Физика солнечного света, Спектр цвета и цветовое зрение - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Спектр цвета и цветовое зрение
Спектр света часть спектра электромагнитного излучения
Свет в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380--400 нм, а в качестве длинноволновой границы участок 760780 нм[1].
Согласно теории цветового зрения ЮнгаГемгольца (1821г. р.-1894г. с.) ощущение любого цвета можно получить смешиванием спектрально чистых излучений красного, зеленого и синего цвета. Эта теория хорошо согласуется с наблюдаемыми фактами и предполагает, что в глазу есть только три типа светочувствительных приемников. Они отличаются друг от друга областями спектральной чувствительности. Красный свет воздействует преимущественно на приемники первого типа, зеленый второго, синийтретьего. Сложением излучений таких трех цветов в различных пропорциях можно получить любую комбинацию возбуждения всех трех типов светочувствительных элементов, а значит и ощущение любого цвета. Если все рецепторы возбуждены в одинаковой степени, мы имеем ощущение белого цвета, если рецепторы не возбуждены черного. По этой причине, накладывающиеся области красного, зеленого и синего цвета выглядят как белое пятно. Наложение красного и синего цвета дает фиолетовый цвет, зеленого и синего бирюзовый, красного и зеленого желтый.
Рисунок 1 кривая видности
Рисунок 1 показывает относительную спектральную чувствительность глаза к излучениям различных длин волн (так называемая кривая видности). Кривая видности красного цвета соответствует чувствительности глаза при дневном свете, а синяя при сумеречном свете. Максимальная чувствительность глаза при дневном свете достигается на длине волны 555нм, а при сумеречном свете на длине волны 510 нм. Максимальная чувствительность глаза в обоих случаях принимается за единицу. Отличие между этими двумя кривыми видности объясняется тем, что дневной и сумеречный свет воспринимаются различными рецепторами глаза (палочками при сумеречном свете и колбочками при дневном свете). При этом палочки обеспечивают черно-белое зрение и обладают очень высокой чувствительностью. Колбочки же позволяют человеку различать цвета, но их чувствительность гораздо ниже. В темноте работают только палочки именно поэтому ночью воспринимаемое изображение серое.
Как мы можем видеть из кривой видности, глаз способен воспринимать свет на длинах волн примерно от 400 нм до 760 нм. В условиях адаптации к темноте глаз может также немного видеть инфракрасный свет с длиной волны до 950 нм и ультрафиолетовый свет с длиной волны не меньше 300 нм. Границы частотного диапазона видимого света, а также сама форма кривой видности человеческого глаза были сформированы в процессе длительной эволюции, приспособившись к условиям освещения земных предметов солнечным светом, а также к условиям сумеречного и ночного освещения. Действительно, было бы биологически нецелесообразно, если бы глаз обладал способностью принимать излучение с длинами волн короче 290нм, так как из-за наличия озонового слоя в атмосфере земли, поглощающего ультрафиолетовые лучи, спектр солнечного излучения вблизи поверхности Земли практически обрывается на длине волны 290 нм. С другой стороны, из-за теплового излучения самого глаза, его высокая чувствительность к инфракрасному излучению сделала бы невозможной работу глаза в условиях солнечного освещения.
Ультрафиолетовое излучение, невидимое для глаза, воздействует тем не менее на кожу. Под действием ультрафиолета, который присутствует в солнечном свете, в коже вырабатывается особый пигмент, интенсивно отражающий эту часть солнечного спектра. При этом кожа приобретает характерный оттенок, известный как загар, а вероятность ее ожога сильно уменьшается. Почему же нельзя загореть через оконное стекло? Дело в том, что обычное оконное стекло не пропускает ультрафиолетовых лучей и, следовательно, солнечный свет, прошедший через стекло, не может вызвать загар. Загореть можно только через кварцевое стекло, прозрачное для ультрафиолета (см. рисунок 2).
Рисунок 2 Спектр оптического пропускания синтетического кварцевого стекла Suprasil 300, оптического стекла BK 7 и обычного стекла
В отличие от обычного стекла, которое состоит из смеси различных компонент, кварцевое стекло состоит только из оксида кремния, а количество примесей других химических элементов чрезвычайно мало. Это приводит к тому, что кварцевое стекло обладает чрезвычайно широким спектром пропускания и малым поглощением света (обычное оконное стекло поглощает столько же света, сколько и кварцевое стекло толщиной в 100 метров). Это обуславливает широкое применение кварцевого стекла в оптике. Если позволяют средства, вы можете застеклить на даче одно из окон кварцевым стеклом и загорать зимой[2].
Похожие статьи
-
История вопроса - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Каких только гипотез не выдвигалось в разное время для объяснения цвета неба. Наблюдая, как дым на фоне темного камина приобретает синеватый цвет,...
-
Объяснение явления голубого неба - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Ночью небо черное, а с наступлением дня, когда часть земной поверхности, на которой находится наблюдатель, начинает освещать солнце, ситуация меняется, и...
-
Видимый свет в спектре - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Свет может распространяться даже в отсутствие вещества, то есть в вакууме. При этом наличие вещества влияет на скорость распространения света. Скорость...
-
Введение - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Раздел физики, в котором изучается свет, носит название оптика. Солнечная инженерия является одним из направлений, над которым работают ученые. Состоит...
-
Заключение - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Цвет неба изменяется ото дня ко дню. Иногда оно насыщенно-голубое, а иногда белесое. В околозенитных частях небо самое голубое, а у горизонта всегда...
-
Почему небо голубое, Небо - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Небо Небо это бесконечность. Для любого народа, небо символ чистоты, ведь считается, что там живет сам Бог. Люди, обращаясь к небу, просят дождя, или...
-
Оптические явления природы, Световые столбы - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Световые столбы Раньше считалось, что световые столбы - божественное знамение. Человека, увидевшего его, обязательно ждало несметное богатство и...
-
Источники света - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Природа возникновения света. Известно, что при нагревании до определенных температур вещества начинают излучать свет. Неважно, будь то вольфрамовый...
-
Теория древних греков - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Валяясь в траве в жаркий полдень, можно до бесконечности вглядываться в бездонную голубизну неба, словно в колодец и, жуя травинку, строить на этот счет...
-
Брокенский призрак - Физика солнечного света. Почему небо голубое
Брокенский призрак появляется, когда Солнце светит из-за альпиниста, смотрящего вниз с хребта или пика в туман. Свет проецирует тень альпиниста вперед...
-
Преломление - Физика солнечного света. Почему небо голубое
В 1621 году Снеллиус сформулировал закон преломления, который гласит, что если угол между падающим лучом и нормалью поверхности проведенной к точке...
-
Кривые сложения . Диаграмма цветности ху - Основные колориметрические системы
Как было сказано ранее, при разработке колориметрической системы XYZ было поставлено условие, что реальные цвета не должны иметь отрицательных координат....
-
Стандартные излучения и источники света - Основные колориметрические системы
Цвета несветящихся тел зависят от спектрального состава падающего на них света. Существует множество источников света как естественных, так и...
-
Принципы измерения цвета - Основные колориметрические системы
Для воспроизведения цвета необходимо знать характеристики как воспроизводимого объекта, так и полученного результата (например, цветной оригинал и его...
-
Введение - Свойства нейтральной формы гибридного соединения
Гибридный фотохромный хемосенсор лиганд Материалы, обладающие контролируемой люминесценцией, востребованы в настоящее время в различных областях науки и...
-
Спектральные и фотохимические характеристики исходных веществ Спектральные свойства 2-(4-[9-меркаптононокси] стирил) хинолина и квантовой точки CdS На...
-
Методы расчета квантовых выходов - Свойства нейтральной формы гибридного соединения
В изучении фотоизомеризации часто случается так, что продукт реакции нельзя выделить в чистом состоянии, так как невозможно разделить реакционную смесь...
-
Поскольку фотостационарные состояния, полученные при облучении светом с разной длиной волны, имеют разное содержание Транс -изомера фотоактивного...
-
Фотолиз гибридного соединения QD-L в кислой среде - Свойства нейтральной формы гибридного соединения
Для проверки фотоактивности и возможности управления люминесценцией протонированной формы гибридного соединения при помощи облучения светом с различными...
-
Для проверки фотоактивности и возможности управления люминесценцией гибридного соединения за счет изменения изомерного состояния органического лиганда,...
-
Окисление полиэфиров, Действие света и других излучений - Деструкция полимеров полиэтилентерефталата
Полиэфиры при высоких температурах окисляются под влиянием кислорода воздуха. Ввиду этого реакцию получения полиэфиров проводят в атмосфере азота,...
-
Свойства благородных газов, Физические свойства - Благородные газы и их свойства
Физические свойства Все благородные газы не имеют цвета, вкуса и запаха, плохорастворимы в воде, обладают низкими температурами плавления и кипения....
-
Поляризация света и оптическая активность - Оптические изомеры и их влияние на организм человека
В начале 19 в. английский физик, астроном и врач Томас Юнг показал, что свет можно рассматривать как волну. Французский физик Огюстен Френель установил,...
-
Электронные спектры поглощения соединений (9а, б, 10а, б, 12а, б, 13а, б 15а, б и 16а, б) в концентрированной серной кислоте характеризуются наличием...
-
Одним із перспективних напрямів при дослідженні кристалів ZnS:Mn є дослідження температурних характеристик його спектрів. Нова інформація в цьому напрямі...
-
Спектральные свойства протонированной формы гибридного соединения QD-L На рис. 34 представлены спектры поглощения квантовой точки CdS (QD), лиганда (LH)...
-
Кристали сульфіду цинку, активовані іонами Мn2+, досліджуються вже досить давно. Будь-яке дослідження спектрів ФЛ кристалів, буде далеко не повним без...
-
Спектральные свойства нейтральной формы гибридного соединения QD-L На рис. 28 представлены спектры поглощения растворов исходных квантовых точек CdS...
-
Выполнение реакции: Реактив - хлорид железа (III) (раствор, содержащий иодид калия). Для его приготовления к 3 мл 10%-го раствора хлорида железа (III)...
-
Оценка качества лекарственных средств, Определение подлинности - Аскорбиновая кислота
Определение подлинности Химический аскорбиновый кислота При определении подлинности используют восстановительные и кислотные свойства аскорбиновой...
-
Физико-химические свойства - Свойства флавоноидов
Флавоноиды являются кристаллическими веществами с определенной температурой плавления, без запаха, имеющие желтый (флавоны, флавонолы, халконы и др.),...
-
Для проверки фотоактивности нейтральной и протонированной форм лиганда был проведен его фотолиз в свободном состоянии (без квантовой точки) в хлороформе....
-
На рис. 20 представлены спектры поглощения растворов КТ и лиганда в хлороформе в присутствии HCl. Оптическая плотность КТ максимальна на длине волны 363...
-
Основы построения колориметрических систем - Основные колориметрические системы
До начала 30-х годов XX века все, кто занимался воспроизведением цвета, выбирали основные цвета по своему усмотрению. При этом чаще всего выбор был...
-
В даній дипломній роботі було проаналізовано температурну залежність інтенсивності і напівширини спектрів індивідуальних смуг фотолюмінесценції іонів...
-
Использованная аппаратура и методика экспериментов В качестве растворителей при проведении фотолиза в работе использовались хлороформ (х. ч.) и...
-
Бериллий с точки зрения физика - Бериллий
В истории многих элементов есть особые вехи - открытия, после которых значение этих элементов неизмеримо возрастает. В истории бериллия таким событием...
-
Температура кислоты, Защита от коррозии, Цвет кислоты - Работа сернокислотного производства
Значения температуры кислоты на входе в сушильную башню (7506U) отображаются на устройстве цифровой индикации TIC-750607 в операторной. Датчик...
-
ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН) - Характеристика основных видов растворов
Вода - очень слабый электролит, поэтому в незначительной степени диссоциирует на ионы: H2O H+ + OH-. Константа диссоциации воды равна: Kд. = [H+][OH-] /...
-
Введение Нильс Бор принадлежит к числу самых известных исследователей современности. Среди значительных ученых, работавших в области точного...
Физика солнечного света, Спектр цвета и цветовое зрение - Физика солнечного света. Почему небо голубое