Görünür spektrum - Visible spectrum

Beyaz ışık , bir prizma tarafından görünür spektrumun renklerine dağıtılır .
Görünür spektrumlu lazer ışınları

Görünür spektrum bölümüdür elektromanyetik spektrumun bir görünür için insan gözünün . Bu dalga boyları aralığındaki elektromanyetik radyasyona görünür ışık veya basitçe ışık denir . Tipik bir insan gözü , yaklaşık 380 ila yaklaşık 750 nanometre arasındaki dalga boylarına yanıt verecektir . Frekans açısından bu, 400-790 THz civarında bir banda karşılık gelir  . Bu sınırlar kesin olarak tanımlanmamıştır ve kişiden kişiye değişebilir. Optimal koşullar altında, insan algısının bu sınırları 310 nm ( UV ) ve 1100 nm'ye ( NIR ) kadar uzanabilir .

Spektrum , insan görsel sisteminin ayırt edebileceği tüm renkleri içermez . Örneğin pembe gibi doymamış renkler veya macenta gibi mor varyasyonlar , yalnızca birden fazla dalga boyunun karışımından yapılabildikleri için yoktur. Yalnızca bir dalga boyu içeren renklere saf renkler veya spektral renkler de denir .

Görünür dalga boyları , elektromanyetik spektrumun " optik pencere " bölgesi aracılığıyla Dünya atmosferinden büyük ölçüde zayıflamadan geçer . Bu fenomenin bir örneği, temiz havanın mavi ışığı kırmızı ışıktan daha fazla dağıtması ve bu nedenle öğlen gökyüzünün mavi görünmesidir (ışık çok fazla dağılmadığı için beyaz görünen güneşin etrafındaki alan dışında). Optik pencere aynı zamanda "görünür pencere" olarak da adlandırılır, çünkü insan tarafından görülebilen tepki spektrumu ile örtüşür. Yakın kızılötesi sadece insan görüşünün dışında (NUR) pencere yalan, hem de orta dalga boyu kızılötesi (MWIR) pencere ve uzun dalga boyu veya uzak kızılötesi (LWIR veya FIR) penceresinde, diğer hayvanlar onları hissettikleri halde.

Tarih

Newton'un 1704 tarihli Opticks'ten aldığı renk çemberi, müzik notalarıyla ilişkilendirdiği renkleri gösteriyor . Kırmızıdan mora kadar olan spektral renkler, D'den başlayarak müzik skalasının notalarına bölünür. Daire , D'den D'ye kadar tam bir oktav tamamlar . diğeri. Bu, kırmızı ve mor ışık karıştırıldığında spektral olmayan mor renklerin gözlendiği gerçeğini yansıtır .

13. yüzyılda Roger Bacon , gökkuşağının , ışığın cam veya kristalden geçişine benzer bir süreçle üretildiğini teorileştirdi .

17. yüzyılda Isaac Newton , prizmaların beyaz ışığı parçalarına ayırıp yeniden birleştirebileceğini keşfetti ve fenomeni Opticks adlı kitabında açıkladı . O kelime kullanan ilk oldu spektrumu ( Latince onun açıklarken 1671 yılında basılı olarak bu anlamda "görünüm" veya "hayalet" için) deneyleri de optik . Newton, dar bir güneş ışığı demeti bir cam prizmanın yüzüne belli bir açıyla çarptığında, bir kısmının yansıdığını ve ışığın bir kısmının camın içine ve içinden geçerek farklı renkli bantlar olarak ortaya çıktığını gözlemledi . Newton, ışığın farklı renkteki "parçacıklardan" (parçacıklardan) oluştuğunu, ışığın farklı renklerinin saydam maddede farklı hızlarda hareket ettiğini, kırmızı ışığın camdaki menekşe renginden daha hızlı hareket ettiğini varsaydı. Sonuç, kırmızı ışığın prizmadan geçerken menekşe renginden daha az keskin bir şekilde bükülmesi ( kırılması ) ve bir renk spektrumu oluşturmasıdır.

Newton'un prizmatik renkleri gözlemlemesi ( David Brewster 1855)

Newton başlangıçta tayfı altı adlandırılmış renge böldü: kırmızı , turuncu , sarı , yeşil , mavi ve menekşe . Daha sonra , eski Yunan sofistlerinden türetilen yedinin mükemmel bir sayı olduğuna inandığından , renkler, müzik notaları, güneş sistemindeki bilinen nesneler ve günler arasında bir bağlantı olduğuna inandığı için yedinci renk olarak çivit mavisini ekledi . hafta. İnsan gözü, çivit mavisinin frekanslarına karşı nispeten duyarsızdır ve başka türlü iyi görüşe sahip olan bazı insanlar, çivit mavisini mavi ve menekşe renginden ayırt edemezler. Bu nedenle, Isaac Asimov da dahil olmak üzere daha sonraki bazı yorumcular, çivit renginin kendi başına bir renk olarak değil, yalnızca mavi veya morun bir tonu olarak görülmesi gerektiğini öne sürdüler. Kanıtlar, Newton'un "indigo" ve "mavi" ile ne demek istediğinin, bu renk kelimelerinin modern anlamlarına karşılık gelmediğini gösteriyor. Newton'un prizmatik renklerle ilgili gözlemini görünür ışık tayfının renkli bir görüntüsüyle karşılaştırmak, "indigo"nun bugün mavi denilen şeye karşılık geldiğini, onun "mavi"sinin ise camgöbeğine karşılık geldiğini gösteriyor .

18. yüzyılda Johann Wolfgang von Goethe , Renk Teorisi'nde optik spektrumlar hakkında yazdı . Goethe kelimenin spektrumu ( Spektrum hayalet optik atamak için) bir görüntü izi olduğu gibi, Schopenhauer içinde Vision ve Renk . Goethe, sürekli spektrumun bileşik bir fenomen olduğunu savundu. Newton, fenomeni izole etmek için ışık huzmesini daraltırken, Goethe daha geniş bir açıklığın bir spektrum değil , aralarında beyaz olan kırmızımsı-sarı ve mavi-camgöbeği kenarları ürettiğini gözlemledi . Spektrum yalnızca bu kenarlar örtüşecek kadar yakın olduğunda görünür.

19. yüzyılın başlarında, görünür aralığın dışındaki ışık William Herschel ( kızılötesi ) ve Johann Wilhelm Ritter ( ultraviyole ), Thomas Young , Thomas Johann Seebeck ve diğerleri tarafından keşfedilip karakterize edildiğinden, görünür spektrum kavramı daha kesin hale geldi . Young, 1802'de farklı ışık renklerinin dalga boylarını ölçen ilk kişi oldu.

Görünür spektrum ve renk görüşü arasındaki bağlantı , 19. yüzyılın başlarında Thomas Young ve Hermann von Helmholtz tarafından keşfedildi . Onların renkli görme teorisi doğru gözünün algılayabildiği renk üç farklı reseptörleri kullanır önerdi.

Türler arası renk algısı

Birçok tür, insanın "görünür spektrumunun" dışındaki frekanslarda ışığı görebilir. Arılar ve diğer birçok böcek, çiçeklerde nektar bulmalarına yardımcı olan ultraviyole ışığı algılayabilir . Böceklerin tozlaşmasına bağlı olan bitki türleri, üreme başarısını insanlara ne kadar renkli göründüklerinden ziyade ultraviyole ışığında görünmelerine borçlu olabilir. Kuşlar da ultraviyoleyi (300-400 nm) görebilir ve bazılarının tüylerinde yalnızca ultraviyole aralığında görülebilen cinsiyete bağlı işaretler bulunur. Ultraviyole aralığını görebilen birçok hayvan, kırmızı ışığı veya diğer kırmızımsı dalga boylarını göremez. Arıların görünür spektrumu, turuncu dalga boylarının başlamasından hemen önce, yaklaşık 590 nm'de sona erer. Kuşlar, insanlar kadar ışık spektrumunda olmasa da, bazı kırmızı dalga boylarını görebilirler. Japon balıklarının hem kızılötesi hem de morötesi ışığı görebilen tek hayvan olduğuna dair yaygın inanış yanlıştır, çünkü akvaryum balığı kızılötesi ışığı göremez.

Çoğu memeli çift ​​renklidir ve köpeklerin ve atların genellikle renk körü olduğu düşünülür. İnsanlar kadar olmasa da renklere duyarlı oldukları gösterilmiştir. Bazı yılanlar, kör bir çıngıraklı yılanın saldırdığı avın savunmasız vücut kısımlarını hedef alabilmesi ve organa sahip diğer yılanların bir yerden sıcak cisimleri algılayabilmesi için 5 ila 30 μm arasındaki  dalga boylarında radyan ısıyı bir doğruluk derecesinde "görebilir". metre uzakta. Ayrıca termoregülasyon ve yırtıcı hayvan tespitinde de kullanılabilir . (Bkz . Yılanlarda kızılötesi algılama )

spektral renkler

Görünür ışık spektrumunun sRGB oluşturması
Renk Dalga boyu
( nm )
Frekans
( THz )
Foton enerjisi
( eV )
  menekşe
380–450 670-790 2,75-3,26
  Mavi
450–485 620–670 2.56–2.75
485–500 600–620 2.48–2.56
  Yeşil
500–565 530–600 2.19–2.48
  sarı
565-590 510-530 2.10–2.19
  turuncu
590–625 480–510 1,98–2,10
625–700 400–480 1,65–1,98

Dar bir dalga boyu bandının (tek renkli ışık) görünür ışığıyla üretilebilen renklere saf spektral renkler denir . Şekilde gösterilen çeşitli renk aralıkları yaklaşık değerlerdir: Spektrum süreklidir ve bir renk ile diğeri arasında net sınırlar yoktur.

Renkli ekran spektrumu

Bir ekrandaki spektral renklerin yaklaşıklığı, biraz bozuk kromatikliğe neden olur
Görünür spektrumun gri bir arka plan üzerinde işlenmesi, sRGB renk alanına uyan saf spektrumun gri ile spektral olmayan karışımlarını üretir .

Renkli ekranlar (örneğin bilgisayar monitörleri ve televizyonlar ) insan gözünün algılayabileceği tüm renkleri üretemez . Çoğu spektral renk gibi cihazın renk gamının dışındaki renkler yalnızca yaklaşık olarak tahmin edilebilir . Doğru renk reprodüksiyonu için, tek tip bir gri alana bir spektrum yansıtılabilir . Ortaya çıkan karışık renkler , negatif olmayan tüm R, G, B koordinatlarına sahip olabilir ve bu nedenle bozulma olmadan yeniden üretilebilir. Bu, gri bir arka plan üzerinde bir spektruma bakmayı doğru bir şekilde simüle eder.

spektroskopi

Dünya'nın atmosferi elektromanyetik radyasyonun bazı dalga boylarını kısmen veya tamamen bloke eder , ancak görünür ışıkta çoğunlukla şeffaftır.

Spektroskopi , nesnelerin yaydıkları, emdikleri veya yansıttıkları renk spektrumuna dayalı olarak incelenmesidir. Görünür ışık spektroskopisi, bilim adamlarının uzaktaki nesnelerin özelliklerini analiz etmek için kullandığı astronomide ( diğer dalga boylarında spektroskopide olduğu gibi) önemli bir araçtır . Astronomik nesnelerdeki kimyasal elementler ve küçük moleküller , emisyon çizgileri ve absorpsiyon çizgileri gözlemlenerek tespit edilebilir . Örneğin, Helyum ilk olarak güneş spektrumunun analizi ile tespit edildi . Spektral çizgilerin frekansındaki kayma , uzaktaki nesnelerin Doppler kaymasını ( kırmızıya kayma veya maviye kayma ) ölçmek ve gözlemciye doğru veya ondan uzağa hızlarını belirlemek için kullanılır. Astronomik spektroskopi , spektrumları çok yüksek spektral çözünürlüklerde gözlemlemek için yüksek dağılımlı kırınım ızgaraları kullanır .

Özellikler

Sıcaklık

Görünmez kızılötesi ışığın daha yaygın olarak "ısı radyasyonu" olarak düşünülmesine rağmen, görünür ışık da dahil olmak üzere herhangi bir ışık frekansı, onları emen yüzeyleri ısıtır. Görünür ışık lazeri gibi güçlü bir salt görünür ışık kaynağı kağıdı kömürleştirebilir.

biyolojik etkiler

Yüksek enerjili görünür ışık (HEV ışığı) (400-450 nm dalga boyuna sahip mor/mavi ışık) özellikle göz üzerinde bir takım biyolojik etkilere sahiptir. Harvard Health Publishing ve Fransa'dan ANSES tarafından yapılan araştırmalar, mavi ışığa maruz kalmanın uyku üzerinde olumsuz bir etkisi olduğunu ve görme bozukluğuna yol açabileceğini buldu.


Ayrıca bakınız

Referanslar