Nähtav kiirgus- inimsilma poolt tajutavad elektromagnetlained, mis hõivavad osa spektrist lainepikkusega ligikaudu 380 (violetne) kuni 740 nm (punane). Sellised lained hõivavad sagedusvahemikku 400 kuni 790 terahertsi. Nende lainepikkustega elektromagnetkiirgust nimetatakse ka nähtav valgus või lihtsalt valgus(selle sõna kitsas tähenduses). Inimsilm on valguse suhtes kõige tundlikum 555 nm (540 THz) juures, spektri rohelises osas.
Nähtav kiirgus siseneb ka "optilisse aknasse", mis on elektromagnetilise kiirguse spektri piirkond, mida maa atmosfäär praktiliselt ei neela. Puhas õhk hajutab sinist valgust veidi rohkem kui pikemad lainepikkused (spektri punase otsa suunas), nii et keskpäevane taevas paistab sinine.
Paljud loomaliigid on võimelised nägema kiirgust, mis pole inimsilmale nähtav ehk mis ei kuulu nähtavaulatusse. Näiteks mesilased ja paljud teised putukad näevad ultraviolettkiirguses valgust, mis aitab neil lilledelt nektarit leida. Putukate poolt tolmeldatud taimed on paljunemise seisukohalt paremas seisus, kui nad on ultraviolettspektris eredad. Linnud on võimelised nägema ka ultraviolettvalgust (300–400 nm) ning mõne liigi sulestikus on partneri ligimeelitamiseks isegi märgid, mis on nähtavad vaid ultraviolettvalguses.
Nähtav spekter
Valge kiire lagundamisel prismas moodustub spekter, milles erineva lainepikkusega kiirgus murdub erinevate nurkade all. Spektrisse kuuluvaid värve, st neid värve, mida on võimalik saada ühe lainepikkusega (või väga kitsa vahemikuga) valguslainetega, nimetatakse spektrivärvideks. Peamised spektrivärvid (millel on oma nimi), samuti nende värvide emissiooniomadused on esitatud tabelis:
| Värv | Lainepikkuse vahemik, nm | Sagedusvahemik, THz | Footonite energiavahemik, eV |
|---|---|---|---|
| violetne | 380-440 | 790-680 | 2,82-3,26 |
| Sinine | 440-485 | 680-620 | 2,56-2,82 |
| Sinine | 485-500 | 620-600 | 2,48-2,56 |
| Roheline | 500-565 | 600-530 | 2,19-2,48 |
| Kollane | 565-590 | 530-510 | 2,10-2,19 |
| Oranž | 590-625 | 510-480 | 1,98-2,10 |
| Punane | 625-740 | 480-400 | 1,68-1,98 |
Nähtav valgus on elektromagnetkiirguse spektri selle osa energia, mida oleme võimelised oma silmadega tajuma, see tähendab nägema. Nii lihtne see ongi.
Nähtava valguse lainepikkus
Ja nüüd on see raskem. Valguse lainepikkused spektri nähtavas piirkonnas jäävad vahemikku 380–780 nm. Mida see tähendab? See tähendab, et need lained on väga lühikesed ja kõrge sagedusega ning "nm" on nanomeeter. Üks selline nanomeeter võrdub 10–9 meetriga. Ja kui inimkeeles, siis on see üks miljardik meetrit. See tähendab, et meeter on kümme detsimeetrit, sada sentimeetrit, tuhat millimeetrit või ... Tähelepanu! Üks miljard nanomeetrit.
Kuidas me näeme värve nähtava valguse spektris?
Meie silmad mitte ainult ei taju neid pisikesi laineid, vaid suudavad eristada ka nende lainepikkusi spektris. Nii näemegi värvi osana valguse nähtavast spektrist. Punase valguse, mis on üks kolmest valguse põhivärvist, lainepikkus on ligikaudu 650 nm. Roheline (teine esmane) - ligikaudu 510 nm. Ja lõpuks kolmas - sinine - 475 nm (või nii). Päikese nähtav valgus on omamoodi kokteil, milles need kolm värvi segunevad.
Miks on taevas sinine ja rohi roheline?
Tegelikult on need kaks küsimust, mitte üks. Ja seega anname kaks erinevat, kuid omavahel seotud vastust. Selget taevast näeme keskpäeval sinisena, sest lühikesed valguse lainepikkused hajuvad atmosfääri gaasimolekulidega kokkupõrkel tõhusamalt kui pikad lainepikkused. Nii et sinisus, mida me taevas näeme, on sinine valgus, mida hajutavad ja peegeldavad korduvalt atmosfääri molekulid.
Kuid päikesetõusul ja -loojangul võib taevas omandada punaka värvuse. Jah, see juhtub, uskuge mind. Seda seetõttu, et kui Päike on horisondi lähedal, peab valgus meieni jõudmiseks läbima pikema vahemaa läbi palju tihedama (ja üsna tolmuse) atmosfääri kui siis, kui Päike on oma seniidis. Kõik lühikesed lained neelduvad ja me peame rahulduma pikkadega, mis vastutavad spektri punase osa eest.
Aga rohuga on asjad veidi teisiti. See näeb välja roheline, kuna neelab kõik lainepikkused peale rohelise. Näete, talle ei meeldi roheline, nii et ta peegeldab neid meie silmadesse tagasi. Samal põhjusel on igal objektil oma värv – me näeme seda osa valgusspektrist, mida ta ei suutnud neelata. Mustad objektid näevad mustad välja, kuna neelavad kõik lainepikkused, peegeldades peaaegu mitte midagi, valged aga vastupidi, peegeldavad kogu nähtavat valguse spektrit. See seletab ka seda, miks must soojeneb päikese käes palju rohkem kui valge.
Taevas on sinine, rohi on roheline, koer on inimese parim sõber
Ja mis seal on - väljaspool spektri nähtavat piirkonda?
Lainete lühenemisel muutub värv punasest siniseks lillaks ja lõpuks nähtav valgus kaob. Kuid valgus ise ei kadunud, vaid liikus spektri piirkonda, mida nimetatakse ultraviolettkiirguseks. Kuigi me seda valgusspektri osa enam ei taju, paneb just see pimedas helendama luminofoorlambid, teatud tüüpi LED-id, aga ka kõikvõimalikud lahedad asjad, mis pimedas helendavad. Edasi tuleb röntgen- ja gammakiirgus, millega on parem üldse mitte tegeleda.
Nähtava valguse spektri teisest otsast, kus lõpeb punane, algab infrapunakiirgus, mis on rohkem soojust kui valgust. See võib teid hästi praadida. Siis tuleb mikrolainekiirgus (väga ohtlik munadele) ja veelgi kaugemale – see, mida me varem nimetasime raadiolaineteks. Nende pikkusi mõõdetakse juba sentimeetrites, meetrites ja isegi kilomeetrites.
Ja mis on sellel kõigel pistmist valgustusega?
Väga asjakohane! Kuna oleme nähtava valguse spektri ja selle tajumise kohta palju õppinud, on valgustusseadmete tootjad pidevalt töötanud selle nimel, et parandada kvaliteeti, et vastata meie üha kasvavatele vajadustele. Nii tekkisid “täisspektrilised” lambid, mille valgus on loomulikust peaaegu eristamatu. Hele terasvärv, et võrdluseks ja turundustrikkideks oleks reaalsed numbrid. Erinevate vajaduste jaoks hakati tootma spetsiaalseid lampe: näiteks toataimede kasvatamiseks mõeldud lampe, mis annavad spektri punasest piirkonnast rohkem ultraviolettkiirgust ja valgust parema kasvu ja õitsemise tagamiseks või erinevat tüüpi "soojuslampe", mis asusid majapidamisse. küttekehad, rösterid ja grillid filmis "Shawarma from Ashot".
Kodanikulugejad, tehnikamehed ja humanitaarid, olete ohus, kolige kohe õue sooja suvepäikese kätte (kui ilm lubab), see pole õppus! Kordan, see ei ole õppus! Noh, kui teised ei hinda teie katset evakueeruda, siis istuge maha ja räägime teiega valgustusest. Lühidalt artikkel majapidamise (sise)valgustuse mõjust meie kehale. Püüan artiklit tehnilise teabega mitte üle koormata, jätan vastavad lingid kõigile uudishimulikele kolleegidele. Siiski ei saa me ilma edetabeliteta hakkama (ma lihtsalt armastan neid). Artikkel osutus pikaks, nii et lõpuks otsustasin, et kaalume kõigepealt valgustuse spektraalset reaktsiooni ().
Nii et kujutage ette, sõbrad, et keskmine inimene elab kuskil maailmas, nimetagem teda Vassiliks. Ja nii elaski Vassili omale 20 aastat meie piiritu kodumaa keskmisel sõidurajal metsaserval, kuid nüüd tahtis ta “parimate baristade kohvi”, dressipluusid ja läikivaid “iPhone’e” ning Vassili otsustas minna linn. Ja et tal üldse magus elu poleks, otsustas ta minna hiilgavasse Murmanski linna keldrikorrusel asuvasse kontorisse, noh, üldiselt “betoonist kontoriboksi”, et ta töötaks. seal väsimatult ega näe Jumala valgust.
Aga mis Vassilit seal lõike all peidus ootas, palume kõigilt uudishimulikel teenetel.
Artikkel on suur ja jaguneb kolmeks osaks.
1 – Valgusallikate spektraalsed omadused
2 - kuidas mõõta spektrit sirgete käte ja "sinise elektrilindiga"
3 – Lühidalt valguse mõjust inimesele
*Märkused Artiklis toodud spektrid võivad tehniliste piirangute tõttu erineda tegelikest valgusallikatest, soovi korral kontrollige ise.
1. osa – valgusallikate spektraalomadused
Kõigepealt vaatame põhipunkte1. Enne elektriliste valgusallikate massilist kasutuselevõttu igapäevaellu kohandas inimkond oma elutegevuse (päevase tsükli) suuresti loomuliku valgusega.
2. Loomulik valgustus muutub päeva jooksul, selle kiirgusspekter on pidev, päike paistab ultraviolett-, nähtava- ja infrapunakiirguses. loomulikku valgustust ei iseloomusta pulsatsioon.
3. Kaasaegne inimene veedab reeglina tubli 90% oma ajast siseruumides (teislikuks keskkonnaks käsitleme ka transporti)
4. Ruumides kasutab inimene sageli kunstvalgustust (või kombineeritud), isegi suvepäeval pole kõigil võimalust kasutada ainult loomulikku valgustust
5. Valgus mõjutab bioloogilisi protsesse inimkehas
Selline näeb välja päikese spekter "vikerkaare" ja graafikuga, keegi heas usus pildistas Moskva taevast
Lähme tagasi Vassili juurde. Nagu mäletame, veetis ta peaaegu kogu oma teadliku elu looduses, vaatame, kuidas päike talle paistis ja miks okkad temast kiiremini kasvasid. 
Valgustustehnikaga tegelevad vastutustundlikud mehed tegid meile erineva värvitemperatuuriga tingliku päevavalguse mudeli (see on xls, milles saate modelleerida, ärge kartke), kujutame ette, et varahommikul paistis päike 4000K temperatuuriga. Vassili jaoks keskpäeval temperatuuriga 5500K, kuid pärastlõunal on kõik 7000K, noh ja öösel liikus see vastupidises järjekorras (valgusallikate ligikaudne värvitemperatuur).
Aga nii maitsev päike paistis väga-väga kaua, mis saab meie "betoonkasti" kukkunud kangelast ees oodata?
Arvestades, et suurem osa inimestest, kes ei tööta tootmisega mitteseotud töödel, ei istu tõenäoliselt A-kategooria kontoritega sarnastes ruumides, ootab see paljusid (ja eriti mind)
Odavad elektromagnetilise liiteseadisega luminofoorlambid, näiteks LB-40, millel on värviedastusindeks (võime värve õigesti reprodutseerida) CRI<70.
Võib-olla on need kallimad ülemere baklažaanid, Osrami või Philipsi lambid, mille CRI> 80, kuid kuna mul on käepärast ka kompaktluminofoorlampide tabel, siis mainime ka neid.
me vaatame
Niisiis, see, mida me näeme, näeme iga mägironija unistust ja võimalust kontrollida sõpru V. Võssotski meetodil, nimelt mägesid ja tippe ning mida odavam on lamp, seda rohkem "Himaalajat" me vaatleme.
Mida see meile ütleb? See ütleb meile esiteks, et valgus ei sarnane üldse loomulikule valgusele. Ja kui arvestada, et meie eksperimentaal Vassili on sunnitud kõik oma 8 töötundi täiesti pideva valguse all istuma. Kas mäletate ülaltoodud diagrammi? Loomulik valgus muutub päeva jooksul, kuid see ei muutu. Seega kannatab meie keha ebatavalise valgustuse all. Mida seostatakse tervise halvenemisega, visuaalse jõudluse ja tootlikkuse langusega. Ei usu mind? Küsige targemalt Julian Borisovitš Aizenbergilt (Valgustehnika käsiraamat lk 889).
Kus on väljapääs, võib-olla LED-valgustus? 
Noh, võib-olla mitte päris. Kuigi see on palju parem.
Vaatame graafikuid ja ikkagi "teie spekter ei näe üldse välja nagu su ema oma". Endiselt on tipp sinisel alal, langus sinisel alal ja jällegi tuletan meelde, et enamus LED-lampe säravad päeval ühevärviliselt.
Mul pole RGB LED-ide jaoks pilte käepärast, kuid uskuge mind, olukord pole seal parem (ja võib-olla tavaliselt isegi halvem).
Mõõdud sellega, mis käepärast oli 
pilt internetist 
Spoileri all spekter sooja valgeid LED-e.
me vaatame
Niisiis, siin kündis Vassili oma 8 tundi, naasis koju ja tuleb riigile kuuluvatest lampidest väsinuna koju diivanile istuma ja sooja lambivalgusesse sukelduma.
Ja muide, see pole nii hull, õhtuseks koduvalgustuseks jääb hõõglamp heaks valikuks. Hõõglambi spekter vastab suures osas õhtupäikese spektrile, ega suru melatoniini tootmist tugevalt alla (sellest pikemalt hiljem), päeva jooksul jällegi üks miinus ei ole reguleeritud.
Spoileri all oleva hõõglambi spekter:
Meie vaatame
Vassili istus kodus, mõtles, mõtles, otsustas, et tema tervist enam ei kahjusta, temast saab aadliproua, sammasvabakutseline ja juhib kodus töötades valget valgust nii, nagu tahab.
Ja see, muide, pole kõige hullem variant, hoolimata sellest, et tänapäevased hämardatavad LED-lambid ei anna loomulikule valgusele ikka veel täielikku identiteeti, on see siiski parem kui eelmainitud LB-40 ja võib isegi veidi parem olla kui ainult LED lambid. Ja kui RGBW-lambid on pigem hellitavad, siis LED-soevalgel ja külmvalgel valgusel põhinevad lambid sobivad valgustamiseks üsna hästi. Kui olete huvitatud, võite vaadata selles suunas
Vähemalt suudab selline lamp järk-järgult simuleerida sooja valget, neutraalset valget ja külma valget. (spoileri all) Mis sobib väga halvasti loodusliku päikesetsükliga.
Spectra lamp ML-19 Dual White E27 kuul 9W (värvitemperatuur põhineb tootja andmetel)
me vaatame
2. osa – kuidas saad mõõta spektrit sirgete käte ja sinise elektrilindiga
Kuidagi tõstatasin selle teema juba Habré peal. Aga arvan, et tasub lühidalt rääkida.Nii saime vikerkaarega piltidest tuld ja otsustasime hakata igal pool spektrit mõõtma. Kuna Vene Föderatsiooni odavaim spektromeeter maksab üle 70 tr. (kirjutamise ajal), siis läheme teist teed.
Portaalist http://publiclab.org/ on sellised imelised tüübid, neil on seal palju huvitavat avatud teadust jne. Kuid meid huvitavad omatehtud spektromeetrid.
3. Järgmiseks kogume kõik osad kokku, mina kasutasin lihtsat liimipulka ja diferentsiaali. Resti kinnitasin elektriteibiga (kuigi eelistatav on kahepoolne teip), vaatame, mis juhtus, kuid see osutus hapraks poolläbipaistvaks struktuuriks, nii et kui paber oli alguses tihe, siis saame seda rõõmsalt elektriteibiga tugevdada kuni me saame Malevitši sinise või musta ruudu, mille tulemusena ei tohi meie spektroskoop mitte ühtegi valgust läbi lasta, välja arvatud valgus läbi pilu.
4. Soovitavalt võtame vana mittevajaliku telefoni (ei, noh, põhimõtteliselt võib võtta ükskõik millise). Ja me liimime oma disaini selle korpuse külge, olles eelnevalt kindlaks määranud, kuhu see liimime, nii et spekter siseneb tavaliselt kaamerasse. Muidugi ei saa te seda kleepida, vaid kasutage seda iga kord, kuid see on ebamugav ja spektrid liiguvad sageli välja. Muide, seda pole üldse vaja telefoni külge kinnitada, saab ka veebikaamera külge kinnitada, nagu sulle meeldib. Fotol omatehtud spektromeeter (kleebitud) ja kaks komplekti, esimene on sama, kuid komplektist, teine on põhimõtteliselt sarnane, kuid valmistatud plastikust (kvaliteet on parem):
5. Kindlasti minge pildistama kompaktluminofoorlambi (CFL) spektrit. või halvimal juhul tavaline luminofoorlamp ja siis kõik, mis hingele sobib Pärast seda, kui pildistasime kõik spektrid, mida tahtsime. Neid tuleb töödelda, võite kasutada mis tahes graafikaredaktorit. Ma kipun vajadusel kärpima ja tsentreerima. Kuna kalibreerimismeetod (sellest lähemalt allpool) hõlmab võrdlemist standardiga, on vajalik, et kõik spektriribad kõigil piltidel oleksid samas kohas (nii palju kui võimalik) või lõpuks saad, et arvuti tajub nihutatud kujutist valgusena teiselt lainepikkuselt.
Noh, see näib olevat kõik, artikkel osutus suureks, ma arvan, et ma ei saa varsti midagi selgeks, nii et aitäh kõigile, kes seda lugesid, hoolitsege oma tervise eest.
Teave Ripple *Bonuse kohta
Kõik tehisvalgusallikad (hõõglamp, luminofoorlamp, LED) pulseerivad ühel või teisel määral (valgusvoog muutub aja jooksul väiksemaks või suuremaks), sõltuvalt pulsatsiooni sagedusest võib meie silm seda märgata või mitte märgata. Igal juhul on üsna lihtne mõista, et pulseerimine on kahjulik, kõndige mis tahes madala kvaliteediga luminofoorlampidega lambi juurde ja vaadake seda minut (kuigi öeldakse, et kui vaatate pikka aega luminofoorlampi, siis luminofoorlamp lamp hakkab sind piiluma).
Pulsatsiooni vähendamiseks on erinevaid viise, reeglina seisnevad need kvaliteetsete elektrooniliste toite- ja juhtimisseadmete (luminofoorlampide elektroonilised liiteseadised või LED-ide draiverid) kasutamises.
Aga kuna minu meelest väga improviseeritud vahenditega pulsatsiooni usaldusväärselt mõõta ei saa, siis peatume valguse spektraalomaduste küsimusel ja siit võivad vaadata kõik pulsatsiooni mõõtmise huvilised.
Teid ümbritsevad elektromagnetlained. Nad kõikjal! Valgusest näete ultraviolettkiirgust, mis tuleb läbi teie akna päikeselt. Isegi kui proovisite, ei pääsenud te lainete eest. Aga siis jälle, miks sa seda vajad? Miks vältida midagi, kui seda saab kasutada? Mis on nähtav kiirgus, kes ja millal selle avastas? Kuidas see töötab ja kus seda rakendatakse?
kerged lained
Mõistet "valguslained" võivad erinevad inimesed kasutada erineval viisil. Füüsikud kipuvad seda juhuslikult kasutama elektromagnetikaga samal tasemel. Mis vahet siis on? Elektromagnetlained (või elektromagnetkiirgus) on võnkuvate magnet- ja elektriväljade poolt tekitatud lained, mis hõlmavad raadiolaineid, mikrolaineid, infrapuna-, nähtavat, ultraviolett-, röntgen- ja gammakiirgust. Nagu kõik lained, kannavad nad energiat ja see energia võib olla väga suure intensiivsusega (näiteks elektromagnetlained, mida saame päikeselt).
Vaadates nähtava valguse spektrit, on elektromagnetilise spektri sinine ots kõrge sagedusega, kõrge energiaga ja lühikese lainepikkusega. Elektromagnetilise spektri punane ots tähistab madalat sagedust, madalat energiat ja pikka lainepikkust. Valgus - see on vaid osa elektromagnetilisest spektrist, osast, mida meie silmad näevad. Millised on nähtava kiirguse rakendusalad, välja arvatud see, mis võimaldab inimesel kõike ümbritsevat näha?
Erinevat tüüpi valguslained
Raadiolained asuvad elektromagnetilise spektri punases otsas. Punane ots on ka madalaim energia, madalaim sagedus ja pikim lainepikkus. Raadiolaineid kasutatakse peamiselt sides, signaalide saatmiseks ühest kohast teise. Raadiojaamad kasutavad raadiolaineid, nagu ka mobiiltelefonid, televiisorid ja traadita võrgud. Raadiolainete pika lainepikkuse tõttu võivad nad Maa ionosfäärist tagasi põrgata, võimaldades raadiojaamadel edastada oma raadiosaateid pikkade vahemaade taha, ilma et nad oleksid kõigi kuulajate vaateväljas.
Mikrolained on spektri punasele otsale kõige lähemal. Ilmselt võite arvata, et meie köögis kasutatakse toiduvalmistamiseks mikrolaineahju. Neil on piisavalt kõrge energia, et suurendada molekulide liikumist teie toidus ilma aatomeid ioniseerimata. See on oluline, sest see tähendab, et toitu ainult kuumutatakse – selle keemiline koostis jääb samaks.
Infrapuna lainepikkus on veidi pikem, kui meie silmad suudavad tuvastada. Inimkeha temperatuur tekitab selles spektri osas kiirgust ja seetõttu saab infrapunadetektoreid kasutada öövaatluskaameratena. Infrapunaporti kasutab ka kaugjuhtimispult signaalide saatmiseks teleritesse ja muudesse heli- või videoseadmetesse.
Nähtav valgus on elektromagnetilise spektri osa, mida meie silmad tuvastavad, ja see osa, mida me oma igapäevaelus kõige paremini tunneme. Seda peetakse elektromagnetilise spektri "keskmiseks", kuigi see on üsna meelevaldne.
Ultraviolett (sageli lühendatud UV-ks) suunab elektromagnetilise spektri sinise poole, mis on kõrgema energia ja lühema lainepikkusega pool. Ultraviolettkiirgus on liiga lühikese lainepikkusega, et meie silmad seda tuvastaksid. UV-lained on piisavalt kõrge energiaga, et nad suudavad ioniseerida aatomeid, hävitades molekulaarseid sidemeid ja isegi DNA molekule. Sel põhjusel põhjustab UV päikesepõletust ja isegi nahavähki. Suurem osa päikese kahjulikest ultraviolettlainetest neeldub atmosfäär (eriti lämmastik) ja osoonikiht, kuid päris suur osa sellest tabab maapinda. Seetõttu peaksite olema ettevaatlik ja kasutama päikesekaitsetooteid ja päikeseprille.
Röntgenikiirgus on väga suure energiaga ja võib sarnaselt UV-kiirgusega ioniseerida kehas olevaid aatomeid ja põhjustada kahjustusi. Õigetel lainepikkustel ja õigetes kogustes saab neid aga ohutult, ilma kehakudesid kahjustamata kasutada näiteks rindkere löökide tegemiseks. Röntgenteleskoobid on kasulikud ka astrofüüsika uurimisel.
Mis on nähtav valgus ja kuidas seda kasutada?
Mis on nähtava kiirguse rakendus? Sellele küsimusele vastamiseks peame kõigepealt selle mõiste määratlema. Nähtav valgus on elektromagnetiline kiirgus, mille tekitavad footonid, mis tabavad pinda ja neelduvad materjali elektronidesse, ning eraldub kõige aeglasema neeldumiskiirusega värv. Näiteks on tulekustutid punased, kuna värviosakesed neelavad rohelisi sagedusi paremini kui punased.
340-750 nm - nähtava spektri lainepikkus. Tänu sellele teadmisele on võimalik luua dioode, mis kiirgavad teatud sagedustel valgust. Üks nähtava valguse rakendusi on valgusfoor. Nähtav valgus on mis tahes elektromagnetlaine (või footon selle kvantekvivalendina), mis asub spektri sinises ja punases piirkonnas. Sellel on palju kasutusvõimalusi. Nähtavat valgust kasutatakse inimsilmaga nähtava valgusallikana. Need on laserid, vaba ruumi side, relvad, signalisatsioon, valgustus.
Seda kasutatakse ka mõnede aatomi- ja keemiliste reaktsioonide tunnusemissioonina, mis võimaldab tuvastada erinevate materjalide olemasolu, ning seetõttu kasutatakse seda kohtuekspertiisis ja meditsiinis. Nähtav valgus on elektromagnetiline kiirgus sagedusvahemikus 430–770 THz, mis vastab lainepikkustele 390–700 nm. See on elektromagnetilise kiirguse ulatus, mida loomade ja inimeste silmad võivad vastu võtta. Tõenäoliselt varustas evolutsioon loomad elundiga, et seda kiirgust vastu võtta. Nähtav valgus esindab päikesekiirguse maksimaalset intensiivsust ja on üsna lühikese lainepikkusega. Samuti ei kahjusta see elusrakke, erinevalt näiteks UV-, röntgen- või gammakiirgusest.
Nähtav valgus on elektromagnetlaine
Tavaliselt on vaadeldav valgus erinevat värvi valguslainete kombinatsioon. Need erinevad valguse värvid on tingitud erinevatest valguse sagedustest. Nähtaval valgusel on palju rakendusi optikas, materjaliteaduses, kondenseeritud aines, laserteadustes ja erinevates tööstusharudes, mis kasutavad seda valgust katseteks ja iga päev. Näiteks projektoriekraanid, saates kasutatav laserkiir või kursor, kaamera jne.
Valgus on osa elektromagnetilisest spektrist, mille suhtes meie silmad on tundlikud. Nähtava valguse peamine kasutusala on võime näha asju oma silmaga. Spektrikiirgust edastavad lained või osakesed erinevatel lainepikkustel ja sagedustel. Seda laia lainepikkuste vahemikku nimetatakse elektromagnetiliseks spektriks. See spekter on klassikaliselt jagatud seitsmeks piirkonnaks lainepikkuse vähenemise ning energia ja sageduse suurenemise järjekorras. Meie silmad suudavad tuvastada ainult väikese osa elektromagnetilisest spektrist, mida nimetatakse nähtavaks valguseks.
Lambipirnid töötavad nii: elektrivool soojendab lambi hõõgniidi umbes 3000 kraadini ja see hõõgub kuuma valgusega. Päikese pind on umbes 5600 kraadi ja kiirgab palju valgust. Valge valgus koosneb tegelikult tervest reast omavahel segatud värvidest. Seda on näha, kui lastakse valge valgus läbi klaasprisma. CD-sid loetakse laserkiirgusega. Lasereid kasutatakse CD- ja DVD-mängijates, kus valgus põrkab tagasi plaadi pisikestest aukudest ja muundatakse heliks või andmeteks. Lasereid kasutatakse ka laserprinterites ja lennukite sihtimissüsteemides.
Nähtava valguse ohud
Nähtavad valguslained on ainsad elektromagnetlained, mida inimsilm näeb. Inimesed näevad neid vikerkaarevärvidena, millest igaühel on erinev lainepikkus. Punasel on pikim ja lillal lühem. Kui kõiki laineid koos näha, tekitavad nad valget valgust. Silmade koonused on nende pisikeste nähtava valguse lainete vastuvõtjad. Päike on nähtavate valguslainete loomulik allikas ja silmad näevad selle päikesevalguse peegeldust ümbritsevatelt objektidelt. Objekti värv, mida inimene näeb, on peegeldunud valguse värv. Kõik muud värvid imenduvad.
Liiga palju kiirgust võib kahjustada silma võrkkesta. See võib juhtuda, kui vaatate midagi väga heledat, näiteks päikest. Kuigi kahjustusi saab ravida, võib see olla püsiv, kui kokkupuude nähtava valgusega on tugev ja püsiv.
Nähtav kiirgus: allikad, omadused, rakendused
Lambipirnid on veel üks nähtava valguse lainete allikas. Samuti laserid. Kes need avastas? Albert Einstein (1917) pakkus välja stimuleeritud emissiooni mehhanismi – laseri tööpõhimõtte. Einsteini spontaanse emissiooni (aatomites toimuv protsess) avastus ajendas teda arendama LED-ide stimuleerimise ideed. 1950. aastatel pakkusid teadlased välja seadme disainilahendused, mis stimuleeriksid valgust võimendavat kiirgust. Esimese laseri ehitas Theodore M. Maiman 1960. aastal.
Kuidas laserit tehakse?
Kunstlik protsess hõlmab järgmist:
- Energiaallikas.
- Aktiivne keskkond.
- optiline õõnsus.
Aktiivne keskkond neelab allikast energiat, salvestab selle ja vabastab selle valgusena. Osa sellest valgusest käivitab teised aatomid oma energiat vabastama, nii et vallandatud valgusele lisatakse rohkem valgust. Optilise õõnsuse otsas olevad peeglid peegeldavad valguse tagasi aktiivsesse keskkonda ja protsess algab uuesti, sundides valgust võimendama ja osa sellest moodustama kitsa kiire – laseri. Valguse emissiooni suurendamiseks peab ergastatud olekus olema rohkem aatomeid kui algselt oli. Seda nimetatakse andmete inversiooniks. Seda seisundit tavatingimustes ei esine. Seetõttu peaksid seda protsessi aitama tehistehnoloogiad, mitte loodus.
Ravim
Nähtava kiirguse kasutamine meditsiinis on tavaline asi. Lasereid kasutatakse mikrokirurgilistes protseduurides, nagu väikesed, täpsed sisselõiked, maksaoperatsioonid ja kapillaaroperatsioonid, mille tulemuseks on väike verekaotus. Lasereid kasutatakse ka oftalmoloogias (katarakti eemaldamine ja nägemise korrigeerimine), dermatoloogias (tätoveeringute ja armide eemaldamine), hambaravis (aukude puhastamine), onkoloogias (nahavähi ravi).
Milline on näide nähtava kiirguse kasutamisest meditsiinis? Valgusteraapiat kasutatakse ka hooajalise afektiivse häire leevendamiseks, sisemise bioloogilise kella (tsirkadiaanrütmide) reguleerimiseks ja meeleolu mõjutamiseks. Valguse ja värvi terapeutilisi rakendusi uuritakse ka paljudes haiglates ja uurimiskeskustes üle maailma. Senised tulemused näitavad, et täisspekter, ultraviolett-, värvi- ja laservalgus võivad omada terapeutilist väärtust mitmesuguste seisundite puhul, alates kroonilisest valust ja depressioonist kuni immuunhäireteni.
Nähtav kiirgus: kes ja millal selle avastas?
Esimesena selgitas nähtava kiirguse spektri (seda mõistet kasutati 1671. aastal esimest korda) väljanägemist Isaac Newton oma teoses "Optika" ja Johann Goethe töös "Värvide teooria". Mis on nähtav kiirgus? Kelle poolt ja millal see avatud on? Sarnaseid uuringuid tegi ka Roger Bacon, kes jälgis spektrit veeklaasis ammu enne Newtonit ja Goethet.
Nähtava kiirguse kasutamine elus võimaldab üldse midagi näha. Valgus liigub nagu laine, põrkab objektidelt tagasi, et inimesed neid näeksid. Ilma selleta oleksid kõik täielikus pimeduses. Kuid füüsikas võib valgus viidata mis tahes elektromagnetlainele: raadiolained, mikrolained, infrapuna-, nähtav-, ultraviolett-, röntgen- või gammakiirgus.
> Nähtav valgus
nähtav valgus- osa elektromagnetilisest spektrist, mis on inimsilma tajumiseks kättesaadav (390-750 nm).
Õppeülesanne
- Õppige eristama 6 nähtava spektri vahemikku.
Võtmepunktid
- Nähtav valgus tekib aatomite ja molekulide vibratsiooni ja pöörlemise ning nende sees toimuva elektroonilise transpordi tõttu.
- Värvid vastutavad konkreetsete puhaste lainepikkuste eest. Punane on madalaimad sagedused ja pikimad lainepikkused, lilla aga kõrgeimad sagedused ja lühimad lainepikkused.
- Kitsa lainepikkuste riba nähtavas valguses tekkivaid värve nimetatakse puhasteks spektrivärvideks: violetne (380-450 nm), sinine (450-495 nm), roheline (495-570 nm), kollane (570-590 nm), oranž (590-620 nm) ja punane (620-750 nm).
- Nähtav valgus tungib läbi optilise klaasi, mistõttu atmosfäärikiht erilist vastupanu ei paku.
- Fotosünteetilistes organismides kasutatavat elektromagnetilise spektri osa nimetatakse fotosünteetiliselt aktiivseks piirkonnaks (400–700 nm).
Tingimused
- Optiline aken on nähtav ala elektromagnetilises spektris, mis läbib atmosfäärikihti.
- Spektri värvus – saadakse ühe valguse lainepikkuse tõttu nähtavas spektris või suhteliselt kitsast lainepikkuste ribast.
- Nähtav valgus on elektromagnetilise spektri osa (IR ja UV vahel), mis on inimsilmale nähtav.
nähtav valgus
Nähtav valgus on elektromagnetilise spektri osa, mis on inimsilmale nähtav. Selles vahemikus olevat elektromagnetkiirgust nimetatakse lihtsalt valguseks. Silmad reageerivad lainepikkustele 390–750 nm. Sageduse poolest vastab see sagedusalale 400-790 THz. Kohandatud silm saavutab tavaliselt optilise spektri rohelises piirkonnas maksimaalse tundlikkuse 555 nm (540 THz). Kuid spekter ise ei sisalda kõiki silmade ja aju poolt jäädvustatud värve. Näiteks värvilised, nagu roosa ja lilla, tekivad mitme lainepikkuse kombineerimisel.
Siin on elektromagnetlainete peamised kategooriad. Eraldusjooned on mõnes kohas erinevad, samas kui teised kategooriad võivad kattuda. Mikrolained hõivavad elektromagnetilise spektri raadiolõigu kõrgsagedusliku osa
Nähtav valgus moodustab aatomite ja molekulide vibratsiooni ja pöörlemise ning nende sees toimuva elektroonilise transpordi. Neid transporte kasutavad vastuvõtjad ja detektorid.
Väike osa elektromagnetilisest spektrist koos nähtava valgusega. Infrapuna, nähtava ja ultraviolettkiirguse vaheline eraldus ei ole 100% erinev
Ülemine joonis näitab osa spektrist värvidega, mis vastutavad konkreetsete puhaste lainepikkuste eest. Punane on madalaimad sagedused ja pikimad lainepikkused, lilla aga kõrgeimad sagedused ja lühimad lainepikkused. Päikese musta keha kiirgus saavutab haripunkti spektri nähtavas osas, kuid on punases intensiivsem kui violetses, mistõttu paistab täht meile kollane.
Kitsa lainepikkuste riba valgusel saadud värve nimetatakse puhtaks spektriliseks. Ärge unustage, et kõigil on palju toone, sest spekter on pidev. Kõik pildid, mis annavad andmeid lainepikkuste kohta, erinevad spektri nähtavas osas esinevatest kujutistest.
Nähtav valgus ja maa atmosfäär
Nähtav valgus läbib optilist akent. See on "koht" elektromagnetilises spektris, mis laseb laineid läbi ilma takistuseta. Näiteks pidage meeles, et õhukiht hajutab sinist rohkem kui punast, nii et taevas tundub meile sinine.
Optilist akent nimetatakse ka nähtavaks aknaks, kuna see katab inimesele kättesaadava spektri. See pole juhus. Meie esivanemad töötasid välja nägemuse, mis on võimeline kasutama väga erinevaid lainepikkusi.
Tänu optilise akna olemasolule saame nautida suhteliselt mahedaid temperatuuritingimusi. Päikese heleduse funktsioon saavutab maksimumi nähtavas vahemikus, mis liigub optilisest aknast sõltumatult. Sellepärast pind soojeneb.
Fotosüntees
Evolutsioon on mõjutanud mitte ainult inimesi ja loomi, vaid ka taimi, kes on õppinud õigesti reageerima elektromagnetilise spektri osadele. Seega muudab taimestik valgusenergia keemiliseks energiaks. Fotosüntees kasutab hapniku tootmiseks gaasi ja vett. See on kogu planeedi aeroobse elu jaoks hädavajalik protsess.
Seda spektriosa nimetatakse fotosünteetiliselt aktiivseks piirkonnaks (400-700 nm), mis kattub inimese nägemisulatusega.
1676. aastal kasutas Sir Isaac Newton kolmetahulist prismat, et lagundada valge päikesevalgus värvispektrisse. Selline spekter sisaldas kõiki värve peale magenta. Newton sõnastas oma kogemuse järgmiselt:
päikesevalgus läbis kitsa pilu ja langes prismale. Prismas kihistati valge kiir eraldi spektrivärvideks. Sel viisil välja pandud, suunati see seejärel ekraanile, kus ilmus spektri kujutis. Pidev värviline lint algas punasega ja läbi oranži, kollane, roheline, sinine lõppes lillaga. Kui see pilt siis läbi koonduva läätse lasta, siis kõigi värvide kombinatsioon annab jällegi valge. Need värvid saadakse päikesekiirtest murdumise teel. Värvimummutamiseks on ka teisi füüsikalisi viise, näiteks neid, mis on seotud interferentsi, difraktsiooni, polarisatsiooni ja fluorestsentsi protsessidega.
Kui jagada spekter kaheks osaks, näiteks punane-oranž-kollane ja roheline-sinine-violetne, ning koguda kõik need rühmad spetsiaalse läätsega, siis saame tulemuseks kaks segatud värvi, mille segu omakorda annab meile ka valge. Kaht värvi, mis ühendavad valget värvi, nimetatakse täiendavateks värvideks. Kui eemaldame spektrist ühe värvi, näiteks rohelise, ja kasutame läätse kogumiseks ülejäänud värvid - punane, oranž, kollane, sinine ja violetne -, siis saadud segavärv osutub punaseks, see tähendab, värv, mis täiendab eemaldatud rohelist. Kui eemaldame kollase värvi, siis ülejäänud värvid - punane, oranž, roheline, sinine ja lilla - annavad meile lilla, st kollasele täiendava värvi.
Iga värv täiendab spektri kõigi teiste värvide segu. Segavärvides ei näe me selle üksikuid komponente. Selle poolest erineb silm muusikakõrvast, mis suudab välja noppida mis tahes akordi helisid. Erinevaid värve loovad valguslained, mis on teatud tüüpi elektromagnetiline energia.
1 mikron või 1 t = 1/1000 mm = 1/1 000 000 m. 1 millimikroon või 1 mt = 1/1 000 000 mm.
Spektri üksikutele värvidele vastaval lainepikkusel ja vastavatele sagedustele (võnkumiste arv sekundis) iga prismavärvi jaoks on järgmised omadused:
Punase ja violetse sageduste suhe on ligikaudu 1:2, st sama, mis muusikalises oktavis.
Iga spektri värvi iseloomustab oma lainepikkus, see tähendab, et seda saab täpselt määratleda võnke lainepikkuse või sagedusega. Valguslainetel endal pole värvi. Värvus tekib ainult siis, kui inimsilm ja aju neid laineid tajuvad. Kuidas ta need lained ära tunneb, pole veel täielikult teada. Teame vaid seda, et erinevad värvid tulenevad valgustundlikkuse kvantitatiivsetest erinevustest.
Vaata, kohtades, kus valguskiired üksteisega ristuvad, on tekkinud uued valguskiired – uued värvid. Roheline ja punane moodustasid kollase, roheline ja sinine - tsüaan, sinine ja punane - magenta. Seega saab valguskiirte heledust muutes ja värve kombineerides saada väga erinevaid värvitoone ja värvivarjundeid. Pöörake tähelepanu rohelise, punase ja sinise ristumiskoha keskpunktile: keskel näete valget värvi. See, millest me hiljuti rääkisime. valge värv on kõigi värvide summa. See on "kõige tugevam värv" kõigist värvidest, mida me näeme. Valge vastand on must. Must värv on valguse täielik puudumine üldse. See tähendab, et seal, kus pole valgust, on pimedus, seal muutub kõik mustaks. Selle näiteks on joonis 4.
Joonis 4 – valguse emissiooni puudumine
Ma liigun kuidagi märkamatult valguse mõistest värvi mõiste juurde ja ma ei ütle teile midagi. On aeg selgeks teha. Oleme seda teada saanud valgus- see on kiirgus, mida kiirgab kuumutatud keha või ergastatud olekus olev aine. Valgusallika peamised parameetrid on lainepikkus ja valguse intensiivsus. Värv on selle kiirguse kvalitatiivne tunnus, mis määratakse tekkiva visuaalse aistingu põhjal. Loomulikult sõltub värvi tajumine inimesest, tema füüsilisest ja psühholoogilisest seisundist. Kuid oletame, et tunnete end piisavalt hästi, lugedes seda artiklit ja saate eristada vikerkaare 7 värvi üksteisest. Märgin, et praegu räägime valguskiirguse värvist, mitte objektide värvist. Joonisel 5 on näidatud üksteisest sõltuvad värvi- ja valgusparameetrid.
Joonised 5 ja 6 – Värviparameetrite sõltuvus kiirgusallikast
On olemas põhilised värviomadused: toon, heledus (Brightness), heledus (Lightness), küllastus (Saturation).
Värvitoon (toon)
- See on värvi peamine omadus, mis määrab selle asukoha spektris. Pidage meeles meie 7 vikerkaarevärvi – teisisõnu 7 värvitooni. Punane värvitoon, oranž värvitoon, roheline värvitoon, sinine jne. Värvitoone võib olla päris palju, näitena tõin vikerkaare 7 värvi. Tuleb märkida, et sellised värvid nagu hall, valge, must, samuti nende värvide varjundid ei kuulu värvitooni mõiste alla, kuna need on erinevate värvitoonide segamise tulemus.
Heledus
- Funktsioon, mis näitab kui tugev kiirgab ühe või teise värvitooni (punane, kollane, violetne jne) valgusenergiat. Mis siis, kui see üldse ei kiirga? Kui see ei kiirga, siis see tähendab, et seda pole, aga energiat pole – valgust pole ja kus valgust pole, seal on must värv. Iga värv muutub heleduse maksimaalse vähenemise korral mustaks. Näiteks punase heleduse vähendamise kett: punane - helepunane - Burgundia - pruun - must. Maksimaalne heleduse suurendamine, näiteks sama punane värv, annab "maksimaalse punase värvi".
Kergus
– värvi (tooni) läheduse määr valgele. Iga värv muutub heleduse maksimaalse suurenemise korral valgeks. Näiteks: punane - karmiinpunane - roosa - kahvaturoosa - valge.
Küllastus
– värvi lähedase astme määr hallile. Hall on vahepealne värv valge ja musta vahel. Hall värvus tekib segamisel võrdne punase, rohelise, sinise kogused kiirgusallikate heleduse vähenemisega 50%. Küllastus muutub ebaproportsionaalselt, st küllastuse viimine miinimumini ei tähenda, et allika heledus väheneks 50%-ni. Kui värv on juba hallist tumedam, muutub see küllastuse vähendamisel veelgi tumedamaks ja veelgi vähenedes muutub see täiesti mustaks.
Värvimudeli HSB (muidu nimetatakse HCV-ks) aluseks on sellised värviomadused nagu toon (toon), heledus (Brightness) ja küllastus (Saturation).
Nende värviomaduste mõistmiseks vaadake Adobe Photoshopi graafikaredaktori värvipaletti joonisel 7.
Joonis 7 – Adobe Photoshopi värvivalija
Pilti tähelepanelikult vaadates leiate väikese ringi, mis asub paleti ülemises paremas nurgas. See ring näitab, milline värv on värvipaletis valitud, meie puhul on see punane. Hakkame seda välja mõtlema. Kõigepealt vaatame numbreid ja tähti, mis asuvad pildi paremal poolel. Need on HSB värvimudeli parameetrid. Ülemine täht on H (toon, värvitoon). See määrab värvi asukoha spektris. Väärtus 0 kraadi tähendab, et see on värviratta kõrgeim (või madalaim) punkt – see tähendab, et see on punane. Ring on jagatud 360 kraadiks, st. Selgub, et sellel on 360 värvitooni. Järgmine täht on S (küllastus, küllastus). Meil on väärtus 100% - see tähendab, et värv "pressitakse" värvipaleti paremasse serva ja sellel on maksimaalne võimalik küllastus. Seejärel tuleb B-täht (heledus, heledus) – see näitab, kui kõrgel on punkt värvipaletil ja iseloomustab värvi intensiivsust. Väärtus 100% näitab, et värvi intensiivsus on maksimaalne ja punkt on "vajutatud" paleti ülemisse serva. Tähed R(punane), G(roheline), B(sinine) on RGB mudeli kolm värvikanalit (punane, roheline, sinine). Igas neist tähistab igaüks numbrit, mis näitab kanali värvi hulka. Tuletage meelde joonise 3 prožektori näidet, kui saime aru, et kolme valguskiire segamisel saab saada mis tahes värvi. Kirjutades igale kanalile arvandmed, määrame värvi üheselt. Meie puhul on 8-bitine kanal ja numbrid vahemikus 0 kuni 255. R, G, B kanalite numbrid näitavad valguse intensiivsust (värvi heledust). Meil on R-kanali väärtus 255, mis tähendab, et see on puhas punane värv ja sellel on maksimaalne heledus. Kanalid G ja B on nullid, mis tähendab roheliste ja siniste värvide täielikku puudumist. Kõige alumises veerus näete koodikombinatsiooni #ff0000 - see on värvikood. Igal paleti värvil on oma kuueteistkümnendkood, mis määrab värvi. Seal on suurepärane artikkel Värvusteooria numbrites, milles autor räägib, kuidas kuueteistkümnendkoodi järgi värvi määrata.
Joonisel on näha ka läbikriipsutatud arvväärtuste väljad tähtedega "lab" ja "CMYK". Need on 2 värviruumi, mille järgi saab ka värve iseloomustada, need on üldiselt omaette vestlus ja praeguses etapis pole vaja neisse süveneda enne, kui RGB-st aru saad.
Saate avada Adobe Photoshopi värvipaleti ja mängida värviväärtustega väljadel RGB ja HSB. Märkate, et R-, G- ja B-kanalite arvväärtuste muutmine muudab H-, S- ja B-kanalite arvväärtusi.
Objekti värv
On aeg rääkida sellest, kuidas juhtub, et meid ümbritsevad objektid võtavad oma värvi ja miks see muutub nende objektide erineva valgustusega.
Objekti saab näha ainult siis, kui see peegeldab või läbib valgust. Kui objekt on peaaegu täielikult neelab langev valgus, siis objekt võtab must värv. Ja kui objekt peegeldab peaaegu kogu langeva valguse võtab see vastu valge värv. Seega võime kohe järeldada, et objekti värvi määrab number neeldunud ja peegeldunud valgus millega seda objekti valgustatakse. Valguse peegeldamise ja neelamise võime määrab aine molekulaarstruktuur ehk teisisõnu objekti füüsikalised omadused. Objekti värv "ei ole sellele omane olemuselt"! Oma olemuselt sisaldab see füüsikalisi omadusi: peegeldada ja neelata.
Objekti värvus ja kiirgusallika värvus on omavahel lahutamatult seotud ning seda seost kirjeldavad kolm tingimust.
- Esimene tingimus: Objekt saab värvi omandada ainult valgusallika olemasolul. Kui pole valgust, pole ka värvi! Purgis olev punane värv näeb must välja. Pimedas ruumis me ei näe ega erista värve, sest neid pole. Kogu ümbritsev ruum ja selles olevad objektid on musta värvi.
- Teine tingimus: Objekti värvus sõltub valgusallika värvist. Kui valgusallikaks on punane LED, on kõik selle valgusega valgustatud objektid ainult punase, musta ja halli värviga.
- Ja lõpuks kolmas tingimus: Objekti värvus sõltub objekti moodustava aine molekulaarstruktuurist.
Roheline rohi tundub meile roheline, sest valge valgusega valgustades neelab see spektri punase ja sinise lainepikkuse ning peegeldab rohelist lainepikkust (joonis 8).
Joonis 8 - Spektri rohelise laine peegeldus
Joonisel 9 kujutatud banaanid näevad kollased välja, kuna peegeldavad laineid, mis asuvad spektri kollases piirkonnas (kollane spektrilaine) ja neelavad kõik teised spektri lainepikkused.
Joonis 9 – spektri kollase laine peegeldus
Joonisel 10 näidatud koer on valge. Valge värv on spektri kõigi lainete peegelduse tulemus.
Joonis 10 – Spektri kõigi lainete peegeldus
Objekti värv on spektri peegeldunud laine värv. Nii omandavad objektid värvi, mida me näeme.
Järgmises artiklis räägime uuest värviomadusest -
Värvi füüsika
1676. aastal kasutas Sir Isaac Newton kolmetahulist prismat, et lagundada valge päikesevalgus värvispektrisse. Selline spekter sisaldas kõiki värve peale magenta.
Newton seadis oma katse üles järgmiselt (joonis 1) päikesevalgus lasti läbi kitsa pilu ja langes prismale. Prismas kihistati valge kiir üksikuteks spektrivärvideks. Sel viisil välja pandud, suunati see seejärel ekraanile, kus ilmus spektri kujutis. Pidev värvipael algas punasega ja läbi oranži, kollane, roheline, sinine lõppes lillaga. Kui see pilt lasti seejärel läbi koonduva läätse, siis kõigi värvide kombinatsioon andis jällegi valge.
Need värvid saadakse päikesekiirtest murdumise teel. Värvimummutamiseks on ka teisi füüsikalisi viise, näiteks neid, mis on seotud interferentsi, difraktsiooni, polarisatsiooni ja fluorestsentsi protsessidega.
Kui jagame spektri kaheks osaks, näiteks punane-oranž-kollane ja roheline-sinine-violett, ning kogume kõik need rühmad spetsiaalse läätsega, siis saame tulemuseks kaks segatud värvi, mille segu omakorda annab meile ka valge..
Kaht värvi, mis ühendavad valget värvi, nimetatakse täiendavateks värvideks.
Kui eemaldame spektrist ühe värvi, näiteks rohelise, ja kasutame läätse kogumiseks ülejäänud värvid - punane, oranž, kollane, sinine ja violetne -, siis saadud segavärv osutub punaseks, see tähendab, värv, mis täiendab eemaldatud rohelist. Kui eemaldame kollase värvi, siis ülejäänud värvid - punane, oranž, roheline, sinine ja lilla - annavad meile lilla, st kollasele täiendava värvi.
Iga värv täiendab spektri kõigi teiste värvide segu.
Segavärvides ei näe me selle üksikuid komponente. Selle poolest erineb silm muusikakõrvast, mis suudab välja noppida mis tahes akordi helisid.
Erinevaid värve loovad valguslained, mis on teatud tüüpi elektromagnetiline energia.
Inimsilm suudab tajuda valgust ainult lainepikkustel 400–700 millimikronit:
- 1 mikron või 1μ = 1/1000 mm = 1/1000000 m.
- 1 millimikron või 1 mμ = 1/1000000 mm.
Spektri üksikutele värvidele vastaval lainepikkusel ja iga spektrivärvi vastavatel sagedustel (võnkumiste arv sekundis) on järgmised omadused:
Punase ja violetse sageduste suhe on ligikaudu 1:2, st sama, mis muusikalises oktavis.
Iga spektri värvi iseloomustab oma lainepikkus, see tähendab, et seda saab täpselt määratleda võnke lainepikkuse või sagedusega. Valguslainetel endal pole värvi. Värvus tekib ainult siis, kui inimsilm ja aju neid laineid tajuvad. Kuidas ta need lained ära tunneb, on siiani täiesti teadmata. Teame vaid seda, et erinevad värvid tulenevad valgustundlikkuse kvantitatiivsetest erinevustest.
Jääb veel uurida olulist küsimust esemete kehavärvi kohta. Kui paneme näiteks kaarlambi ette punast läbilaskva filtri ja rohelist läbilaskva filtri, siis annavad mõlemad filtrid kokku musta või tumeda. Punane värv neelab kõik spektri kiired, välja arvatud punasele värvile vastava intervalli kiired, ja roheline filter viivitab kõik värvid peale rohelise. Seega ei jää ükski kiir vahele ja me saame pimeduse. Füüsikalises katses neeldunud värve nimetatakse ka lahutavateks.
Objektide värvus tekib peamiselt lainete neeldumise protsessis. Punane anum näeb välja punane, kuna neelab kõik muud valguskiire värvid ja peegeldab ainult punast.
Kui me ütleme "see tass on punane", siis me mõtleme tegelikult seda, et tassi pinna molekulaarne koostis on selline, et see neelab kõik valguskiired, välja arvatud punased. Tassil endal pole värvi, värv tekib selle valgustamisega.
Kui punane paber (pind, mis neelab kõiki kiiri peale punase) on valgustatud rohelise valgusega, siis paistab paber meile mustana, sest roheline ei sisalda punasele vastavaid kiiri, mis võiksid meie paberilt peegelduda.
Kõik pildivärvid on pigmenteeritud või materjalist. Need on imavad (imavad) värvid ja nende segamisel tuleks lähtuda lahutamise reeglitest. Kui segada teatud vahekorras täiendavaid värve või kolme põhivärvi – kollast, punast ja sinist – sisaldavaid kombinatsioone, on tulemuseks must, samal ajal kui Newtoni prisma katses saadud sarnane ebaoluliste värvide segu annab tulemuseks valge, sest siin värvide liit põhineb liitmise, mitte lahutamise põhimõttel.