Видимий світло довжина хвилі застосування. Шкала електромагнітних хвиль

У далекому 1873 відомий британський фізик Д.К. Максвелл створює загальну теорію, що описує процеси, що відбуваються у Хвилі були представлені у вигляді вихрових обурень. Згодом більшість його теоретичних викладок блискуче підтвердились. Нині розширилися, оскільки поля стали розглядатися з погляду процесів квантової фізики. Тоді ж було висловлено припущення, що навіть видиме світлоє не що інше, як один з різновидів електромагнітної хвилі. У 2009 році це було остаточно доведено фізиками (виміряно магнітну складову. світлового потоку). Його основна відмінність від інших різновидів у довжині хвилі.

Всі ми звикли до світла, сприймаючи його як належне і рідко ставлячи собі запитання: яка довжина хвилі світла, що це таке і інше. Навіть у Біблії сказано, що Бог створив світло в перший день творіння. Побічно це свідчить про важливість цього всього живого. Видимий світло є випромінювання електромагнітної природи, яке може бути безпосередньо реєстровано оком. Однак орган зору фіксує не весь спектр хвилі, а лише певний проміжок: нижня межа становить приблизно 380 нм, а верхня 780 нм. Чому «приблизно»? Тому що у кожної людини чутливість зору різна і ці межі орієнтовні. Повний спектр настільки великий, що видима людиною світла становить лише 0,04%.

Якщо подумки уявити двомірні координати, то горизонтальною осі відкладатиметься довжина хвилі світла в нанометрах, а вертикальна вісь вкаже чутливість очей. Відповідно, початок хвилі припадає на 780, а кінець - на 380. Пік досягається при значенні 555 нм. У проміжку 10 нм - 380 нм знаходиться інфрачервоне 780 нм - 1 мм. Загальний проміжок, що становить суму ультрафіолетового, видимого та інфрачервоного випромінювань є оптичним спектромхоча це не означає, що неозброєним оком усі їх можна побачити. Довжина хвилі світла – це найважливіша для людини характеристика, оскільки саме завдяки ній ми можемо розрізняти кольори. Найбільш просто вловити колірні відтінкина піку хвилі (555 нм), а от по краях, в областях синього та червоного кольорів, складніше. Тому саме щодо похідних відтінків в людей іноді виникають розбіжності, оскільки чутливість рецепторів очей різна. Цікаво, що 555 нм – це спектр зеленого кольору, який найбільш добре помітний. Чи збіг, що трава і листя зелені? До речі, можна побачити частину інфрачервоного випромінювання, якщо направити камеру мобільного телефону (або цифрового фотоапарата) на світлодіод пульта, що працює. дистанційного керуваннявід побутової техніки(ТБ, тюнер та ін.).

Довжина хвилі червоного світла відповідає 700 нм, тобто майже з краю видимої області. Звідси випливає, що 10 умовних одиниць випромінювання у цьому діапазоні оком будуть уловлені як одна одиниця у зеленому (555 нм). А ось довжина хвилі жовтого світла, що становить від 560 нм до 590 нм, розташована ближче до піку хвилі, тому помилки щодо відтінків оком людини зустрічаються рідше.

Крім різних кольорів, у житті часто доводиться стикатися із білим. Насправді у спектрі немає білого. Він виходить шляхом змішування трьох базових кольорів. Вважається, що якщо поєднати всі сім кольорів веселки однакової інтенсивності, то вийде чистий білий колір. У той самий час зазвичай хоча один із них переважає, що додає певний відтінок. Можна зробити простіше і змішати всього три кольори - червоний, синій і зелений. Існування телевізійних екранів на основі променевих трубок із трьома електродами здатних відображати точку білого кольору, слугує безпосереднім доказом цього.

Діапазон видимого світла – найвужчий у всьому спектрі. Довжина хвилі в ньому змінюється менш ніж удвічі. На видиме світло припадає максимум випромінювання у діапазоні Сонця. Наші очі в ході еволюції адаптувалися до його світла і здатні сприймати випромінювання лише в цьому вузькій ділянціспектра. Майже всі астрономічні спостереження до середини ХХ століття велися у видимому світлі. Основне джерело видимого світла в космосі – зірки, поверхня яких нагріта до кількох тисяч градусів і тому випромінює світло. На Землі застосовуються також нетеплові джерела світла, наприклад, флюоресцентні лампи та напівпровідникові світлодіоди.

Для збирання світла від слабких космічних джерел використовуються дзеркала та лінзи. Приймачами видимого світла служать сітківка ока, фотоплівка, що застосовуються у цифрових фотоапаратах напівпровідникові кристали (ПЗС-матриці), фотоелементи та фотоелектронні помножувачі. Принцип дії приймачів ґрунтується на тому, що енергії кванта видимого світла достатньо, щоб спровокувати хімічну реакціюу спеціально підібраній речовині або вибити з речовини вільний електрон. Потім по концентрації продуктів реакції або за величиною звільненого заряду визначається кількість світла, що надійшло.

Джерела

Одна з найяскравіших комет кінця ХХ століття. Вона була відкрита у 1995 році, коли перебувала ще за орбітою Юпітера. Це рекордна відстань для виявлення нової комети. Пройшла перигелій 1 квітня 1997 року, а наприкінці травня досягла максимального блиску – близько нульової зіркової величини. Усього комета залишалася видимою неозброєним оком протягом 18,5 місяців - удвічі більше від попереднього рекорду, встановленого великою кометою 1811 року. На знімку видно два хвости комети - пиловий і газовий. Тиск сонячного випромінювання спрямовує їх геть від Сонця.

Друга за величиною планета Сонячна система. Належить до класу газових гігантів. Знімок зроблено міжпланетною станцією «Кассіні», яка з 2004 року проводить дослідження у системі Сатурна. Наприкінці XX століття системи кілець виявлені у всіх планет-гігантів – від Юпітера до Нептуна, але тільки у Сатурна вони легко доступні спостереженню навіть у невеликий аматорський телескоп.

Області зниженої температури на видимій поверхні Сонця. Їхня температура 4300–4800 До- приблизно на півтори тисячі градусів нижче, ніж на решті Сонця. Через це їхня яскравість у 2–4 рази нижча, що за контрастом створює враження чорних плям. Плями виникають, коли магнітне поле уповільнює конвекцію і тим самим винос тепла в верхніх шарахречовини Сонця. Вони живуть від кількох годин до кількох місяців. Число плям служить індикатором активності Сонця. Спостерігаючи плями протягом кількох днів, легко помітити обертання Сонця. Знімок зроблений аматорським телескопом.

Увага! У жодному разі не можна дивитися на Сонце телескоп або інший оптичний прилад без спеціальних захисних фільтрів. При використанні фільтрів їх слід надійно кріпити перед об'єктивом, а не в окуляра інструменту, де фільтр може пошкодитися через перегрівання. У будь-якому випадку безпечніше спостерігати проекцію зображення Сонця на аркуш паперу за окуляром телескопа.

Містить близько 3 тисяч зірок, із яких сім видно неозброєним оком. Скупчення має діаметр 13 світлових років і розташоване в 400 світлових роках від Землі. Розсіяні скупчення утворюються при стисканні космічних газопилових хмар під дією самогравітації (тяжіння одних частин хмари до інших). Під час стиснення хмара дробиться на частини, з яких формуються окремі зірки. Ці зірки слабко пов'язані між собою гравітацією, і згодом такі скупчення розсіюються.

Спіральна галактика, диск якої ми спостерігаємо плазом, відома також під назвою Вир. Розташована на відстані близько 37 млн. світлових років. Її діаметр складає близько 100 тисяч світлових років. У кінця однієї зі спіральних гілок розташовується галактика-компаньйон.

Позначення M51 відноситься до всієї пари в цілому. Окремо основна галактика та її компаньйон позначаються NGC 5194 та 5195. Гравітаційна взаємодія з компаньйоном ущільнює газ у близьких до нього ділянках спіралей, що прискорює зіркоутворення. Взаємодія – типове явище у світі галактик. Галактика доступна для спостереження у невеликий аматорський телескоп.

Приймачі

У професійній астрономії візуальні спостереження не застосовуються. Років 20 тому їх повністю витіснили цифрова фотографія, фотометрія, спектрометрія та комп'ютерна обробка даних.

Проте романтика візуальних спостережень, як і раніше, надихає любителів астрономії. Неозброєному оку доступні Сонце, Місяць, п'ять планет, близько 6 тисяч зірок і чотири галактики - Чумацький Шлях, Туманність Андромеди, Велике та Мале Магелланові хмари. Епізодично з'являються видимі окомкомети та астероїди.

Практично щоночі можна спостерігати космічні піщинки, що згоряють в атмосфері, - метеори, а також штучні супутники Землі, що неквапливо повзуть по небу. У високих широтах спостерігаються полярні сяйва, у низьких за сприятливих умов видно примарне зодіакальне світло - освітлений Сонцем космічний пил. І вся ця різноманітність спостерігається у вузькому спектральному діапазоні, який майже в тисячу разів вже інфрачервоного діапазону.

У бінокль видно у десятки разів більше зірок та безліч туманних об'єктів. Аматорському телескопу доступно в тисячі разів більше зірок, деталі на поверхні планет, їх супутники, сотні туманностей і галактик. Але при цьому поле зору телескопа значно менше, і для успішних спостережень його треба надійно закріпити, а ще краще повільно повертати слідом за обертанням неба.

У сучасному світіаматорська астрономія стала захоплюючим та престижним хобі. Ряд фірм, таких як Meade та Celestron, виробляють телескопи спеціально для любителів. Найпростіші інструменти з діаметром об'єктива від 50–70 ммкоштують 200-500 доларів, найбільші з діаметром 350-400 ммможна порівняти за вартістю з престижним автомобілем і вимагають стаціонарної установки на бетонному фундаментіпід куполом. У умілих рукахтакі інструменти можуть дати внесок у велику науку.

Найпопулярніші у світі аматорські телескопи мають діаметр близько 200 ммі побудовані за оптичною схемою, винайденою радянським оптиком Максутовим. Вони мають коротку трубу, яку зазвичай встановлюють на вилковому монтуванні і забезпечують комп'ютером для автоматичного наведення на різні об'єкти за їх небесними координатами. Саме такий інструмент показано на плакаті.

1975 року в СРСР побудували 6-метровий телескоп БТА. Щоб головне дзеркало телескопа не деформувалося, його зробили завтовшки близько метра. Здавалося, що далі збільшувати розмір дзеркал неможливо. Проте вихід було знайдено. Дзеркала стали робити відносно тонкими (15–25 см) і розвантажувати на безліч опор, становищем яких управляє комп'ютер. Можливість згинати дзеркала, гнучко підлаштовуючи їхню форму, дозволила побудувати телескопи діаметром до 8 метрів.

Але й на цьому астрономи не зупинились. На найбільших інструментах дзеркала ділять на сегменти, поєднуючи положення частин з точністю до сотих часток мікрона. Так улаштовано найбільші у світі 10-метрові телескопи Кека. Наступним кроком стане американський телескоп "Магеллан", у якому буде 7 дзеркал, кожне діаметром 8 метрів. Разом вони працюватимуть як 24-метровий телескоп. А в Європейському Союзі розпочалася робота над ще більш амбітним проектом – телескопом діаметром 42 метри.

Головною перешкодою реалізації можливостей таких інструментів стає земна атмосфера, турбулентність якої спотворює зображення. Для компенсації перешкод за станом атмосфери постійно спостерігає спеціальна апаратура і на ходу згинає дзеркало телескопа так, щоб компенсувати спотворення. Ця технологія називається адаптивною оптикою.

Телескоп виконує два завдання: зібрати якомога більше світласлабкого джерела і розрізнити якомога дрібніші його деталі. Світлозбиральна здатність телескопа визначається площею головного дзеркала, що дозволяє - його діаметром. Саме тому астрономи прагнуть побудувати якомога більші телескопи.

У невеликих телескопів як об'єктив може використовуватися лінза, що збирає (телескоп-рефрактор), але частіше застосовується увігнуте параболічне дзеркало (телескоп-рефлектор). Головна функція об'єктива - побудувати зображення спостережуваних джерел у фокальній площині телескопа, де мають фотокамеру або інше обладнання. У аматорських телескопах для візуальних спостережень за фокальної площини ставлять окуляр, що є, по суті, сильну лупу, в яку розглядається створене об'єктивом зображення.

Однак у рефлектора фокальна площина знаходиться перед дзеркалом, що завжди зручно при спостереженнях. Використовують різні прийоми, щоб вивести пучок світла межі туби телескопа. У системі Ньютона при цьому використовується діагональне дзеркало. У складнішій системі Кассегрена (на плакаті) навпроти головного дзеркала ставлять вторинне опукле дзеркало у формі гіперболоїда обертання. Воно відбиває пучок назад, де він виходить через отвір у центрі головного дзеркала. У системі Максутова на передньому кінці труби телескопа ставлять тонку опукло-увігнуту лінзу. Вона не тільки оберігає дзеркала телескопа від пошкодження, а й дозволяє зробити головне дзеркало не параболічним, а сферичним, що набагато дешевшим у виготовленні.

Найбільший орбітальний оптичний телескоп. Діаметр його головного дзеркала становить 2,4 метри. Виведений на орбіту 1991 року. Може вести спостереження у видимому, ближньому інфрачервоному та ближньому ультрафіолетовому діапазоні. Єдиний космічний телескоп, який відвідували астронавти для ремонту та обслуговування.

Телескопу імені Хаббла астрономія завдячує десятками відкриттів. Серед іншого він дозволив побачити, як виглядали галактики в епоху їхнього зародження близько 13 млрд. років тому. На зміну телескопу Хаббла створюється космічний телескоп нового покоління - James Webb Space Telescope (JWST) діаметром 6,5 метрів, який планується вивести в космос у 2013 році. Щоправда, працюватиме він не в видимому діапазоні, а в ближньому та середньому інфрачервоному.

Огляди неба

Тут знову виразно видно площину нашої Галактики - Чумацького Шляху. Її свічення складається зі світла сотень мільярдів зірок та туманностей. Також добре помітні темні волокна пилових хмар, які затуляють від нас частину світла зірок у галактичній площині.

Туманні утворення в нижній половині огляду - Велике та Мале Магелланові хмари, супутники нашої Галактики. Яскраві зірки, які здаються нам основними об'єктами на небі, на такій дрібномасштабній карті практично непомітні.

Небо в лінії водню H-альфа, 656 нм

Спектральна лінія H-альфа відповідає переходу електрона в атомі водню з третього енергетичного рівняна другий.

Це перша лінія так званої серії Бальмера, яка вся складається з переходів з різних більш високих рівнівна другий. Є аналогічні серії переходів перший рівень (серія Лаймана), третій рівень (серія Пашена) та інші рівні. Відмінна особливістьсерії Бальмера полягає в тому, що вона практично повністю розташовується у видимому діапазоні, що значно полегшує спостереження. Зокрема, лінія H-альфа посідає червону ділянку спектра.

Випромінювання цієї лінії виникає в розріджених космічних хмарах атомарного водню. Атоми в них збуджуються ультрафіолетовим випромінюванням гарячих зірок, а потім віддають енергію, переходячи на нижчі рівні. Виділяючи за допомогою фільтрів лінію H-альфа можна цілеспрямовано спостерігати розподіл нейтрального водню.

Огляд неба в лінії H-альфа показує розподіл газу нашій Галактиці. На ньому видно великі бульбашки газу навколо областей активного зіркоутворення.

Земне застосування

Під час розгляду предметів з відривом ясного зору (25 см) людина може розрізнити деталі завбільшки близько 0,1 мм(кутова роздільна здатність ока порядку однієї кутової хвилини 1" = 2,3×10 -4 рад). дрібні деталі, треба дивитися з меншої відстані, але на відстань менше 10 смоку дуже важко налаштуватися.

Досягти цього можна, використовуючи лупу, оптична сила якої додається до оптичної сили кришталика. Але і в цьому випадку межа збільшення складає приблизно 25х, тому розмір такої сильної лупи стає дуже маленьким і розміщувати її доводиться близько до зразка. Практично така лупа стає об'єктивом мікроскопа. Дивитися в нього дуже незручно, але можна вчинити інакше.

Ретельно відрегулювавши відстань від об'єктива до предмета, можна отримати деякому віддаленні позаду об'єктива його збільшений образ. Помістивши за ним іншу лупу і розглядаючи в неї побудований об'єктивом образ, можна досягти збільшення в сотні і навіть більше тисячі разів.

Проте збільшення помітно більше 1000 разів немає практичного сенсу, оскільки хвильова природа світла не дозволяє розглянути деталі розміром менше довжини хвилі (400–700) нм). При збільшенні в 2000 разів такі деталі помітні як міліметровий поділ на лінійці, яку ви тримаєте в руках.

Подальше збільшення не відкриє вам нових подробиць. Щоб побачити деталі з великою роздільною здатністю, потрібні рентгенівські промені з меншою довжиною хвилі або взагалі потоки електронів, у яких (згідно з квантовою механікою) довжина хвилі менша. Також можна застосовувати механічний щуп з дуже точною системою наведення - так званий мікроскоп, що сканує.

Електромагнітний діапазон умовно ділиться на спектри. Внаслідок їх розгляду необхідно знати наступне.

Назва діапазонів електромагнітних хвиль.
Порядок їхнього прямування.
Межі діапазонів у довжинах хвиль чи частотах.
Чим обумовлено поглинання чи випромінювання хвиль тієї чи іншої діапазону.
Використання кожного типу електромагнітних хвиль.
Джерела випромінювання різних електромагнітних хвиль (природні та штучні).
Небезпека кожного виду хвиль.
Приклади об'єктів, що мають розміри, можна порівняти з довжиною хвилі відповідного діапазону.
Поняття про випромінювання чорного тіла.
Сонячне випромінювання та вікна прозорості атмосфери.

Діапазони електромагнітних хвиль

Мікрохвильовий діапазон

Мікрохвильове випромінювання використовується для підігріву їжі в мікрохвильових печах, мобільного зв'язку, радарах (радіолокаторах), до 300 ГГц легко проходить атмосферу, тому є придатним для супутникового зв'язку. У цьому діапазоні працюють радіометри для дистанційного зондування та визначення температури різних шарів атмосфери, а також телескопи радіо. Цей діапазон є одним із ключових для спектроскопії ЕПР та обертальних спектрів молекул. Тривала дія на очі викликає катаракту. Мобільні телефони негативно впливають на мозок.

Характерною особливістю мікрохвильових хвиль є те, що їх довжина хвилі можна порівняти з розмірами апаратури. Тому у цьому діапазоні прилади конструюються з урахуванням розподілених елементів. Для передачі енергії використовуються хвилеводи та смужкові лінії, а як резонансні елементи – об'ємні резонатори або резонансні лінії. Рукотворними джерелами МВ хвиль є клістрони, магнетрони, лампи хвилі (ЛБВ), що біжить, діоди Ганна, лавинно-прогонові діоди (ЛПД). Крім того існують мазери, аналоги лазерів у довгохвильових діапазонах.

Мікрохвильові хвилі випромінюються зірками.

У мікрохвильовому діапазоні знаходиться так зване космічне мікрофонове мікрохвильове випромінювання (реліктове випромінювання), яке за своїми спектральними характеристиками повністю відповідає випромінюванню абсолютно чорного тіла з температурою 2,72К. Максимум його інтенсивності посідає частоту 160 ГГц (1,9мм) (див. рис. нижче). Наявність цього випромінювання та його параметри є одним із аргументів на користь теорії Великого Вибуху, яка нині є основою сучасної космології. Останній, відповідно, зокрема, до цих вимірів і спостережень, стався 13,6 мільярдів років тому.

Понад 300 ГГц (коротше 1 мм) електромагнітні хвилі дуже поглинаються атмосферою Землі. Атмосфера починає бути прозорою в ІЧ та видимому діапазонах.

Колір	Діапазон довжин хвиль, нм	Діапазон частот, ТГц	Діапазон енергії фотонів, еВ
Фіолетовий	380-440	680-790	2,82-3,26
Синій	440-485	620-680	2,56-2,82
Блакитний	485-500	600-620	2,48-2,56
Зелений	500-565	530-600	2,19-2,48
Жовтий	565-590	510-530	2,10-2,19
Помаранчевий	590-625	480-510	1,98-2,10
червоний	625-740	400-480	1,68-1,98

Серед лазерів та джерел з їх застосуванням, що випромінюють у видимому діапазоні, можна назвати наступні: перший запущений лазер, - рубіновий, з довжиною хвилі 694,3 нм, діодні лазери, наприклад на основі GaInP та AlGaInP для червоного діапазону, та на основі GaN для синього діапазону, титан-сапфіровий лазер, He-Ne лазер, лазери на іонах аргону та криптону, лазер на парах міді, лазери на барвниках, лазери з подвоєнням або підсумовуванням частоти в нелінійних середовищах, раманівські лаеєри. (https://www.rp-photonics.com/visible_lasers.html?s=ak).

Довгий час існувала проблема у створенні компактних лазерів у синьо-зеленій частині спектру. Були газові лазери, такі як аргоновий іонний лазер (з 1964 року), у якого дві основні лінії генерації лежать у синій та зеленій частині спектру (488 і 514 нм) або кадмієвий гелій лазер. Однак для багатьох додатків вони не підходили через свою громіздкість та обмежену кількість ліній генерації. Створити напівпровідникові лазери із широкою забороненою зоною не вдавалося через величезні технологічні труднощі. Однак зрештою були розроблені ефективні методиподвоєння та потроєння частоти твердотільних лазерів ІЧ та оптичного діапазону в нелінійних кристалах, напівпровідникові лазери на основі подвійних з'єднань GaN і лазери з підвищенням частоти накачування (upconversion lasers).

Джерела світла в синьо-зеленій області дозволяють збільшити щільність запису на CD-ROM, якість репрографії, необхідні для створення повнокольорових проекторів, для здійснення зв'язку з підводними човнами, для зняття рельєфу морського дна, для лазерного охолодження окремих атомів та іонів, для контролю за осадженням з газу (vapor deposition), у проточній цитометрії. (Взято з "Compact blue-green lasers" by W. P. Risk et al).

Література:

Ультрафіолетовий діапазон

Вважається, що ультрафіолетовий діапазон займає від 10 до 380 нм. Хоча межі його чітко не визначені, особливо у короткохвильовій області. Він ділиться на піддіапазони і цей поділ також не є однозначним, оскільки в різних джерелах прив'язаний до різних фізичних та біологічних процесів.

Так, на сайті "Health Physics Society" ультрафіолетовий діапазон визначений у межах 40 - 400 нм і ділиться на п'ять піддіапазонів: вакуумний УФ (40-190 нм), далекий УФ (190-220 нм), UVC (220-290 нм), UVB (290-320 нм), та UVA (320-400 нм) (чорне світло). В англомовній версії статті про ультрафіолет у Вікіпедії "Ultraviolet" під ультрафіолетове випромінювання виділяється діапазон 40 - 400 нм, проте в таблиці в тексті представляється його поділ на купу піддіапазонів, що перекриваються, починаючи з 10 нм. У російськомовній версії Вікіпедії "Ультрафіолетове випромінювання" від початку кордону УФ діапазону встановлюються в межах 10 - 400нм. Крім того, у Вікіпедії для діапазонів UVC, UVB та UVA вказані області 100 – 280, 280 – 315, 315 – 400 нм.

Ультрафіолетове випромінювання незважаючи на свій сприятливий вплив у невеликих кількостях на біологічні об'єкти є одночасно найнебезпечнішим з усіх інших природних широкорозповсюджених випромінювань інших діапазонів.

Основним природним джереломУФ-випромінювання є Сонце. Однак не все випромінювання досягає Землі, так як поглинається озоновим шаром стратосфери і в області коротше 200 нм дуже атмосферним киснем.

UVC практично повністю поглинається атмосферою та не досягає земної поверхні. Цей діапазон використовується бактерицидними лампами. Надмірна експозиція призводить до пошкодження рогівки та снігової сліпоти, а також до тяжких опіків обличчя.

UVB є найбільш руйнівною частиною УФ випромінювання, так як вона має достатньо енергії для пошкодження ДНК. Вона повністю поглинається атмосферою (проходить близько 2%). Це випромінювання необхідне вироблення (синтезу) вітаміну D, проте шкідливий вплив можуть спричинити опіки, катаракту і рак шкіри. Ця частина випромінювання поглинається озоном атмосфери, зниження концентрації якого викликає занепокоєння.

UVA майже повністю досягає Землі (99%). Воно відповідальне за засмагу, але надмірність призводить до опіків. Як і UVB воно необхідне для синтезу вітаміну D. Опромінення надміру призводить до придушення імунної системи, жорсткості шкіри та утворення катаракти. Випромінювання у цьому діапазоні називають ще чорним світлом. Комахи та птахи здатні бачити це світло.

На малюнку нижче для прикладу показано залежність концентрації озону по висоті на північних широтах (жовта крива) та рівень блокування озоном сонячного ультрафіолету. UVC повністю поглинається до висот 35 км. У той же час UVA майже повністю досягає поверхні Землі, проте це випромінювання практично не становить будь-якої небезпеки. Озон затримує більшу частину UVB, проте деяка його частина сягає Землі. У разі виснаження озонового шару більшість буде опромінювати поверхню і призводити до генетичного пошкодження живих істот.

Короткий список використання електромагнітних хвиль УФ діапазону.

Фотолітографія високої якості для виготовлення електронних пристроївтаких, як мікропроцесори та мікросхем пам'яті.
При виготовленні оптоволоконних елементів, зокрема брегівських грат.
Знезараження від бактерій продуктів, води, повітря, предметів (UVC).
Чорне світло (UVA) у криміналістиці, в експертизі творів мистецтва, у встановленні справжності банкнот (явище флуоресценції).
Штучна засмага.
Лазерне гравіювання.
Дерматологія.
Стоматологія (фотополімеризація пломб).

Рукотворними джерелами ультрафіолетового випромінювання є:

Немонохроматичні:Ртутні газорозрядні лампирізних тисків та конструкцій.

Монохроматичні:

Лазерні діоди, в основному на базі GaN, (невеликій потужності), що генерують у ближньому ультрафіолетовому діапазоні;
Ексімерні лазери є дуже сильними джерелами ультрафіолетового випромінювання. Вони випромінюють наносекундні (пікосекундні та мікросекундні) імпульси із середньою потужністю від декількох ватів до сотень ватів. Типові довжини хвиль лежать між 157 нм (F2) до 351 нм (XeF);
Деякі твердотілі лазери, леговані церієм, такі як Ce3+:LiCAF або Ce3+:LiLuF4, які працюють в імпульсному режимі з наносекундними імпульсами;
Деякі оптоволоконні лазери, наприклад, леговані неодимом;
Деякі лазери на барвниках здатні випромінювати ультрафіолет;
Іонний аргоновий лазер, який, незважаючи на те, що основні лінії лежать в оптичному діапазоні може генерувати безперервне випромінювання з довжинами хвиль 334 і 351 нм, але з меншою потужністю;
Азотний лазер, що випромінює на довжині хвилі 337 нм. Дуже простий та дешевий лазер, працює в імпульсному режимі з наносекундною тривалістю імпульсів та з піковою потужністю кілька мегават;
Потрійні частоти Nd:YAG лазера у нелінійних кристалах;

Література:

Вікіпедія "Ultraviolet".

Видиме випромінювання - електромагнітні хвилі, що сприймаються людським оком, які займають ділянку спектру з довжинами хвиль приблизно від 380 (фіолетовий) до 780 нм (червоний). Такі хвилі займають частотний діапазон від 400 до 790 терагерц. Електромагнітне випромінювання з такими довжинами хвиль також називається видимим світлом або просто світлом (у вузькому значенні цього слова). Найбільшу чутливість до світла людське око має в області 555 нм (540 ТГц) у зеленій частині спектру.

Видиме випромінювання також потрапляє в «оптичне вікно», область спектру електромагнітного випромінювання, що практично не поглинається земною атмосферою. Чисте повітря розсіює блакитне світло дещо сильніше, ніж світло з більшими довжинами хвиль (у червоний бік спектру), тому полуденне небо виглядає блакитним.

Багато видів тварин здатні бачити випромінювання, яке не видно людському оку, тобто не входить у видимий діапазон. Наприклад, бджоли та багато інших комах бачать світло в ультрафіолетовому діапазоні, що допомагає їм знаходити нектар на квітах. Рослини, запилювані комахами, виявляються більш вигідному положенні з погляду продовження роду, якщо вони яскраві саме в ультрафіолетовому спектрі. Птахи здатні бачити ультрафіолетове випромінювання (300-400 нм), а деякі види мають навіть мітки на оперенні для залучення партнера, видимі тільки в ультрафіолеті.

Перші пояснення спектра видимого випромінювання дали Ісаак Ньютон у книзі «Оптика» та Йоганн Ґете в роботі «Теорія Квітів», проте ще до них Роджер Бекон спостерігав оптичний спектр у склянці з водою. Лише через чотири століття після цього Ньютон відкрив дисперсію світла призмах.

Ньютон перший використав слово спектр (лат. spectrum - бачення, поява) у пресі 1671 року, описуючи свої оптичні досліди. Він зробив спостереження, що коли промінь світла падає на поверхню скляної призми під кутом до поверхні, частина світла відбивається, частина проходить через скло, утворюючи різнокольорові смуги. Вчений припустив, що світло складається з потоку частинок (корпускул) різних кольорів, і що частинки різного кольору рухаються з різною швидкістю в прозорому середовищі. За його припущенням, червоне світло рухалося швидше, ніж фіолетовий, тому і червоний промінь відхилявся на призмі не так сильно, як фіолетовий. Через це і виник видимий спектр кольорів.

Ньютон розділив світло на сім кольорів: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, індиго та фіолетовий. Число сім він вибрав із переконання (що походить від давньогрецьких софістів), що існує зв'язок між квітами, музичними нотами, об'єктами Сонячної системи та днями тижня. Людське око відносно слабо сприйнятливе до частот індиго, тому деякі люди не можуть відрізнити його від блакитного або фіолетового кольору. Тому після Ньютона часто пропонувалося вважати індиго не самостійним кольором, а лише відтінком фіолетового або блакитного (проте він досі включений у спектр західної традиції). У російській традиції індиго відповідає синьому кольору.

Гете, на відміну Ньютона, вважав, що спектр виникає при накладенні різних складових частин світу. Спостерігаючи за широкими променями світла, він виявив, що при проході через призму, на краях променя проявляються червоно-жовті та блакитні краї, між якими світло залишається білим, а спектр з'являється, якщо наблизити краї досить близько один до одного.

У ХІХ столітті, після відкриття ультрафіолетового та інфрачервоного випромінювань, розуміння видимого спектра стало більш точним.

На початку XIX століття Томас Юнг та Герман фон Гельмгольц також досліджували взаємозв'язок між спектром видимого випромінювання та кольоровим зором. Їх теорія кольорового зору чітко передбачала, що з визначення кольору очей використовує три різних виду рецепторів.

Характеристики меж видимого випромінювання

При розкладанні променя білого кольору призмі утворюється спектр, у якому випромінювання різних довжин хвиль заломлюються під різним кутом. Кольори, що входять у спектр, тобто такі кольори, які можуть бути одержані світловими хвилями однієї довжини (або дуже вузьким діапазоном), називаються спектральними кольорами. Основні спектральні кольори (що мають власну назву), а також характеристики випромінювання цих кольорів представлені в таблиці:

Колір	Діапазон довжин хвиль, нм	Діапазон частот, ТГц	Діапазон енергії фотонів, еВ
Фіолетовий




Помаранчевий

Електромагнітний спектр представляє діапазон всіх частот чи довжин хвиль електромагнітного випромінюваннявід дуже низьких енергетичних частот, як радіохвилі до дуже високих частот, таких як гамма-промені. Світло це частина електромагнітного випромінювання, яка є видимою для людського ока і називається видимим світлом.

Сонячні промені набагато ширші за видимий спектр світла і описуються як повний спектр, що включає діапазон довжин хвиль, необхідних для підтримки життя на землі і: інфрачервоний, видимий і ультрафіолетовий (УФ).

Людське око реагує тільки на видиме світло, яке лежить між інфрачервоним та ультрафіолетовим випромінюванням, що має крихітні довжини хвиль. Довжина хвилі видимого світла становить від 400 до 700 Нм (нанометр мільярдна метра).

Видимий спектр світла включає сім кольорових смуг, коли сонячні промені заломлюються через призму: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий.

Першою людиною, що відкрила, що білий складається з квітів веселки, був Ісаак Ньютон, який у 1666 році направив. сонячний проміньчерез вузьку щілину та потім через призму на стіну – отримавши всі видимі кольори.

Видиме світло застосування

За роки світлотехнічна промисловість стрімко розвивала електричні та штучні джерела, що копіювали властивості сонячного випромінювання.

У 1960-х років вчені вигадали термін «повний спектр освітлення» для опису джерел, що випускають подібність до повного природного освітлення, який включав ультрафіолетовий і видимий спектр необхідний для здоров'я організму людини, тварин і рослин.

Штучне освітлення для дому чи офісу має на увазі природне освітленняв безперервному розподілі спектральної потужності який представляє потужність джерела в залежності від довжини хвилі з рівномірним рівнем променистої енергії пов'язаний з галогеновими лампами.

Видимий світло - це частина електромагнітного випромінювання (ЕМ), як радіохвилі, інфрачервоне випромінювання, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські промені та мікрохвилі. Як правило, видиме світло визначається як візуально визначене для більшості людських очей

ЕМ випромінювання передає хвилі або частки на різних величинах хвиль та частотах. Такий широкий діапазон довжин хвиль називається електромагнітним спектром.

Спектр, як правило, ділиться на сім діапазонів у порядку зменшення довжини хвилі та збільшення енергії та частоти. Загальне позначенняпредставляє радіохвилі, мікрохвилі, інфрачервоне (ІЧ), видиме світло, ультрафіолетове (УФ), рентгенівські промені та гамма-промені.

Довжина хвилі видимого світла знаходиться в діапазоні електромагнітного спектра між інфрачервоним (ІЧ) та ультрафіолетовим (УФ).

Вона має частоту від 4 × 10 14 до 8 × 10 14 циклів за секунду, або герц (Гц) і довжина коливань від 740 нанометрів (нм) або 7,4 × 10 -5 см до 380 нм або 3,8 × 10 - 5 див.

Що таке колір

Мабуть, найбільш важливою характеристикоювидимого світла є пояснення що таке колір. Колір є невід'ємною властивістю та артефактом людського ока. Як не дивно, але об'єкти "не мають" кольору - він існує тільки в голові. Наші очі містять спеціалізовані клітини, що утворюють сітківку ока, яка діє як приймачі, налаштовані на довжини хвиль у цій вузькій смузі частот.

Зірка Бетельгейзе

Зірка Рігель

Астрономи також можуть визначити, які об'єкти з чого складаються, оскільки кожен елемент поглинає світло у певних довжинах хвиль, які називаються спектром поглинання. Знаючи спектри поглинання елементів, астрономи можуть використовувати спектроскопи для визначення хімічного складузірок, газопилових хмар та інших віддалених об'єктів.

Вам можуть бути цікаві такі матеріали