря ультрафиолетовой люминисценции компонентов их мочи.

Характеристика органов зрения карпа

Как уже говорилось выше, в соответствии с теорией происхождения видов, предок человека унаследовал органы зрения от низших позвоночных, или от рыб, что вызывает большое сомнение у некоторых, уважаемых в научных кругах, авторов [5]:

«...Если принять как факт, что цветовое зрение мы унаследовали от низших позвоночных (рыб), что доказывается анатомическим, физиологическим, химическим и структурным сходством строения сетчатки, то эволюцию цветового зрения следует изучать не на приматах, а начиная с рыб. Тогда рассуждения об эволюции цветового зрения от протонопии до тритонопии (С.В.Кравков) нельзя признать обоснованной. Ведь уже у карпа имеются все три типа колбочек и даже детекторов оппонентного типа, хотя и находятся эти детекторные клетки еще в самой сетчатке, а не в латеральном коленчатом теле, как у приматов и человека (Пэдхем Ч., Сондерс Ж., 1978). Хотя карп обладает повышенной чувствительностью в красно-оранжевой, а не зелено-желтой области спектра, диапазоны частот реагирования рецепторов карпа и человека почти не различаются по ширине.

Таким образом, эволюция цветового анализатора шла параллельно с развитием анатомических и функциональных отделов центральной нервной системы (промежуточного, среднего мозга, коры), по „вертикали“, а не в сторону дифференциации цветочувствительных клеток периферического отдела анализатора (колбочек сетчатки), по горизонтали. Сохранение (даже небольшое расширение) диапазона чувствительности при усовершенствовании структуры цветового анализатора в ходе наземной эволюции высших позвоночных свидетельствует, что цвет играл существенную роль в их жизнедеятельности. Но только у той биологической линии, которая привела к возникновению человека. О центральном значении цветоразличения для человека свидетельствует хотя бы тот факт, что все 6,5 миллиона колбочек как у карпа, так и у человека, располагаются в фовеа-центральной зрительной ямке, области максимально четкого зрения ...».

Далее автор делает вывод [5]: «...Итак, мы видели, что для видов, значительно уступающих человеку в психическом развитии (растения, насекомые, рыбы, пресмыкающиеся, птицы), цвет не отделим от функций размножения, питания и выживания, т.е. от всего биологического цикла ...».

Из сказанного становится ясным, что максимум цветового восприятия карпа обыкновенного лежит в красно-оранжевой области светового спектра, что находит свое подтверждение в большом количестве работ других авторов.

Автор считает, что диапазон чувствительности в области видимого спектра карпа обыкновенного и человека почти не различается по ширине, что противоречит данным некоторых других источников.

Автор подчеркивает подобность строения органов зрения карпа и человека не только качественно: «...колбочки как у карпа, так и у человека располагаются в фовеа-центральной зрительной ямке» но и количественно: «все 6,5 миллиона колбочек как у карпа, так и у человека...».

Кроме этого, автор считает функцию распознания цвета, в частности карпом, не отделимой от функций размножения, питания и выживания, то есть от всего биологического цикла. Это пожалуй самый ценный для нас вывод, для нас — рыбаков, осуществляющих ловлю этой умной рыбы, маскируя насадку под привлекающую ее, рыбу, пищу.

Справедливости ради, нужно отметить, что в результате биофизических исследований органов зрения рыб, пресноводных, пресмыкающихся, приматов, человека, были получены другие, очень интересные факты, способные поставить под сомнение приведенные выше заключения.

Так на пример, в своей статье «О зрении животных», опубликованной в электронном журнале «LiveJournal» некий Евгений [6], приводит интересные факты, касающиеся возможностей органов зрения различных животных, птиц, рыб, ссылаясь на результаты научных исследований, опубликованные в научных изданиях. Так на пример, относительно золотых рыбок, относящихся к карповидным, Евгений пишет: «... 14. Золотые рыбки — тетрахроматы и видят длины волн от 300 нм (и даже ниже) до примерно 730 нм — то есть весь человеческий диапазон, плюс хороший кусок ультрафиолета, плюс пограничную с инфракрасным область... ». Ссылаясь на статью известных биологов Shozo Yohoyama, Huan Zhang, Z. Bernhard Radlwimmer, Nathan S. Blow «Adaptive Evolution of Color Vision of the Commoran Coclacanth (Latimeria Chalumnae)» [6.1], опубликованную в 26 марта 1999 года в Ню-Йорке, и перепечатанную журналом «Evolution» в мае 1999 года, Евгений пишет: «...15. Латимерия (целакант) — древняя, долгое время считавшаяся вымершей рыба, обитающая на глубине около 200 м. Света там почти нет, а те его остатки, что все-таки туда просачиваются — исключительно синие. Тем не менее, она тоже обладает цветным зрением, с нашей точки зрения весьма уникальным. Латимерия — дихромат, но все богатство воспринимаемой ею гаммы укладывается, по нашим меркам, в почти неотличимые оттенки синего в узеньком диапазоне длин волн возле 480 нм. Максимумы цветового восприятия её рецепторов отстоят друг от друга всего на 7 нанометров: 478 и 485 нм. ...». Относительно карпа обыкновенного, ссылаясь на статью [6.2] «The eyes of the common carp and Nile tilapia are sensitive to near-infrared» японских авторов Taro MATSUMOTO and Gunzo KAWAMURA, Евгений пишет: «...16. Обыкновенный карп может видеть в ближнем инфракрасном диапазоне (865 нм) — там же, где работают пульты управления телевизором и где рассеяние света в воде и воздухе существенно ниже».

Учитывая эти данные, мы можем усомниться в утверждении о равенстве ширины светового спектра воспринимаемого органами зрения карпа и человека.

Интересным представляется мнение А.М. Черноризова, высказанное им в его докторской диссертации на тему «Нейронные механизмы цветового зрения».

Проведя опыты на речном карпе, Carpio Cyprims L.; на 13 карпах in vivo (живых карпах) и более чем 200 карпах in vitro, и проанализировав другие, известные ему работы, автор пришел к заключению [7.1]: «...Исследование и моделирование процессов передачи информации о цвете в нейронных сетях зрительной системы является одной из главных задач психофизиологии цветовосприятия в рамках современной психофизиологии как науки о нейронных механизмах психических процессов и состояний. Адекватной экспериментальной моделью для этого является сетчатка глаза, которая по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминает мозг (Jasper, Raynauld, 1975; Хьюбел, 1990). На уровне нервных элементов сетчатки осуществляется переход от кодирования цвета цо принципам трехкомпонентной теории Ломоносова-Юнга-Гельмгольца (слой фоторецепторов) к кодированию цвета по принципам теории оппонентных цветов Геринга (слой горизонтальных и биполярных клеток). В сетчатке происходит формирование цветооппонентных („красно-зеленых“, RG-типа; „сине-желтых“, YB-типа) и ахроматических (нецветооппонентных „яркостных“, В-типа, и „темновых“, D-типа) нейронных систем, которые, по нашим данным, обладают разной функцией в процессе цветокодирования. ...».

Далее автор отмечает [7.1]: "...В поведенческих опытах Wolf (1925) показано, что рыбы из одного с карпом семейства Cyprinidae могут различать до 20 различных цветов в диапазоне от 340 до 760 нм. При этом рыбы отличают пурпурный цвет (смесь синего и красного спектральных излучений) от любого другого цвета. Hamburger (1926) выявил существование дополнительных цветов для рыб {Phoxinus laevisAG, семейство Cyprinidae), а также способность отличать белый цвет от какого-либо спектрального цвета. Таким образом, всю гамму цветов для рыб, как и для человека, можно представить в виде замкнутой круговой диаграммы (круга Ньютона) (Herter, 1953). Herter (1953) констатировал явления одновременного и последовательного яркостного и цветового контрастов для цветового зрения рыб. Horio (1938) в опытах на карпах показал, что при различении зрительных стимулов рыбы чаще ориентируются на цвет, чем на форму. Способность рыб, в частности, карпа, правильно оценивать цвет предметов независимо от условий освещения (константность восприятия цвета) продемонстрирована в поведенческих и Электрофизиологических исследованиях (Oyama, Jitsumori, 1974; Диментман и др., 1975; Максимова и др., 1975; Crawford et.al., 1990). Наконец, цветовое зрение рыб, как и у человека, трихроматично. На это указывают данные микроспектрофотометрических, нейрофизиологических и поведенческих экспериментов (для обзора см.: Измайлов и др., 1989).

Имеются данные о наличии в сетчатке костистых рыб фоторецепторов с пиком чувствительности в ультрафиолетовой области спектра (Neumeyer, Arnold, 1989). Не ясна роль этих рецепторов в цветовом зрении рыб ввиду того, что оптическая система камерного глаза этих животных не пропускает ультрафиолетовые лучи. Однако, имеются данные о влиянии активности рецепторов этого типа в различение цветов в синей области спектра (400-480 нм) (Neumeyer, Arnold, 1989).

У рыб и амфибий хорошо развита система ретино-тектальных зрительных проекций, что обусловливает сложный характер обработки цветового сигнала уже на уровне нейрональных структур сетчатки. В этой ситуации сетчатка этих животных может служить моделью для изучения принципов цветокодирования, реализуемых у приматов центральными отделами зрительного анализатора. ..."

Подводя итог проведенным исследованиям, автор замечает [7.1]: «...Достоверность результатов достигалась большим объемом выборки и использованием современных статистических методов многомерного анализа (метрическое многомерное шкалирование). Представленные в работе данные получены в более чем 500 опытах на 26 моллюсках, 40 лягушках, 13 карпах in vivo и более чем 200 карпах in vitro. На изолированной сетчатке карпа внутриклеточно исследованы спектральные реакции 538 горизонтальных клеток и 45 биполярных клеток. ...».

Анализируя приведенные выше исследования, с высокой степенью достоверности, можем предположить следующее:

Сетчатки глаза карпа и человека очень похожи по функционированию и строению, и «...по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминают мозг...».

Имеются данные о наличии у рыб рецепторов, помогающих им различать цвета в области синего цвета, а также в значительном диапазоне инфракрасной зоны спектра.

Особое внимание нужно обратить на то, что максимальная активность нейронов мозга карпа зарегистрирована при раздражении его фоторецепторов пурпурным цветом, который является не спектральным цветом, а результатом суммирующего действия двух спектральных цветов: синего и красного.

Выводы

1. Сетчатки глаза карпа и человека очень похожи по функционированию и строению, а по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминают мозг.

2. Диапазон чувствительности в области видимого спектра органов зрения карпа и человека значительно различается по ширине, что дает карпу возможность видеть объекты в синей части спектра и в невидимой области инфракрасного цвета, предположительно до длин волн около 865 нм. Это, в свою очередь, объясняет то, как карп может найти пищу в условиях практически полной темноты, например, ночью.

3. Максимум цветового восприятия карпа лежит в красно-оранжевой области светового спектра.

4. Максимальная активность нейронов мозга карпа зарегистрирована при раздражении его фоторецепторов пурпурным цветом, который является не спектральным цветом, а результатом суммирующего действия двух спектральных цветов: синего и красного.

5. Карп способен отличать белый спектральный цвет от какого-либо другого цвета.

6. Во время распознавания объекта, карп более склонен ориентироваться на цвет объекта, чем на его форму.

7. Функцию распознания цвета у карпа не отделима от функций размножения, питания и выживания, то есть от всего биологического цикла.

Заключение

Сделанные мною и приведенные выше, выводы, не претендуют на научную ценность и вполне могут быть ошибочными. Но в своих экспериментах с окрашиванием насадок я придерживаюсь следующих, изложенных мною ниже правил.

Мои насадки имеют преимущественно оранжевый спектральный цвет, оранжевый не спектральный цвет, пурпурный не спектральный цвет и белый не спектральный цвет. Они обязательно яркие и отчетливо выделяются на фоне окружающих предметов.

Насадки дают обильное, легко различимое облако мути имеющее тот же цвет, что и насадка.

В свои насадки я пытаюсь включать энзимы, способные поднять температуру поверхности насадки, по сравнению с температурой окружающей среды, хотя бы на один градус. Это позволяет выделить насадку на фоне окружающих ее объектов (заставляет насадку светиться изнутри) и делает ее более привлекательной и легко распознаваемой рецепторами инфракрасного зрения зрительного аппарата рыбы.

Литература:

1. Википедия. Свободная энциклопедия.

1.1. Цвет: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B2%D0%B5%D1%82

1.2. Метамерия: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0 %D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%8F_(%D1%86%D0%B2%D0%B5%D1%82)

2. Л.Н. Миронова, И.Д. Григорьевич, «Цветовое зрение», 2004 — 2008 годы.

2.1. Трех компонентная теория восприятия цвета. http://www.mironovacolor.org/theory/color_vision/

3. А. Прядко «Система световых величин» http://rus.625-net.ru/625/2004/03/light.htm

3.1. Цвет и длина волны.

3.2. Чувствительность органов зрения человека.

3.3. Максимумы ночного и дневного зрения.

4. «Освещение теплиц. Освещение и люди.» http://www.lighting.philips.com/ru_ru/trends/light/lightandhumans.php?main=ru_ru&parent=ru_r...

5. П.В. Яньшин, «Семантика цветового образа. К вопросу о „биологической целесообразности“ цветового зрения», Провинциальная ментальность России в прошлом, настоящем и будущем. Материалы III международной конференции по исторической психологии российского сознания. Ежегодник Российского психологического общества. Т. 3, вып. 2. Самара, СамГПУ, 1999. С. 200-217.

5.1. Взято по адресу: http://colormind.narod.ru/_private/YanshinOnColorSemantics.htm

6. Евгений, «О зрении животных», «LiveJournal» http://eugenebo.livejournal.com/45235.html

6.1. http://www.life.illinois.edu/ib/426/handouts/Yokoyama%20celacanth%20PNAS99.pdf

6.2. http://www3.interscience.wiley.com/journal/118658551/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0 7. Черноризов Александр Михайлович. Нейронные механизмы цветового зрения : Дис. ... д-ра психол. наук : 19.00.02 : Москва, 1999 227 c. РГБ ОД, 71:99-19/41-8

7.1. http://www.lib.ua-ru.net/diss/cont/124401.html

Автор: Саваченко Григорий

Статья с сайта http://www.sportfishing.ua

The Electromagnetic Spectrum | Chemistry

7.2: Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр состоит из всех типов электромагнитного излучения, расположенных в соответствии с их частотой и длиной волны. Каждый из цветов видимого света имеет определенные частоты и длины волн, связанные с ними, и вы можете видеть, что видимый свет составляет лишь малую часть электромагнитного спектра. Поскольку технологии, разработанные для работы в различных частях электромагнитного спектра, отличаются из соображений удобства или по историческим причинам, для различных частей спектра обычно используются разные единицы. Например, радиоволны обычно указываются как частоты (обычно в МГц), тогда как видимая область обычно указывается в длинах волн (обычно в единицах нм или ангстремы).  


Рис. 1: Части электромагнитного спектра показаны в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волны.

К типам электромагнитных волн относятся радиоволны, микроволны, ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные, рентгеновское излучение и гамма-излучение.

Радиоволны имеют самые длинные длины волн, самые низкие частоты и обладают наименьшим количеством энергии. Они используются в сотовых телефонах, радио- и телевещании, управлении воздушным движением и т. д.

Микроволны имеют более короткие длины волн по сравнению с радиоволнами. Они поглощаются водой и используются для нагрева и приготовления пищи.  

Далее идет инфракрасное излучение, излучаемое теплыми объектами. Например, Земля поглощает лучистую энергию от солнца и излучает инфракрасное излучение. Часть инфракрасного излучения поглощается и повторно испускается атмосферой для поддержания средней температуры Земли через парниковый эффект. Очки ночного видения распознают инфракрасные излучения, излучаемыми нашими телами.

Видимый свет — это лишь небольшая часть электромагнитных излучений, от 740 до 390 нм.  Глаза человека могут видеть только этот небольшой диапазон длин волн. Видимый свет в основном состоит из семи цветовых компонентов, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый.  

Ультрафиолетовое излучение имеет длину волны от 400 до 10 нм. Солнечный свет является наиболее известным источником ультрафиолетового излучения. Он обладает достаточной энергией, которая при чрезмерном воздействии вызывает ожоги.

Рентгеновское излучение может проходить через многие вещества, что делает его важным инструментом визуализации. Стоматологи используют рентгеновские снимки для диагностики, а служба безопасности аэропорта использует их для визуализации компонентов в чемодане.

Гамма-лучи имеют меньшие длины волн, высокие частоты и энергии. Гамма-лучи высвобождаются в результате ядерных реакций и естественных радиоактивных элементов.

Рентгеновские лучи и гамма-лучи являются наиболее энергетическими формами электромагнитного излучения. Их высокие энергии могут ионизировать атомы и молекулы. Ионизирующее излучение может вызвать постоянные изменения или повреждения биологических молекул. Они используются для уничтожения раковых клеток.   

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 6.1: Электромагнитная энергия.

4. Оценка бактерицидного (антимикробного) действия ультрафиолетового излучения \ КонсультантПлюс

4. Оценка бактерицидного (антимикробного) действия

ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение охватывает диапазон длин волн от 100 до 400 нм оптического спектра электромагнитных колебаний. По наиболее характерным реакциям, возникающим при взаимодействии ультрафиолетового излучения с биологическими приемниками, этот диапазон условно разбит на три поддиапазона: УФ-А (315 - 400 нм), УФ-В (280 - 315 нм), УФ-С (100 - 280 нм).

Кванты ультрафиолетового излучения не обладают достаточной энергией, чтобы вызвать ионизацию молекул кислорода, т.е. при поглощении нейтральной молекулой кислорода одного кванта молекула не распадается на отрицательный электрон и положительный ион. Поэтому ультрафиолетовое излучение относят к типу неионизирующих излучений.

Бактерицидным действием обладает ультрафиолетовое излучение с диапазоном длин волн 205 - 315 нм, которое проявляется в деструктивно-модифицирующих фотохимических повреждениях ДНК клеточного ядра микроорганизма, что приводит к гибели микробной клетки в первом или последующем поколении.

Реакция живой микробной клетки на ультрафиолетовое излучение не одинакова для различных длин волн. Зависимость бактерицидной эффективности от длины волны излучения иногда называют спектром действия.

На рис. 1 <*> приведена кривая зависимости относительной спектральной бактерицидной эффективности S(лямбда)отн. от длины волны излучения лямбда.

------------------------------------

<*> Рисунок не приводится.

Установлено, что ход кривой относительной спектральной бактерицидной эффективности для различных видов микроорганизмов практически одинаков.

Более чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения вирусы и бактерии в вегетативной форме (палочки, кокки). Менее чувствительны грибы и простейшие микроорганизмы. Наибольшей устойчивостью обладают споровые формы бактерий.

В Прилож. 4 приведена таблица экспериментальных значений поверхностной и объемной бактерицидных доз (экспозиций) в энергетических единицах, обеспечивающих достижение эффективности обеззараживания до 90, 95 и 99,9% при облучении микроорганизмов излучением с длиной волны 254 нм от ртутной лампы низкого давления. Следует заметить, что данные, приведенные в этой таблице, являются справочными, так как получены различными авторами и не всегда совпадают.

В качестве основной радиометрической (эффективной) величины, характеризующей бактерицидное излучение, является бактерицидный поток.

Значение бактерицидного потока Фбк может быть вычислено с учетом относительной спектральной бактерицидной эффективности по формуле:

315

Фбк = ДЕЛЬТА лямбда SUM Фе,лямбда S(лямбда)отн., Вт, (1)

205

где:

205 - 315 - диапазон длин волн бактерицидного излучения, нм;

Фе,лямбда - значение спектральной плотности потока излучения, Вт/нм;

S(лямбда)отн. - значение относительной спектральной бактерицидной эффективности;

ДЕЛЬТА лямбда - ширина спектральных интервалов суммирования, нм.

В этом выражении эффективный бактерицидный поток Фбк оценивается по его способности воздействовать на микроорганизмы. Бактерицидный поток измеряется в ваттах, так как S(лямбда)отн. является безразмерной величиной.

Бактерицидный поток составляет долю от энергетического потока Фе источника излучения в диапазоне длин волн 205 - 315 нм, падающего на биологический приемник, эффективно расходуемую на бактерицидное действие, т.е.:

Фбк = Фе x Кбк, Вт, (2)

где Кбк - коэффициент эффективности бактерицидного действия излучения источника определенного спектрального состава, значение которого находится в пределах от 0 до 1.

Значение Кбк для ртутных ламп низкого давления равно 0,85, а для высокого давления - 0,42. Тогда для данного типа источника бактерицидные единицы любых радиометрических величин будут равны произведению Кбк на соответствующую энергетическую единицу.

Для описания характеристик ультрафиолетового излучения используются радиометрические физические (или энергетические) величины. Измерение значений этих величин подразделяется на спектральные и интегральные методы. При спектральном методе измеряется значение спектральной плотности радиометрической величины монохроматических излучений в узком интервале длин волн. При интегральном методе оценивается суммарное излучение в определенном спектральном диапазоне как для линейчатого, так для сплошного спектра.

В табл. 1 приведены основные радиометрические энергетические величины ультрафиолетового излучения, их определения и единицы измерения.

Видимый спектр света: какой свет мы видим?

Какой свет мы видим?

Видимый свет — это энергия той части спектра электромагнитного излучения, которую мы способны воспринимать глазами, то есть видеть. Вот так все просто.

Длина волны видимого света

А теперь сложнее. Длины волн света в видимой области спектра лежат в диапазоне от 380 до 780 нм. Что это значит? Это значит, что волны эти очень короткие и высокочастотные, а «нм» — это нанометр. Один такой нанометр равен 10-9 метрам. А если человеческим языком, то это одна миллиардная часть метра. То есть метр — это десять дециметров, сто сантиметров, тысяча миллиметров или… Внимание! Один миллиард нанометров.

Как мы видим цвета в пределах видимого спектра света

Наши глаза не только могут воспринимать эти крошечные волны, но и различать их длины в пределах спектра. Вот так мы и видим цвет — как часть видимого спектра света. Красный свет, один из трех основных цветов света, имеет длину волны примерно 650 нм. Зеленый (второй основной) — приблизительно 510 нм. И, наконец, третий — синий — 475 нм (или около того).  Видимый свет от Солнца — это своеобразный коктейль, в котором эти три цвета смешаны.

Почему небо голубое, а трава зеленая?

Вообще-то это два вопроса, а не один. И поэтому мы дадим два разных, но связанных между собой ответа. Мы видим ясное небо в полдень голубым, потому что короткие волны света более эффективно рассеиваются при столкновении с молекулами газа в атмосфере, чем длинные. Так что голубизна, которую мы видим в небе — это синий свет, рассеянный и многократно отраженный молекулами атмосферы.

Но на восходе и закате небо может приобретать красноватый цвет. Да, и такое бывает, поверьте. Это происходит потому, что когда Солнце находится близко к горизонту, свету, чтобы достичь нас, приходится проделать более долгий путь через гораздо более плотный слой атмосферы (к тому же еще и довольно пыльный), чем когда Солнце находится в зените. Все короткие волны поглощаются, и нам остается довольствоваться длинными, отвечающими за красную часть спектра.

А вот с травой все слегка по-другому. Она выглядит зеленой, потому что поглощает все длины волн, кроме зеленых. Зеленые ей, видите ли, не по душе, поэтому она их отражает обратно нам в глаза. По этой же причине любой объект имеет свой цвет — мы видим ту часть спектра света, которую он не смог поглотить. Черные предметы выглядят черными, потому что поглощают все длины волн, практически ничего при этом не отражая, а белые — наоборот, отражают весь видимый спектр света. Это также объясняет, почему черное нагревается на солнце гораздо сильнее, чем белое.

Небо голубое, трава зеленая, собака — друг человека

А что там — за видимой областью спектра?

По мере того, как волны становятся короче, цвет меняется от красного к синему, доходит до фиолетового и, наконец, видимый свет исчезает. Но сам свет не исчез — а перешел в область спектра, которая называется ультрафиолетом. Хоть эту часть спектра света мы уже не воспринимаем, но именно она заставляет светиться люминесцентные лампы, некоторые виды светодиодов, а также всякие прикольные светящиеся в темноте штучки. Дальше уже идут рентгеновское и гамма-излучение, с которыми лучше дел не иметь вообще.

С другого конца области спектра видимого света, там где заканчивается красный цвет, начинается инфракрасное излучение, которое скорее тепло, чем свет. Вполне может вас поджарить. Затем идет микроволновое излучение (очень опасное для яиц), а еще дальше — то, что мы привыкли называть радиоволнами. У них длины уже измеряются сантиметрами, метрами и даже километрами.

И как это все относится к освещению?

Очень относится! С тех пор как мы узнали многое про спектр видимого света и про то, как мы его воспринимаем, производители светового оборудования постоянно работают над улучшением качества источников света для удовлетворения наших ежесекундно растущих потребностей. Так появились лампы «полного спектра», свет которых почти неотличим от естественного. Цвет света стали измерять по шкале Кельвина, чтобы иметь реальные цифры для сравнения и маркетинговых трюков. Стали выпускаться специальные лампы для различных нужд: например, лампы для выращивания комнатных растений, дающие больше ультрафиолета и света из красной области спектра для лучшего роста и цветения, или «тепловые лампы» различных видов, которые обосновались в бытовых обогревателях, тостерах, и гриле в «Шаурме от Ашота».

Проект - Диагностика и компоненты

Новости

28.07.2020

Наша команда инженеров нарастила выходную мощность лазеров серии TiF-100 до более чем 3 Ватт на 800 нм, 80 МГц при длительности импульса менее 100 фс. Диапазон перестройки такой системы был расширен до 720-950 нм, по запросу также возможен более длинноволновый диапазон 850-1040 нм. В систему интегрирован высокомощный малошумящий лазер накачки. Такая система хорошо подойдет для самых требовательных […]

02.09.2019

Инженерами нашей компании и сотрудниками Института синхротронных исследований в Ереване (CANDLE) была произведена установка и наладка фемтосекундного титан-сапфирового осциллятора TiF-100ST-F6 со встроенным лазером накачки и блоком фазовой привязки частоты следования импульсов лазера к опорному РЧ сигналу ALock. Установка была разработана и внедрена в производство благодаря совместному российско-армянскому проекту, поддержанному Фондом содействия развитию малых форм предприятий в […]

90 000 7.1. Спектр электромагнитных волн - Том III

Все электромагнитные волны распространяются с одинаковой скоростью в вакууме. c, при этом они различаются по частоте и длине. Методы изготовления и прием (обнаружение) волн в разных частотных диапазонах различаются много, и это лежит в основе классификации волн.

Все волны можно ранжировать по частоте (или длине волны).Да классификация электромагнитных волн называется спектр волн электромагнитный . Он представлен на рис. 7.2.

Мы видим, что отдельные диапазоны волн частично перекрываются, поскольку могут создаваться волны с перекрывающимися частотами. как с помощью техники, характерной для одного, так и для другого объема.Например, некоторые микроволны могут быть произведены также с использованием инфракрасной техники. Другим примером являются рентгеновские лучи, которые производятся в рентгеновских трубках. При длине менее 0,1 нм они могут продуцироваться и ядрами радиоактивных элементов - тогда их называют лучами γ.

Спектр электромагнитных волн не имеет предела - ни для длинных, ни для коротких волн.Мы открываем, с одной стороны, спектр, длины волн становятся все длиннее и длиннее, например, недавно были обнаружены волны. о частоте 10-2 Гц и длиной около 5000 земных радиусов. С другой стороны, в космических лучах обнаружено высокоэнергетическое излучение γ с частотами выше 1024 Гц.

Сильнейший источник принимаемых электромагнитных волн на Земле – наше Солнце, c к которым приспособилось большинство биологических видов.Нас постоянно бомбят многими волнами, пришедшими из космоса. Собственно, почти все о нем мы знаем, что это происходит из информации, считываемой с электромагнитных волн.

Часть нашей информации о космосе получена в результате регистрации и исследований радиации. Космос. В последние два-три десятилетия мы также начинаем записывать и интерпретировать текущую из космоса информацию, содержащуюся в следователях потоки нейтрино на Землю.Недавно появилась возможность регистрировать и входящие гравитационные волны к нам.

  1. Характеристика спектра электромагнитных волн. Назовите волны самую короткую и самую длинную. Есть ли естественные границы диапазон электромагнитных длин волн в спектре?
  2. Известно, что диапазоны различных электромагнитных волн не исключают друг друга, а перекрывать.Например, инфракрасные лучи и микроволны имеют некоторые спектральной области одних и тех же длин волн. Так чем же они отличаются? Дай больше не менее двух таких примеров.
  3. Объясните, какой была бы наша повседневная жизнь, если бы волны не были обнаружены электромагнитный.
.90 000 Факультет биотехнологии Вроцлавского университета 9 000 1

Неделя III.

Абсорбциометрия

Свет… Нам нужно видеть цвета. Цвета, которые мы видим, являются результатом поглощения и отражения света объектами, которые мы наблюдаем. Белый свет — это смесь всех цветов. Свет можно описать как некоторый тип электромагнитных волн, не все из которых видны глазу. Те, которые мы видим, называются видимым светом. Видимый свет представляет собой небольшую часть спектра электромагнитного излучения и охватывает очень узкий диапазон примерно от 400 нм до 800 нм.Более короткие волны (длиной менее 400 нм) называют ультрафиолетовыми (или ультрафиолетовыми), а более длинные волны (с длиной волны более 800 нм) называют инфракрасными. Человеческий глаз не может воспринимать как ультрафиолетовые, так и инфракрасные волны.

Все вещества, которые мы видим окрашенными (а также некоторые бесцветные), обладают способностью поглощать световые волны. Окрашенные вещества поглощают свет дополнительного цвета, то есть на цветовом круге, противоположном цвету испытуемого вещества.Это свойство можно проверить, исследуя электромагнитный спектр вещества. Затем получаем график зависимости светопоглощения (абсорбции) от длины волны, при которой наблюдается максимум (s), характерный для данного вещества. Их можно использовать для идентификации.

Вторым важным свойством световых волн является их интенсивность и изменение. Каждое светопоглощающее вещество делает это в зависимости от концентрации, т.е. чем больше его в образце (выше концентрация), тем больше света оно поглощает.Поскольку зависимость между концентрацией вещества и количеством поглощенного света прямолинейна, ее используют для определения концентрации соединений (закон Ламберта-Бера).

Как мы воспринимаем черный и белый цвета? Черные объекты кажутся черными, потому что они поглощают все длины волн, а не отражают их. От белых предметов отражаются волны всего спектра, и ни одна из них не поглощается.

Предметом курса было определение спектра поглощения цветных соединений (выделенных солей) и бесцветного яичного белка.Это не означает, что он вообще не поглощает свет, но он поглощает ультрафиолетовый свет. Дополнительно участники чертили стандартную кривую (зависимость светопоглощения от концентрации) и на ее основе определяли концентрацию соединения в индивидуальном тесте.

.

Длина волны видимого света и ее расчеты

Ученый «Сэр Исаак Ньютон» — математик, теолог, писатель, физик и астроном. Он широко известен как один из самых важных ученых всех времен. Он главная фигура научной революции. Он был первым, кто испытал видимый солнечный свет, который проходит через призму и генерирует световой пучок. Этот луч можно разделить на множество цветов, таких как VIBGYOR (фиолетовый, индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный.«Роджер Бэкон — английский философ, первый, кто упомянул, что призрак виден в стакане с водой. Когда электромагнитное излучение возникает в определенной секции, электромагнитный спектр известен как свет. В общем, термин свет относится к видимому свету и виден человеческому глазу. Экспериментально скорость света в вакууме была найдена равной 299 792 458 м/с или 3 х 108 м/с В этой статье рассматривается длина волны видимого света и его характеристики



Какова длина волны видимого света?

Когда электромагнитное излучение возникает в определенной части электромагнитного спектра, оно называется светом.В общем, термин свет относится к видимому свету и виден человеческому глазу. Экспериментально скорость света в вакууме была найдена равной 299 792, 458 м/с или 3 х 108 м/с.Иногда в физике термином свет называют электромагнитное излучение любой длины волны. Доступны различные типы излучения, такие как радио, гамма, микроволны и рентгеновские лучи. Все это формы света, и изучение этого называется оптикой. Мы знаем, что свет распространяется не прямолинейно, а в виде поперечной волны.Эти волны покрывают больше долин и хребтов. Длину волны можно определить как расстояние между двумя гребнями и впадинами. Единицами длины волны являются микрометры или нанометры. Символ длины волны «λ».


длина волны


Категоризация файла электромагнитных волн может быть сделана на основе частоты, иначе длины волны. Диапазон длин волн видимого света составляет от 400 нм до 700 нм.Во всем электромагнитном спектре свет составляет лишь небольшую часть. Волны, такие как высокочастотные и коротковолновые электромагнитные волны, включают в себя различные лучи, такие как УФ, гамма и рентгеновские лучи. Точно так же электромагнитные волны, которые используют меньше частот и большую длину волны, включают микроволновые, инфракрасные, телевизионные и радиоволны.

  • Для гамма-излучения: диапазон частот от 1020 до 1024 и диапазон длин волн от 10 до 12 мкм
  • Для рентгеновских лучей: диапазон частот от 1017 до 1020 и диапазон длин волн от 1 нм до 1 мкм
  • Для УФ-лучи, диапазон частот от 1015 до 1017 и диапазон длин волн от 400 нм до 1 нм.
  • Для видимых лучей диапазон частот составляет от 4 до 7,5 x 1014, а диапазон длин волн менее 750 нм - 400 n
  • Для ближних инфракрасных лучей диапазон частот составляет 1 * 1014 - 4 * 1014, а длина волны менее 2,5 мкм - 750 нм
  • Для инфракрасных лучей диапазон частот составляет от 1013 до 1014, а диапазон длин волн составляет от 2,5 мкм до 2,5 мкм
  • Для микроволновых лучей диапазон частот составляет 3 * 1011 - 1013, и диапазон длин волн от менее 1 мм до 25 мкм
  • Для радиолучей диапазон частот составляет 1 мм

Что такое видимый спектр?

Видимый спектр — это видимая часть электромагнитной волны, видимая человеческому глазу.Диапазон видимого спектра в электромагнитном спектре колеблется от ИК до ультрафиолета. Диапазон обнаружения светового спектра может составлять от 400 нм до 700 нм. После выхода за этот диапазон человеческий глаз не может наблюдать электромагнитные волны. Но эти волны можно наблюдать, как цвета радуги, где каждый цвет имеет свою длину волны.



электромагнитный спектр

  • Для красного цвета диапазон длин волн от 750 до 610 нм, диапазон частот от 480 до 405 ТГц.
  • Для оранжевого цвета диапазон длин волн от 610 до 590 нм, диапазон частот от 510 до 480 ТГц.
  • Для желтого цвета диапазон длин волн от 590 до 570 нм, диапазон частот от 530 до 510 ТГц.
  • Для зеленого цвета диапазон длин волн составляет от 570 до 500 нм, а частоты — от 580 до 530 ТГц.
  • Для синего цвета диапазон длин волн составляет от 500 до 450 нм, а частоты — от 670 до 600 ТГц.
  • Indigo имеет диапазон длин волн от 450 до 425 нм и частоты от 600 до 700 ТГц.
  • Для фиолетового цвета диапазон длин волн от 425 до 400 нм, диапазон частот от 700 до 790 ТГц.

Как рассчитывается длина волны света?

Когда свет обладает корпускулярными и волновыми свойствами, его можно выразить двумя уравнениями.

V = λ * f
E = h * f

Где,

Скорость света "V", длина волны света "λ", частота света "f", энергия световой волны равно «E», а постоянная Планка равна «h»

Значение постоянной Планка равно 6,64 × 10–34 Дж/с.

Здесь приведенное выше уравнение определяет природу волнового света.

Здесь первое уравнение в приведенном выше примере обозначает волнообразный характер света, а второе уравнение в приведенном выше примере определяет точную природу света.

Пример задачи

Длину волны видимого света можно рассчитать следующим образом. Значение частоты f = 6,24 × 1014 Гц.

Нам известны значения частоты f = 6,24×1014 Гц.

Скорость света v = 3×108 м/сек

Согласно формуле для длины волны света λ = ν * f

λ = (3×10 ^8/ 1)*06,24× 10 14

λ = 4,80 x 10 −7

Итак, все дело в длине волны видимого света.Основываясь на приведенной выше информации, мы можем окончательно заключить, что эти световые волны являются видимыми электромагнитными волнами. Длина волны этих световых волн составляет от 400 до 720 нм и обозначена «λ», а частота этих световых волн находится в диапазоне от 400 до 789 ТГц. Здесь значение 1 ТГц равно 1012 Гц. Применения видимого света в основном спутниковые, спектрофотометрические и радужные.

.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН. Определение - электромагнитные волны

Электромагнитные волны - возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве, иначе называемое электромагнитным излучением. Существуют разные типы электромагнитных волн и только некоторые из них нам видны, но этот тип излучения окружает нас отовсюду. Одним из видов электромагнитного излучения является видимый свет, и различные частоты электромагнитных волн позволяют нам воспринимать цвета окружающих нас предметов.

Начало 19 века принесло много важных открытий, связанных с электромагнитным излучением. Один из них был разработан Гансом Христианом Эрстедом, который в 1820 году продемонстрировал связь между магнетизмом и электричеством, обнаружив, что электрический ток создает магнитное поле. 11 лет спустя Майкл Фарадей, в свою очередь, доказал, что переменное магнитное поле создает электрическое поле. В 1861 году результаты своих анализов представил Джеймс Максвелл, который основывал утверждение о существовании электромагнитных волн на своих волновых уравнениях.Именно Максвелл указал, что переменное электрическое поле создает вихревое магнитное поле (вихревое поле означает, что его волны представляют собой замкнутые кривые) и наоборот - переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле. Согласно теории Максвелла, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света в виде электромагнитных волн. Следовательно, электромагнитная волна есть не что иное, как связанные вместе магнитное и электрическое поля.

Характеристики электромагнитного излучения

Величины, характеризующие электромагнитную волну:

  • частота - число полных изменений магнитного и электрического поля, происходящих в течение секунды (одно циклическое событие в течение одной секунды).Она выражается в герцах,
  • длина волны рассчитывается как расстояние между двумя соседними точками, где электрические и магнитные поля абсолютно одинаковы.

Между этими двумя величинами существует постоянная зависимость - чем выше частота волны, тем короче ее длина.

Эта зависимость выражается формулой:

λ = c/f

где:

  • λ - длина волны
  • c - скорость волны
  • f - частота

Следует учитывать, что частота для каждой длины волны постоянна, а длина волны зависит от скорости.

Скорость электромагнитной волны достигает наибольшего значения в вакууме. В материальных центрах она всегда меньше, и, кроме того, часть волны, переносимой телом, поглощается телом (предметом). Таким образом, волна теряет часть энергии, и она преобразуется во внутреннюю энергию тела. Физика называет это явление поглощением света.

Спектр (спектр) электромагнитных волн. В переводе Dobrajest, wikipedia.pl: Adi4000 [1] [общественное достояние или общественное достояние], через Wikimedia Commons Магнитные и электромагнитные поля распространяются перпендикулярно друг другу и имеют синусоидальную переменную интенсивность.Электромагнитные волны — это поперечные волны.

Электромагнитная волна является энергоносителем.

Электромагнитные волны подвержены:

  • интерференция — явление, возникающее в результате наложения двух или более волн,
  • дифракция, а дифракция — отклонение волны, возникающее при встрече волны с краем препятствия или внутри него рядом. Затем направление распространения волны меняется.

Волны отражаются от объектов.

Теория корпускулярно-волнового дуализма

Волну можно рассматривать и как поток частиц (корпускул, фотонов), в котором каждая частица у него есть своя энергия, зависящая от частоты волны. Есть явления, которые они подчеркивают волновой характер электромагнитной волны, другие в свою очередь выявить этот молекулярный.

Мы классифицируем электромагнитные волны по их частоте — тогда мы ссылаемся на спектр электромагнитных волн — или по их длине в вакууме.Волны разной длины имеют разное применение и свойства.

Общественное достояние

Виды электромагнитных волн

Радиоволны - используются в телекоммуникациях, радиовещании и многих других отраслях техники. Они делятся на длинные, средние, короткие и ультракороткие.

Микроволны - электромагнитные волны длиной от 1 м до 0,1 мм, которые соответствуют диапазону частот от 300 МГц до 3000 ГГц, применяются в микроволновых печах, нагревательных устройствах или в.


Рентгеновские волны - невидимое излучение с длиной волны от 0,01 нм до 10 нм, проникающее через непрозрачные тела.

Инфракрасное излучение - его длина волны больше, чем у света, используется в основном в медицине для диагностики. Это невидимое излучение.

Световое излучение - видимая область электромагнитного излучения.

Ультрафиолетовое (УФ) излучение - имеет длину волны короче света, повреждает ткани, в избытке опасно для живых существ.

Гамма-излучение – испускаемое радиоактивными элементами. Он сопровождает ядерные реакции и обладает чрезвычайной проникающей способностью, а потому опасен для живых организмов.


Библиография
  1. Щепан Щеневский; Электричество и магнетизм: Учебник для студентов колледжей; Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Варшава, 1980;
  2. Анджей Янушайтис; «Волны»; Польское научное издательство PWN, Варшава, 1991;
  3. Дэвид Холлидей, Роберт Резник, Джерл Уокер; «Основы физики»; Польское научное издательство PWN, Варшава, 2015 г.;
  4. Игорь В.Савельев; «Лекции по физике, т. 2. Электричество и магнетизм, волны, оптика»; Польское научное издательство PWN, Варшава, 2013 г.;
.

Спектр электромагнитных волн - Взаимодействия в природе

Электромагнитные волны представляют собой возмущения электрических и магнитных полей, распространяющихся в пространстве. Линии обоих соединенных полей перпендикулярны друг другу. Они также перпендикулярны направлению распространения волны.

Скорость электромагнитной волны в вакууме определяется по формуле:

В спектре электромагнитных волн можно выделить следующие диапазоны:

1. Радиоволны — это электромагнитное излучение с наибольшей длиной волны, от нескольких миллиметров до сотен километров. Впервые они были намеренно произведены компанией Hertz. Он также доказал, что они могут передаваться на большие расстояния. Диапазон радиоволн далее делится на короткие, средние и длинные волны.

Источником радиоволн являются специальные передающие антенны. Эти волны используются, в частности, в в эфире.

2. Микроволны — это длины волн от 1 миллиметра до 30 сантиметров.Источником микроволнового излучения могут быть клистроны и магнетроны. Однако для их передачи используются волноводы. В радиолокации используются микроволны с более короткими длинами волн, примерно от 20 см до 0,5 мм.

Кроме того, микроволны используются в спутниковой связи, медицине и широко используемых микроволновых печах.

3. Инфракрасное излучение – это излучение с длиной волны от 760 нанометров до 2000 микрометров. Обычно он делится на три области: ближний инфракрасный, средний инфракрасный и дальний инфракрасный.Это излучение испускается всеми горячими предметами и газоразрядными лампами. Инфракрасное излучение воспринимается органами чувств как тепло. Инфракрасные волны используются во многих отраслях науки и промышленности, в том числе в химических анализах. Это инфракрасное излучение обычно используется в устройствах, называемых приборами ночного видения.

4. Видимый свет — диапазон электромагнитного излучения, видимого органом зрения человека.Это волны в диапазоне от 380 до 780 нм. Этот диапазон иногда называют диапазоном радуги, так как он соответствует цветам от красного до оранжевого, желтого, зеленого, синего и фиолетового.

4. Ультрафиолет – это электромагнитное излучение, длина волны которого меньше длины видимого света. Это волны в диапазоне от 390 до 10 нанометров. Более длинные волны, примерно до 190 нанометров, относятся к ближнему ультрафиолету, а более короткие волны — к дальнему ультрафиолету. УФ-излучение, испускаемое Солнцем, относится как к УФ-А, так и к УФ-В.Однако озоновый слой поглощает почти все УФ-В, и в основном УФ-А достигает Земли.

Другое подразделение делит область действия по биологическому воздействию:

V-A - длина 315-380нм

UV-B - длина 280-315nm

UV-C - длина 10-280nm

Ультрафиолетовое излучение обладает важным свойством. А именно, он может заставить многие тела флуоресцировать. Поэтому его с успехом применяют для выявления фальшивых банкнот или в криминалистике при осмотре мест преступлений.Флуоресцентные маркеры также используются для наблюдения за метаболизмом определенных веществ в организмах.

5. Рентгеновские лучи представляют собой волны в диапазоне 12 – 0,012 нанометров. Рентгеновские лучи с наименьшими энергиями называются мягкими лучами, а с более высокими энергиями — жесткими.

Рентгеновские лучи очень проникающие. Рентгеновские лучи были открыты Рентгеном в 1895 году и с тех пор широко используются.в в медицине и промышленности.

Рентгеновское излучение возникает при переходе электрона в атоме с более высокого энергетического уровня на более низкий, в котором после выбитого электрона остается щель.

6. Гамма-излучение охватывает самые короткие длины волн в диапазоне метров. Это эквивалентно фотонам с энергией от 10 МэВ до 10 КэВ. Классифицируется как ионизирующее излучение. Он может образовываться при ядерном распаде радиоактивных изотопов, при слиянии ядер, а также в процессе аннигиляции.

Испускание гамма-излучения сопровождает переход ядра радиоактивного элемента из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией. Состав ядра не меняется.

Гамма-излучение относится к наиболее проникающим излучениям. В природе его источниками являются альфа- или бета-радиоактивные элементы. Испускание гамма-квантов обычно сопровождает другие ядерные превращения.

В промышленности, помимо прочего, используется гамма-излучение.в проводить испытания металлов и их сплавов с целью выявления возможных дефектов. Это называется дефектоскопия.

.

электромагнитных волн. Спектр электромагнитных волн

Солнечный свет, свет ламп накаливания, радиоволны, рентгеновские лучи — это лишь некоторые примеры однотипных волн — электромагнитных волн (см.: Волна — определение. Виды волн). Для нас особенно важен свет, излучаемый Солнцем, ведь без него жизнь на Земле просто не существовала бы. В этой статье мы дадим определение электромагнитной волны (сокращенно ЭМ-волны), обсудим спектр ЭМ-волн и перечислим некоторые источники этих волн.

Электромагнитные волны — определение и описание

Электромагнитная волна (или электромагнитное излучение) представляет собой возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве.

Как определено выше, электромагнитная волна представляет собой комбинацию взаимосвязанных электрических и магнитных полей. Эти поля меняются со временем и подвергаются явлению взаимной индукции, т. е. переменное электрическое поле создает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, вызывает переменное электрическое поле и т. д.Таким образом, термин «взаимосвязанные» означает, что два вида полей не могут существовать независимо друг от друга.

Электромагнитная волна представляет собой поперечную волну , т.е. волну, в которой направление вибрации перпендикулярно направлению распространения волны. В отличие от механических волн, электромагнитные волны не нуждаются в какой-либо материальной среде для существования и распространения в пределах — эти волны могут распространяться даже в вакууме! Сегодня мы принимаем это свойство электромагнитных волн как должное, но в конце девятнадцатого века взгляды были совсем другими.В то время считалось, что свет, как и любая другая электромагнитная волна, распространяется в материальной среде под названием , эфир. По мнению ученых, эфир должен был заполнить все космическое пространство. Одной из причин таких рассуждений был тот факт, что в то время был известен другой тип волн, т. е. механические волны, примером которых являются, в частности, звуковые волны могли существовать и распространяться только и исключительно в какой-либо материальной среде (в воде, воздухе и т. д.).

С какой скоростью распространяются электромагнитные волны?

Скорость электромагнитных волн (хотя и намного, намного больше по сравнению со скоростью механических волн) имеет определенные ограничения.Все электромагнитные волны могут распространяться с определенной максимальной скоростью c равной:

$$ c = 299 \ hspace {0,08 см} 792 \ hspace {0,08 см} 458 \ hspace {0,07 см} \ tfrac {\ textrm {m}} {\ textrm {s}} $$

c это скорость, с которой ЭМ волны распространяются только в вакууме, поэтому мы можем написать, что:

Все электромагнитные волны распространяются в вакууме с одинаковой скоростью c .

Вышеизложенный факт лежит в основе постулата о постоянной скорости света - одного из двух постулатов, на которых основана теория относительности Альберта Эйнштейна (см.: Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна).Здесь следует добавить, что свет (и другие электромагнитные волны) имеют одинаковую скорость независимо от системы отсчета, относительно которой он измеряется . Этот результат чрезвычайно удивителен, потому что значения скорости любой другой волны, которые измеряли бы наблюдатели в нескольких разных системах отсчета, отличались бы в большей или меньшей степени. Интересен тот факт, что значение скорости ЭМ волны в вакууме можно рассчитать по следующей формуле:

$$ c = \ dfrac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ hspace {.05см}\varepsilon_0}}$

$

where:
90 025 μ 0 - magnetic permeability of vacuum equal to 1.26 ⋅ 10 -6 H / m,
ε 0 - electric permeability of vacuum equal to 8.85 ⋅ 10 -12 C 2 / Н ⋅ м 2 .

Спектр электромагнитных волн

Электромагнитные волны, как и любой другой тип волн, обладают волновыми свойствами , т.е. они подвержены явлениям дифракции и интерференции и подчиняются законам отражения и преломления.Оказывается, однако, что некоторые свойства электромагнитного излучения, связанные главным образом со способом взаимодействия с веществом, очень сильно зависят от длины (частоты) ЭМ волны. В связи с этим электромагнитное излучение было разделено на определенные диапазоны длин волн (частот), которые в совокупности составляют спектр электромагнитного излучения .

Спектр электромагнитных волн охватывает чрезвычайно широкий диапазон частот (длин волн) от гамма-лучей ( γ ) до радиоволн.Обратите внимание, что, как показано на рисунке ниже, видимый диапазон, то есть та часть спектра, к которой чувствительны наши глаза, покрывает лишь небольшую часть спектра электромагнитного излучения. Предполагается, что видимый диапазон охватывает диапазон длин волн в диапазоне 400-700 нм , которому соответствуют конкретные цветовые впечатления (цвета). Середина видимой области лежит на длине волны примерно 555 нм (желто-зеленый цвет).

Спектр электромагнитных волн

В спектре электромагнитного излучения нет ни пробелов, ни строго определенных границ.Таким образом, излучение с более короткими длинами волн, чем видимый свет (левая часть рисунка), охватывает диапазоны длин волн, называемые гамма-излучением ( γ ), рентгеновским излучением (X) и ультрафиолетовым излучением. Правая часть рисунка, в свою очередь, охватывает область с длинами волн больше, чем длина волны видимого света. Примерами таких волн являются инфракрасные волны, микроволны и радиоволны.

Источники электромагнитных волн

К источникам электромагнитных волн относятся:в

  • атомные ядра возбужденных радиоактивных изотопов - гамма-излучение ( γ ),
  • Рентгеновские трубки, радиоактивные элементы - рентгеновские лучи (Х),
  • бактерицидные лампы (используемые, например, в больницах) - ультрафиолетовое излучение,
  • лампочки, звезды (например, Солнце) - видимый свет,
  • горячие предметы (например, горелки газовых плит) - инфракрасное излучение,
  • радары - микроволны,
  • радиопередатчики - радиоволны.

Некоторые тела излучают электромагнитное излучение более чем в одном диапазоне длин волн. Например, звезды, а значит, и Солнце, являются источниками электромагнитных волн в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Кстати, источники инфракрасного излучения — это мы сами, а точнее наше тело.

.

Какой светодиод выбрать для выращивания растений?

Для успешного выращивания важно создать для растений соответствующие условия светодиодного освещения. Растения, выращенные в помещении, используют для своего развития искусственное освещение, так же как растения в естественном мире используют солнечный свет. При проектировании светодиодных светильников для выращивания растений под крышей следует дополнительно учитывать такие факторы, как: экология (энергоэффективность), среда разведения и стадия развития растений.

Искусственный светодиодный светильник для растений — на что обратить внимание?

Светодиодное освещение

, т.е. светоизлучающие диоды, позволяет оптимизировать такие факторы, как: время освещения (фотопериодизм), интенсивность света, цветовая температура, расстояние и угол излучения, а также длина световых волн (по фотосинтетически активному излучению). Спектральное распределение солнечного света зависит от местоположения растения (широта) и отношения земной оси к солнцу (сезон).Кроме того, можно учитывать перемещения источника света и растения (фототропизм).

В деловом мире одна оптимальная конфигурация светодиодных ламп может быть приемлема, но не является идеальным решением, удовлетворяющим потребности всех жилых помещений. Существует множество типичных конфигураций, оптимизированных для конкретных типов установок. Однако в этом случае следует также учитывать периоды времени их использования и подходящую интенсивность светодиодного света для растений при заданных длинах волн света.

Какие условия освещения должны быть соблюдены для роста растения?

Цветовая температура — это объективная мера цветового восприятия данного источника света. Выражается в градусах Кельвина. У костра накаливания может быть цветовая температура 1000 К, а дневной свет в облачных условиях может достигать цветовой температуры более 8000 К. Рост растений благодаря светодиодному свету происходит в широком диапазоне цветовых температур - от 1800 до 2300 К при восход и закат, до 5500 К и выше при дневном свете.

Длина волны цвета, («длина волны цвета»): цвет света и соответствующая длина электромагнитной волны получаются путем разделения света. Свет, излучаемый светодиодами, имеет определенный диапазон длин волн и, следовательно, определенный цвет. Свет, поглощаемый растениями, также имеет определенные диапазоны длин волн. Эти диапазоны в основном попадают в спектр видимого излучения, что заставляет человеческий мозг воспринимать их как цвета.

Цветовая температура — это человеческое ощущение яркости света, а длина волны цвета — научная мера электромагнитного излучения, цвет определенной энергии.Цвета с разной длиной волны могут иметь разную цветовую температуру. Излучение заданных длин волн можно использовать при низких или высоких цветовых температурах в зависимости от световых требований растений.

Длины волн излучения , испускаемого источником света, могут быть измерены и графически представлены спектральным распределением мощности (SPD). Это мощность излучения, испускаемого источником на каждой длине волны, также формирующая визуальный профиль цветовых свойств источника света.

Длина волны, поглощаемая растениями , может быть измерена и графически представлена ​​распределением энергии фотосинтетически активного излучения («фотосинтетически активное излучение» или «ФАР»). Именно солнечное излучение растения могут использовать для фотосинтеза. Более короткие волны (УФ) обычно слишком «энергичны», а более длинные волны (ИК) не обладают достаточной энергией для фотосинтеза.

Диапазон солнечного излучения

Связь между растениями и солнечным светом имеет важное значение: растения используют радиацию посредством фотосинтеза для своего собственного развития.Процесс роста называется фотоморфогенезом. Растения синтезируют спектр солнечного света, который шире того, что люди видят через зрение, и поглощают в основном синий и красный цвета излучаемых волн. В более широком диапазоне и в меньших пропорциях цветодополняющие волны называются ультрафиолетовыми и инфракрасными. Растения поглощают небольшое количество зеленых цветов из-за того, что они в основном зеленые и рассеивают волны зеленого цвета. Солнечный свет, видимый человеческому глазу, и свет, поглощаемый растениями, можно измерить на длинах волн в нанометровом масштабе (нм).

Например, световой диод с длиной волны 660 нм называется «темно-красным» и является пропорционально преобладающей световой частотой, используемой в освещении для выращивания растений. Красная и синяя длина волны идеальны для фотосинтеза, потому что при этих цветах поглощение хлорофилла в растениях максимально. Фотосинтетически активное излучение дает длины волн в спектре солнечного света, который используют растения. Графически эта информация позволяет визуализировать поглощение света растениями.

Одиночный искусственный светодиодный светильник для выращивания растений может излучать одну из необходимых длин волн из спектра солнечного света на основании наблюдений за отдельными растениями в природе. Производители светодиодного освещения для выращивания растений используют такие комбинации светодиодов в конструкции светильников и модулей, которые отвечают потребностям отдельных растений.

Какой цвет светодиодной подсветки выбрать для растений?

Причины, по которым растения синтезируют различные длины волн посредством фотосинтеза, описаны ниже.Другими факторами, важными для роста растений, помимо окраски, являются, например, часы интенсивного освещения, вызывающие переход от вегетативной фазы роста к фазе цветения.

Синий свет для растений : 400–500 нм; в частности: 420 440-450 470; ПАР: 420-500.
Эффективен против высоких лиственных растений в фазе вегетативного роста. Поглощается фотосинтетическим пигментом «Хлорофилл Б». Он активизирует фототропизм и фотосинтез, наиболее эффективно поглощает спектр солнечного света, поэтому этот цвет не требуется в больших количествах.В растительных культурах наиболее популярным цветом в этом диапазоне является цвет Royal Blue 440-450nm.

Красный свет для растений : 600–700 нм; в частности: 620-640, 660, 675; ПАР: 645-685.
Способствует образованию бутонов и цветению. Ускоряет прорастание. Поглощается фотосинтетическим пигментом «Хлорофилл А». Самый популярный оттенок красного, используемый в посевах, — «темно-красный» или «гиперкрасный» с длиной волны 660 нм.

Зеленый свет для растений : ФАР: 525–540 нм.
Растения поглощают относительно небольшое количество зеленого цвета. Эта длина волны создает (в незначительной пропорции к другим) белый свет путем смешивания с красным и синим цветами и благоприятна для условий работы в комнатных растениях. Использование только красного и синего цветов (их длин волн) может сделать невозможным визуальное определение здоровья растений, не зная их фактического внешнего вида.

Ультрафиолетовый свет для растений (УФ) : УФb 280–320 нм; 370 UV дополняется синим 450; ПАР: 380-420.
Способствует пигментации, утолщает листья, препятствует жизнедеятельности вредных насекомых. Используется как дополнение к «королевскому синему» с длиной волны 450 нм. Часть ультрафиолетового излучения в поле солнечного света достигает растений и находится в пределах испытанного диапазона активного фотосинтетического излучения.

Инфракрасный светильник для растений (ИК) : 730 ИК в комплекте красный 660; ПАР 685-700.
В основном используется в период цветения, в основном как дополнение к «темно-красному» или «темно-красному» с длиной волны 660 нм.Это процесс, известный как «Эффект Эмерсона» или «Эффект усиления Эмерсона». Часть инфракрасного излучения в диапазоне солнечного света достигает растений и находится в пределах тестируемого диапазона активного фотосинтетического излучения.

Соотношение цветов
Важно определить соотношение длин волн, которое требуется растениям для идеального развития и роста. Оптимальное соотношение светодиодов в светильнике или модуле освещения для выращивания растений приведено ниже:

Ultraviolet
UV 370 нм
5%
(используется вместе с цветом 450 нм)

Royal Blue
«Королевский синий» 440 нм - 450 нм
10 - 15%

955 470NM 10 - 15%

9000 4750NM 470NM 10.10059

9000
470NM 10 - 15%

9000 9005 470NM 10 - 15%

9000 9005 470NM 10 - 15%

9000 9005 470NM 10 - 15%

9000
470NM 10 - 15%
. %

Green
525 нм - 540 нм
5 - 10%

Красный
620 нм - 640 нм
15 - 20%

Dark Red
«Гипер -красный» 660 нм
40 - 50000


«Гипер -красный» 660 нм
40 - 500009


«Гипер -красный» 660 нм
40 - 500009

инфракрасный (вишнево-красный)
ИК 730 нм
5%
(используется вместе с цветом 660 нм)

>> Ознакомьтесь с нашим ассортиментом светодиодных модулей для выращивания растений

.

Смотрите также


 

Опрос
 

Кто вам делал ремонт в квартире?

Делал самостоятельно
Нанимал знакомых, друзей
Нашел по объявлению
Обращался в строй фирму

 
Все опросы
 
remnox.ru © 2012- Строительство и ремонт При копировании материалов ссылка на сайт обязательна!