Видимият спектър — определение, цветове и дисперсия на светлината

Тази статия е посветена на видимия спектър. За всички други употреби вижте: Спектър (дезамбигуация)

Видимият спектър е част от по-широкия електромагнитен спектър и представлява онзи диапазон от електромагнитни вълни, които човешкото око възприема като светлина и цвят. Обикновено границите на видимия спектър се приемат приблизително от 380 nm (нанометра) до 750 nm: към по-късите вълни са виолетовите и ултравиолетовите компоненти, към по-дългите — червените и инфрачервените. Видимият спектър се проявява като непрекъсната ивица от цветове: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго и виолетово.

Цветове и дължини на вълните

Поръчката на цветовете във видимия спектър е винаги една и съща: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово. Това съответства на постепенно намаляваща дължина на вълната от червеното към виолетовото. Приблизителни диапазони (зависят от източника и дефиницията):

• Червено: ~620–750 nm
• Оранжево: ~590–620 nm
• Жълто: ~570–590 nm
• Зелено: ~495–570 nm
• Синьо: ~450–495 nm
• Индиго: ~425–450 nm
• Виолетово: ~380–425 nm

Тези граници са условни — човешкото възприемане на цветове зависи от комбинацията на сигналите от трите типа цветочувствителни клетки (колбички) в ретината и от индивидуални фактори. Понякога в популярния контекст "индиго" се пропуска и се говори само за шест основни цвята.

Как възниква спектърът — дисперсия на светлината

Спектърът може да се получи, когато бялата светлина се раздели на съставните си дължини на вълните. Класически пример е пропущане на светлина през призма — след преминаване през нея на бял екран се наблюдава ивица от цветове. Този ефект е явление на дисперсия на светлината: показателят на пречупване на материала зависи от дължината на вълната, т.е. от цвета.

Материалът на призмата има по-голям показател на пречупване n, отколкото въздухът (въздухът се приема за приблизително 1). Поради това светлината намалява скоростта си при преминаване в призмата и се пречупва. Ъгълът на пречупване се определя от ъгъла на падане и показателите на пречупване чрез законът на Снел. По-късите дължини на вълната (виолетовото) се пречупват повече, отколкото по-дългите (червеното), затова спектърът се разполага в реда от червено към виолетово.

Естествени и технически примери

Естествен пример за спектър е дъгата във атмосферните условия: светлината на Слънцето, преминавайки през капчици вода, се пречупва, отразява частично вътре в капката и след това отново се пречупва при излизане — резултатът е разпределение на цветовете във видима извита ивица. Други методи за разграждане на светлината са дифракционни решетки и спектрометри, които използват интерференция и дифракция за по-прецизно разделяне на вълните.

Защо спектърът е важен

• В научни изследвания спектроскопията използва спектри за определяне на състава на вещества, температура, скорост (доплеров ефект) и физически условия в звезди и газови облаци.
• В оптиката и инженерството разбирането на дисперсията е важно при проектиране на лещи и оптични системи, за да се коригират хроматичните аберации.
• В ежедневието — от цветопредаване на монитори и принтери до диагностика и анализ в медицината.

Допълнителни бележки

Видимият спектър е само малка част от електромагнитния спектър: по-късите вълни от виолетовото преминават към ултравиолет, а по-дългите от червеното — към инфрачервеното. Освен непрекъснати спектри, съществуват и линейни спектри (спектрални линии), получавани от атомни и молекулни преходи, които имат критично значение в астрофизиката и химията.

В обобщение: спектърът показва как бялата светлина е съставена от множество дължини на вълните (цветове), а дисперсията — зависимостта на пречупването от дължината на вълната — обяснява защо тези цветове се разделят при преминаване през призма или капчица вода.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява спектърът?

Въпрос: Какво представлява спектроскопията?

В: Какво причинява разделянето на бялата светлина на съставните ѝ цветове?

В: Как законът на Снел определя ъгъла на пречупване?

В: Защо червеното изглежда най-близо до линията, перпендикулярна на повърхността на материала?

В: Винаги ли има ред за дъгите, които се получават от призми?

Търсене по буква