קרינה גלויה- גלים אלקטרומגנטיים הנקלטים על ידי העין האנושית, אשר תופסים חלק מהספקטרום עם אורך גל של כ-380 (סגול) עד 740 ננומטר (אדום). גלים כאלה תופסים את טווח התדרים שבין 400 ל-790 טרה-הרץ. קרינה אלקטרומגנטית עם אורכי גל אלו נקראת גם אור נראה, או בפשטות אוֹר(במובן הצר של המילה). העין האנושית רגישה ביותר לאור ב-555 ננומטר (540 THz), בחלק הירוק של הספקטרום.
קרינה גלויה נכנסת גם ל"חלון האופטי", אזור בספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית שכמעט ואינו נבלע באטמוספירה של כדור הארץ. אוויר נקי מפזר אור כחול קצת יותר מאורכי גל ארוכים יותר (לכיוון הקצה האדום של הספקטרום), כך ששמי הצהריים נראים כחולים.
מינים רבים של בעלי חיים מסוגלים לראות קרינה שאינה נראית לעין האנושית, כלומר אינה כלולה בטווח הנראה. לדוגמה, דבורים וחרקים רבים אחרים רואים אור בטווח האולטרה סגול, מה שעוזר להם למצוא צוף על פרחים. צמחים המואבקים על ידי חרקים נמצאים במיקום טוב יותר מבחינת הולדה אם הם בהירים בספקטרום האולטרה סגול. ציפורים מסוגלות גם לראות אור אולטרה סגול (300-400 ננומטר), ולחלק מהמינים יש אפילו סימנים על הנוצות שלהם כדי למשוך בן זוג, הנראה רק באור אולטרה סגול.
ספקטרום גלוי
כאשר קרן לבנה מתפרקת בפריזמה, נוצר ספקטרום שבו קרינה באורכי גל שונים נשברת בזוויות שונות. הצבעים הכלולים בספקטרום, כלומר אותם צבעים שניתן להשיג על ידי גלי אור באורך גל אחד (או טווח צר מאוד), נקראים צבעים ספקטרליים. הצבעים הספקטרליים העיקריים (בעלי שם משלהם), כמו גם מאפייני הפליטה של צבעים אלה, מוצגים בטבלה:
| צֶבַע | טווח אורכי גל, ננומטר | טווח תדרים, THz | טווח אנרגית פוטון, eV |
|---|---|---|---|
| סָגוֹל | 380-440 | 790-680 | 2,82-3,26 |
| כָּחוֹל | 440-485 | 680-620 | 2,56-2,82 |
| כָּחוֹל | 485-500 | 620-600 | 2,48-2,56 |
| ירוק | 500-565 | 600-530 | 2,19-2,48 |
| צהוב | 565-590 | 530-510 | 2,10-2,19 |
| תפוז | 590-625 | 510-480 | 1,98-2,10 |
| אָדוֹם | 625-740 | 480-400 | 1,68-1,98 |
האור הנראה הוא האנרגיה של אותו חלק בספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית שאנו מסוגלים לתפוס בעינינו, כלומר לראות. זה כזה פשוט.
אורך גל אור נראה
ועכשיו זה יותר קשה. אורכי הגל של האור באזור הנראה של הספקטרום נעים בטווח שבין 380 ל-780 ננומטר. מה זה אומר? משמעות הדבר היא שהגלים הללו קצרים מאוד ובתדירות גבוהה, ו-"nm" הוא ננומטר. ננומטר אחד כזה שווה ל-10 -9 מטר. ואם בשפה אנושית, אז זה מיליארדית המטר. כלומר, מטר הוא עשרה דצימטרים, מאה סנטימטרים, אלף מילימטרים, או... שימו לב! מיליארד ננומטר.
כיצד אנו רואים צבעים בספקטרום האור הנראה?
לא רק שהעיניים שלנו יכולות לתפוס את הגלים הזעירים האלה, אלא שהן גם יכולות להבחין באורכי הגל שלהם בתוך הספקטרום. כך אנו רואים צבע כחלק מהספקטרום הנראה של האור. לאור אדום, אחד משלושת צבעי היסוד של האור, יש אורך גל של כ-650 ננומטר. ירוק (ראשוני שני) - כ-510 ננומטר. ולבסוף, השלישי - כחול - 475 ננומטר (או משהו כזה). האור הנראה מהשמש הוא סוג של קוקטייל שבו מעורבבים שלושת הצבעים הללו.
למה השמיים כחולים והדשא ירוק?
למעשה, אלו שתי שאלות, לא אחת. ולכן ניתן שתי תשובות שונות, אך קשורות. אנו רואים שמיים בהירים כחולים בצהריים מכיוון שאורכי גל קצרים של אור מתפזרים ביעילות רבה יותר כאשר מתנגשים עם מולקולות גז באטמוספירה מאשר אורכי גל ארוכים. אז הכחול שאנו רואים בשמים הוא אור כחול המפוזר ומשתקף שוב ושוב על ידי מולקולות האטמוספירה.
אבל עם הזריחה והשקיעה, השמיים יכולים לקבל צבע אדמדם. כן, זה קורה, תאמין לי. הסיבה לכך היא שכאשר השמש קרובה לאופק, האור צריך לעבור מרחק רב יותר דרך אטמוספירה צפופה (ודי מאובקת) כדי להגיע אלינו מאשר כאשר השמש בשיאה. כל הגלים הקצרים נספגים, ועלינו להסתפק בגלים ארוכים, שאחראים על החלק האדום של הספקטרום.
אבל עם דשא, הדברים קצת שונים. הוא נראה ירוק כי הוא סופג את כל אורכי הגל מלבד ירוק. היא לא אוהבת ירוק, אתה מבין, אז היא משקפת אותם בחזרה לעיניים שלנו. מאותה סיבה, לכל עצם יש צבע משלו – אנחנו רואים את החלק הזה של ספקטרום האור שהוא לא הצליח לקלוט. עצמים שחורים נראים שחורים מכיוון שהם סופגים את כל אורכי הגל, תוך שהם משקפים כמעט דבר, בעוד עצמים לבנים, להיפך, משקפים את כל ספקטרום האור הנראה. זה גם מסביר מדוע שחור מתחמם הרבה יותר בשמש מאשר לבן.
השמיים כחולים, הדשא ירוק, הכלב הוא החבר הכי טוב של האדם
ומה יש - מעבר לאזור הגלוי של הספקטרום?
ככל שהגלים מתקצרים, הצבע משתנה מאדום לכחול לסגול ולבסוף האור הנראה נעלם. אבל האור עצמו לא נעלם - אלא עבר לאזור הספקטרום, הנקרא אולטרה סגול. למרות שאנחנו כבר לא קולטים את החלק הזה של ספקטרום האור, הוא זה שגורם למנורות פלורסנט, כמה סוגים של נוריות, כמו גם כל מיני דברים מגניבים שזוהרים בחושך, להאיר בחושך. בהמשך מגיעה קרינת רנטגן וגמא, איתה עדיף לא להתמודד כלל.
בקצה השני של ספקטרום האור הנראה, שבו מסתיים האדום, מתחילה קרינת אינפרא אדומה, שהיא יותר חום מאשר אור. זה בהחלט עשוי לטגן אותך. אחר כך מגיעה קרינת מיקרוגל (מאוד מסוכנת לביצים), ועוד יותר מכך - מה שנהגנו לקרוא לגלי רדיו. אורכם כבר נמדד בסנטימטרים, מטרים ואפילו קילומטרים.
ומה כל זה קשור לתאורה?
מאוד רלוונטי! מאז שלמדנו רבות על ספקטרום האור הנראה וכיצד אנו תופסים אותו, יצרני ציוד תאורה פועלים ללא הרף לשיפור האיכות כדי לענות על הצרכים ההולכים וגדלים שלנו. כך הופיעו מנורות "ספקטרום מלא", שאורן כמעט בלתי ניתן להבחין מטבעי. צבע פלדה בהיר כדי לקבל מספרים אמיתיים להשוואה ולגימיקים שיווקיים. החלו לייצר מנורות מיוחדות לצרכים שונים: למשל מנורות לגידול צמחים מקורה, הנותנות יותר אולטרה סגול ואור מהאזור האדום של הספקטרום לצמיחה ופריחה טובים יותר, או "מנורות חום" מסוגים שונים, שהתיישבו במשק הבית. תנורי חימום, טוסטרים וגרילים ב"שווארמה מאשת".
קוראים אזרחים, אנשי טכנולוגיה והומניטרים, אתם בסכנה, פנו מיד החוצה לשמש הקיץ החמימה (אם מזג האוויר מאפשר זאת), זה לא תרגיל! אני חוזר, זה לא תרגיל! ובכן, אם אחרים לא מעריכים את הניסיון שלך להתפנות, אז שבו ובואו נדבר איתך על תאורה. בקיצור, כתבה על השפעת התאורה הביתית (פנימית) על הגוף שלנו. אשתדל לא להעמיס על המאמר מידע טכני, אשאיר את הקישורים הרלוונטיים לכל הקולגות הסקרנים. עם זאת, אנחנו לא יכולים בלי תרשימים (אני פשוט אוהב אותם). המאמר התברר כארך, אז בסופו של דבר החלטתי שנבחן קודם כל את התגובה הספקטרלית של תאורה ().
אז, תארו לעצמכם, חברים, שאדם ממוצע חי איפשהו בעולם, בואו נקרא לו ואסילי. וכך וסילי חי בעצמו במשך 20 שנה בקצה יער בנתיב האמצעי של מולדתנו חסרת הגבולות, אבל עכשיו הוא רצה "קפה מהבריסטות הטובות ביותר", סווטשירטים ו"אייפון" מבריקים, ואסילי החליט ללכת ל- עִיר. וכדי שלא יהיו לו חיים מתוקים בכלל, הוא החליט ללכת למשרד בקומת המרתף בעיר המפוארת מורמנסק, ובכן, בכלל, לתוך "תיבת המשרד הבטון", כדי שיעבוד שם ללא לאות ולא לראות את אור אלוהים.
אבל מה חיכה לווסילי שם, חבוי מתחת לגזרה, אנחנו מבקשים מכל טובות סקרניות.
המאמר יהיה גדול ויחולק לשלושה חלקים.
1 - מאפיינים ספקטרליים של מקורות אור
2 - כיצד למדוד את הספקטרום עם זרועות ישרות ו"סרט חשמלי כחול"
3 - בקצרה על השפעות האור על בני אדם
*הערות ספקטרה המוצגות במאמר עקב מגבלות טכניות עשויות להיות שונות ממקורות אור אמיתיים, אם תרצו, בדקו בעצמכם.
חלק 1 - מאפיינים ספקטרליים של מקורות אור
ראשית, בואו נסתכל על הנקודות העיקריות1. לפני ההחדרה ההמונית של מקורות אור חשמליים לחיי היומיום, האנושות התאימה במידה רבה את פעילות החיים שלה (מחזור יומי) לאור טבעי.
2. תאורה טבעית משתנה במהלך היום, ספקטרום הקרינה שלה רציף, השמש זורחת בטווחי האולטרה סגול, הנראה והאינפרא אדום. תאורה טבעית אינה מאופיינת בפעימה.
3. אדם מודרני בדרך כלל מבלה טוב 90% מזמנו בתוך הבית (נשקול גם הובלה כסביבה מלאכותית)
4. במקום, אדם משתמש לעתים קרובות בתאורה מלאכותית (או משולבת), אפילו ביום קיץ, לא לכולם יש הזדמנות להשתמש רק בתאורה טבעית
5. האור משפיע על תהליכים ביולוגיים בגוף האדם
כך נראה ספקטרום השמש עם "קשת בענן" וגרף, מישהו בתום לב צילם את שמי מוסקבה
בוא נחזור לווסילי. כזכור, הוא בילה כמעט את כל חייו המודעים בטבע, בואו נראה איך השמש זרחה לו, ומדוע צמחו ממנו קוצים מהר יותר. 
גברים אחראיים שעוסקים בהנדסת תאורה הכינו עבורנו דגם של אור יום מותנה בטמפרטורות צבע שונות (זה xls שבו תוכלו לדגמן, אל תפחדו), נדמיין שבשעות הבוקר המוקדמות השמש זרחה בטמפרטורה של 4000K עבור ואסילי, בצהריים עם טמפרטורה של 5500K, אבל אחר הצהריים הכל 7000K, ובכן, ובלילה זה זז בסדר הפוך (טמפרטורת צבע משוערת של מקורות אור).
אבל שמש כל כך טעימה זרחה במשך הרבה מאוד זמן, מה יכול לחכות לגיבור שלנו שנפל לתוך "קופסת בטון"?
בהתחשב בכך שרוב האנשים המועסקים בעבודות שאינן ייצור לא צפויים לשבת בחדרים הדומים למשרדים בקטגוריה "A", זה מחכה לרבים (ולי בפרט)
מנורות פלורסנט זולות עם נטל אלקטרומגנטי, כגון LB-40 עם אינדקס עיבוד צבע (היכולת לשחזר צבעים בצורה נכונה) CRI<70.
אולי אלה יהיו חצילים מעבר לים יקרים יותר, מנורות של Osram או פיליפס עם CRI> 80, אבל מכיוון שיש לי גם טבלה בהישג יד עבור מנורות פלורסנט קומפקטיות CFL, נזכיר גם אותן.
אנחנו מסתכלים
אז, מה שאנחנו רואים, אנחנו רואים את החלום של כל מטפס ודרך לבדוק חברים לפי השיטה של V. Vysotsky, כלומר, הרים ופסגות, וככל שהמנורה זולה יותר, כך אנו צופים יותר "הימלאיה".
מה זה אומר לנו? זה אומר לנו, קודם כל, שהאור אינו דומה כלל לאור טבעי. ואם ניקח בחשבון שוסילי הנסיוני שלנו נאלץ לשבת באור קבוע לחלוטין במשך כל 8 שעות העבודה שלו. זוכרים את התרשים למעלה? האור הטבעי משתנה במהלך היום, אבל זה לא. לפיכך, הגוף שלנו סובל מלהיות תחת תאורה חריגה. מה קשור להידרדרות הבריאות, ירידה בביצועים החזותיים ובפרודוקטיביות. לא מאמין לי? שאל את החכם ביותר את יוליאן בוריסוביץ' אייזנברג (מדריך להנדסת תאורה עמ' 889).
איפה היציאה, אולי תאורת לד? 
טוב, אולי לא לגמרי. למרות שזה הרבה יותר טוב.
אנחנו מסתכלים על הגרפים ועדיין "הספקטרום שלך לא נראה כמו של אמא שלך בכלל". עדיין יש שיא באזור הכחול, צניחה באזור הכחול, ושוב אני מזכיר לכם שרוב מנורות הלד מאירות בצבע אחד במהלך היום.
אין לי תמונות עבור נוריות RGB בהישג יד, אבל תאמינו לי, המצב שם לא טוב יותר (ואולי בדרך כלל אפילו גרוע יותר).
מידות עם מה שהיה בהישג יד 
תמונה מהאינטרנט 
ספקטרום של לדים לבנים חמים מתחת לספויילר.
אנחנו מסתכלים
אז הנה וסילי חרש את 8 השעות שלו, חזר הביתה ועייף ממנורות בבעלות המדינה, חוזר הביתה לשבת על הספה ולצלול לתוך אור המנורה החם.
ודרך אגב, זה לא כל כך נורא, לתאורת בית בערב, מנורת ליבון נשארת אופציה טובה. הספקטרום של מנורת ליבון תואם במידה רבה את הספקטרום של שמש הערב, ואינו מדכא חזק את ייצור המלטונין (עוד על כך בהמשך), שוב, מינוס אחד אינו מווסת במהלך היום.
הספקטרום של מנורת הליבון מתחת לספוילר:
אנחנו צופים
ואסילי ישב בבית, חשב, חשב, החליט שהוא לא יפגע יותר בבריאותו, הוא יהפוך לאישה אצולה, פרילנסר עמודים וישלוט באור הלבן כרצונו בזמן העבודה בבית.
וזו, אגב, לא האופציה הגרועה ביותר, למרות שמנורות LED מודרניות הניתנות לעמעום עדיין לא נותנות זהות מלאה לאור הטבעי, היא עדיין טובה יותר מה-LB-40 הנ"ל ואולי אפילו קצת יותר טובה מאשר רק מנורות לד. ואם מנורות RGBW דווקא מפנקות, אז מנורות על בסיס LED לבן חם ולבן קר מתאימות למדי לתאורה. אם אתה מעוניין, אתה יכול להסתכל בכיוון הזה
לכל הפחות, מנורה כזו יכולה לדמות לבן חם, לבן ניטרלי ולבן קריר בשלבים. (מתחת לספוילר) מה בהתאמה גרועה למחזור השמש הטבעי.
מנורת Spectra ML-19 Dual White E27 ball 9W (טמפרטורת צבע מבוססת על נתוני היצרן)
אנחנו מסתכלים
חלק 2 - כיצד ניתן למדוד את הספקטרום בעזרת זרועות ישרות וסרט חשמלי כחול
איכשהו כבר העליתי את הנושא הזה על Habré. אבל אני חושב שכדאי לדבר בקצרה.אז, התלקחנו עם תמונות עם קשת בענן והחלטנו להתחיל למדוד את הספקטרום בכל מקום. מאז הספקטרומטר הזול ביותר בפדרציה הרוסית עולה יותר מ 70 tr. (בזמן כתיבת שורות אלה), אז נלך בדרך אחרת.
יש בחורים כל כך נפלאים מהפורטל http://publiclab.org/, יש להם שם הרבה מדע פתוח ומעניין וכו'. אבל אנחנו מעוניינים בספקטרומטרים תוצרת בית.
3. לאחר מכן, נאסוף את כל החלקים יחד, השתמשתי במקל דבק פשוט, והדיפרנציאל. תיקנתי את השבכה עם סרט חשמלי (אם כי עדיף סרט דו צדדי), בוא נראה מה קרה, אבל התברר שזה מבנה שקוף שביר, אז אם הנייר היה צפוף בהתחלה, אז נוכל לחזק אותו בשמחה עם סרט חשמלי עד שנקבל את הריבוע הכחול או השחור של מלביץ', כתוצאה מכך, אסור שהספקטרוסקופ יכניס שום אור מלבד אור דרך החריץ.
4. רצוי לקחת טלפון מיותר ישן (לא, ובכן, עקרונית, אתה יכול לקחת כל). ואנחנו מדביקים את העיצוב שלנו לגופו, לאחר שקבענו קודם היכן נדביק אותו, כך שהספקטרום בדרך כלל ייכנס למצלמה. כמובן, אתה לא יכול להדביק את זה, אבל ליישם את זה בכל פעם, אבל זה לא נוח והספקטרום לעיתים קרובות יזוז החוצה. אגב, אין צורך בכלל לצרף אותו לטלפון, אפשר גם לחבר אותו למצלמת האינטרנט, כאוות נפשך. בתמונה ספקטרומטר תוצרת בית (מודבק), ושני סטים, הראשון זהה אבל מהערכה, השני דומה בעקרון אבל עשוי מפלסטיק (האיכות טובה יותר):
5. הקפד ללכת לצלם את הספקטרום של מנורת פלורסנט קומפקטית (CFL)או במקרה הרע, מנורת פלורסנט רגילה, ואז כל מה שמתאים לנשמה שלך אחרי שצילמנו את כל הספקטרום שרצינו. הם צריכים להיות מעובדים, אתה יכול להשתמש בכל עורך גרפי. אני נוטה לחתוך ולמרכז במידת הצורך. מכיוון ששיטת הכיול (עוד על כך בהמשך) כרוכה בהשוואה לתקן, יש צורך שכל פסי הספקטרום בכל התמונות יהיו באותו מקום (עד כמה שניתן) או שבסופו של דבר תקבלו את המחשב יתפוס את התמונה המוסטת כאור מאורך גל אחר.
ובכן, נראה שזה הכל, התברר שהמאמר גדול, אני חושב שלא אצליח לשלוט במשהו בקרוב, אז תודה לכל מי שקורא אותו, שמרו על הבריאות שלכם.
על ריפל *בונוס
כל מקורות האור המלאכותיים (ליבון, פלורסנט, לד) פועמים במידה זו או אחרת (שטף האור הולך וקטן עם הזמן), בהתאם לתדירות הפעימה, העין שלנו עשויה להבחין בכך, או לא להבחין בכך, ב בכל מקרה, כדי להבין שהפעימה מזיקה זה די פשוט, ללכת לכל מנורה עם מנורות פלורסנט באיכות נמוכה ולבהות בה במשך דקה (למרות שאומרים שאם מציצים למנורת פלורסנט במשך זמן רב, הפלורסנט המנורה תתחיל להציץ בך).
ישנן דרכים שונות להפחית את האדוות, ככלל, הן מורכבות בשימוש במכשירי חשמל ובקרה אלקטרוניים באיכות גבוהה (נטלים אלקטרוניים עבור מנורות פלורסנט, או דרייברים עבור נוריות LED).
אבל מכיוון שלדעתי אי אפשר למדוד פעימה בצורה מהימנה באמצעים מאוד מאולתרים, נתעכב על שאלת המאפיינים הספקטרליים של האור, וכל מי שמתעניין במדידת פעימה יכול להסתכל כאן.
אתה מוקף בגלים אלקטרומגנטיים. הם בכל מקום! מהאור אתה יכול לראות ועד האולטרה סגול שמגיע דרך החלון שלך מהשמש. גם אם ניסית, לא תוכל להימלט מהגלים. אבל שוב, למה אתה צריך את זה? למה להימנע ממשהו כשאפשר להשתמש בו? מהי קרינה גלויה, על ידי מי ומתי היא התגלתה? איך זה עובד ואיפה זה מיושם?
גלי אור
המונח "גלי אור" יכול לשמש בדרכים שונות על ידי אנשים שונים. פיזיקאים נוטים להשתמש בו כלאחר יד באותה רמה כמו האלקטרומגנטיקה. אז מה ההבדל? גלים אלקטרומגנטיים (או קרינה אלקטרומגנטית) הם גלים הנוצרים על ידי תנודות של שדות מגנטיים וחשמליים וכוללים גלי רדיו, גלי מיקרוגל, אינפרא אדום, גלוי, אולטרה סגול, קרני רנטגן וקרני גמא. כמו כל הגלים, הם נושאים אנרגיה, ואנרגיה זו יכולה להיות בעוצמה גבוהה מאוד (למשל, הגלים האלקטרומגנטיים שאנו מקבלים מהשמש).
כאשר מסתכלים על הספקטרום של האור הנראה, הקצה הכחול של הספקטרום האלקטרומגנטי הוא תדר גבוה, אנרגיה גבוהה ואורך גל קצר. הקצה האדום של הספקטרום האלקטרומגנטי מייצג תדר נמוך, אנרגיה נמוכה ואורך גל ארוך. אוֹר - זה רק חלק מהספקטרום האלקטרומגנטי, החלק שהעיניים שלנו יכולות לראות. מהם תחומי היישום של קרינה גלויה, מלבד זו שמאפשרת לאדם לראות את כל מה שמסביב?
סוגים שונים של גלי אור
גלי רדיו נמצאים בקצה האדום של הספקטרום האלקטרומגנטי. הקצה האדום הוא גם האנרגיה הנמוכה ביותר, התדר הנמוך ביותר ואורך הגל הארוך ביותר. גלי רדיו משמשים בעיקר בתקשורת, כדי לשלוח אותות ממקום למקום. תחנות רדיו משתמשות בגלי רדיו, וכך גם טלפונים סלולריים, טלוויזיות ורשתות אלחוטיות. בגלל אורך הגל הארוך של גלי הרדיו, הם יכולים להקפיץ את היונוספירה של כדור הארץ, ולאפשר לתחנות רדיו לשדר את שידורי הרדיו שלהן למרחקים ארוכים מבלי להיות בקו ראייה לכל מאזיניהן.
מיקרוגלים הם הקרובים ביותר לקצה האדום של הספקטרום. אתם בוודאי יכולים לנחש שמיקרוגלים משמשים במיקרוגלים במטבח שלנו לבישול. יש להם אנרגיה גבוהה מספיק כדי להגביר את תנועת המולקולות במזון שלך מבלי ליינן את האטומים. זה חשוב כי זה אומר שהמזון יחומם רק - ההרכב הכימי שלו יישאר זהה.
לאינפרא אדום יש אורך גל מעט יותר ממה שהעיניים שלנו יכולות לזהות. לגוף האדם יש טמפרטורה המייצרת קרינה בחלק זה של הספקטרום, ולכן גלאי אינפרא אדום יכולים לשמש כמצלמות ראיית לילה. יציאת האינפרא אדום משמשת גם את השלט הרחוק לשליחת אותות לטלוויזיות וציוד אודיו או וידאו אחר.
האור הנראה הוא החלק בספקטרום האלקטרומגנטי שהעיניים שלנו יכולות לזהות והחלק שאנחנו הכי מכירים בחיי היומיום שלנו. הוא נחשב ל"אמצע" הספקטרום האלקטרומגנטי, אם כי זה די שרירותי.
אולטרה סגול (לעיתים מקוצר ל-UV) פונה לכיוון הצד הכחול של הספקטרום האלקטרומגנטי, שהוא צד האנרגיה הגבוהה יותר ואורך הגל הקצר יותר. קרינה אולטרה סגולה קצרה מדי באורך גל מכדי שהעיניים שלנו יוכלו לזהות אותה. גלי UV הם אנרגיה גבוהה מספיק כדי שהם מסוגלים ליינן אטומים, להרוס קשרים מולקולריים ואפילו מולקולות DNA. מסיבה זו, UV גורם לכוויות שמש ואף לסרטן העור. רוב הגלים האולטרה-סגולים המזיקים של השמש נספגים באטמוספירה (בעיקר בחנקן) ובשכבת האוזון, אך לא מעט ממנו פוגע בקרקע. לכן, כדאי להיזהר ולהשתמש בקרם הגנה ומשקפי שמש.
לקרינת רנטגן יש אנרגיה גבוהה מאוד וכמו UV, עלולה ליינן את האטומים בגוף ולגרום לנזק. עם זאת, באורכי הגל הנכונים ובכמויות הנכונות, ניתן להשתמש בהם בבטחה, מבלי לפגוע ברקמות הגוף, ליצירת, למשל, זריקות חזה. טלסקופי רנטגן שימושיים גם בחקר האסטרופיזיקה.
מהו אור נראה וכיצד ניתן להשתמש בו?
מהו היישום של קרינה גלויה? כדי לענות על שאלה זו, עלינו להגדיר תחילה מונח זה. אור נראה הוא קרינה אלקטרומגנטית הנגרמת מפוטונים הפוגעים במשטח ונספגים באלקטרונים של החומר, ונפלט הצבע בעל קצב הספיגה האיטי ביותר. לדוגמה, מטפים אדומים מכיוון שחלקיקי צבע סופגים תדרים ירוקים טוב יותר מאשר אדומים.
340-750 ננומטר - אורך גל של הספקטרום הנראה. הודות לידע זה, ניתן ליצור דיודות הפולטות אור בתדרים מסוימים. אחד מהיישומים של האור הנראה הוא רמזור. אור נראה הוא כל גל אלקטרומגנטי (או פוטון כמקבילה הקוונטית שלו) שנמצא באזור הכחול והאדום של הספקטרום. יש לזה שימושים רבים. האור הנראה משמש כמקור אור שניתן לראות בעין האנושית. אלה הם לייזרים, תקשורת שטח פנוי, כלי נשק, איתות, תאורה.
הוא משמש גם כפליטה חותמת של כמה תגובות אטומיות וכימיות, המאפשר לזהות נוכחות של חומרים שונים, ולכן נעשה בו שימוש בזיהוי פלילי ורפואה. אור נראה הוא קרינה אלקטרומגנטית בטווח התדרים שבין 430 ל-770 THz, המקביל לאורכי גל מ-390 עד 700 ננומטר. זהו טווח הקרינה האלקטרומגנטית שניתן לקלוט בעיניים של בעלי חיים ובני אדם. האבולוציה ציידה כנראה בעלי חיים באיבר כדי לקבל את טווח הקרינה הזה. האור הנראה מייצג את העוצמה המרבית של קרינת השמש והוא אורך גל קצר למדי. הוא גם אינו פוגע בתאים חיים, בניגוד למשל לקרני UV, קרני רנטגן או גמא.
אור נראה הוא גל אלקטרומגנטי
בדרך כלל, האור הנצפה הוא שילוב של גלי אור בצבעים שונים. צבעי האור השונים נובעים מתדרים שונים של אור. לאור הנראה יש יישומים רבים באופטיקה, מדעי החומרים, חומר מעובה, מדעי הלייזר, תעשיות שונות המשתמשות באור זה לניסויים ובכל יום. דוגמאות לכך הן מסכי מקרן, קרן לייזר המשמשת בהצגה או מצביע, מצלמה וכדומה.
האור הוא חלק מהספקטרום האלקטרומגנטי שהעיניים שלנו רגישות אליו. השימוש העיקרי באור נראה הוא היכולת לראות דברים במו עיניך. קרינת הספקטרום מועברת על ידי גלים או חלקיקים באורכי גל ותדרים שונים. טווח רחב זה של אורכי גל ידוע בתור הספקטרום האלקטרומגנטי. ספקטרום זה מחולק באופן קלאסי לשבעה אזורים לפי סדר ירידה באורך הגל והגדלת האנרגיה והתדר. העיניים שלנו יכולות לזהות רק חלק זעיר מהספקטרום האלקטרומגנטי הנקרא אור נראה.
כך פועלות נורות: זרם חשמלי מחמם את חוט המנורה לכ-3000 מעלות, והוא זוהר באור חם. פני השמש הם בערך 5600 מעלות ומפיצים הרבה אור. אור לבן מורכב למעשה ממגוון שלם של צבעים המעורבבים זה בזה. ניתן לראות זאת כאשר מעבירים אור לבן דרך פריזמת זכוכית. תקליטורים נקראים על ידי קרינת לייזר. לייזרים משמשים בתקליטורי CD ונגני DVD, שבהם האור קופץ מבורות זעירים בדיסק ומומר לצליל או לנתונים. לייזרים משמשים גם במדפסות לייזר ובמערכות מכוון למטוסים.
מפגעי אור גלוי
גלי האור הנראה הם הגלים האלקטרומגנטיים היחידים שהעין האנושית יכולה לראות. אנשים רואים בהם את צבעי הקשת, כל אחד עם אורך גל שונה. לאדום יש את הארוך ביותר ולסגול יש את הקצר ביותר. כאשר כל הגלים נראים יחד, הם יוצרים אור לבן. הקונוסים בעיניים הם קולטים של גלי האור הנראה הזעירים האלה. השמש היא מקור טבעי לגלי אור גלוי, והעיניים רואות את השתקפות אור השמש הזה מחפצים שמסביב. הצבע של חפץ שאדם רואה הוא צבע האור המוחזר. כל שאר הצבעים נספגים.
יותר מדי קרינה עלולה לפגוע ברשתית העין. זה יכול לקרות אם אתה מסתכל על משהו מאוד בהיר, כמו השמש. אמנם ניתן לרפא את הנזק, אך אם החשיפה לאור הנראה חזקה ומתמשכת, היא יכולה להיות קבועה.
קרינה גלויה: מקורות, מאפיינים, יישומים
נורות הן מקור נוסף לגלי אור גלוי. גם לייזרים. מי גילה אותם? אלברט איינשטיין (1917) הציע את המנגנון של פליטה מעוררת - עקרון הפעולה של לייזר. גילויו של איינשטיין של פליטה ספונטנית (תהליך המתרחש באטומים) הניע אותו לפתח את הרעיון של גירוי נוריות LED. בשנות ה-50, חוקרים הציעו עיצובים למכשיר שימריץ קרינה להגברת האור. הלייזר הראשון נבנה על ידי תיאודור מ.מימן ב-1960.
איך מייצרים לייזר?
התהליך המלאכותי כולל את הדברים הבאים:
- מקור אנרגיה.
- סביבה פעילה.
- חלל אופטי.
המדיום הפעיל סופג אנרגיה ממקור, אוגר אותה ומשחרר אותה כאור. חלק מהאור הזה מפעיל אטומים אחרים לשחרר את האנרגיה שלהם, אז יותר אור מתווסף לאור המופעל. המראות בקצה החלל האופטי מחזירות את האור אל המדיום הפעיל, והתהליך מתחיל מחדש, מאלץ את האור להגביר וגורם לחלק ממנו ליצור קרן צרה - לייזר. כדי להגביר את פליטת האור, חייבים להיות יותר אטומים במצב הנרגש ממה שהיו בתחילה. זה נקרא היפוך נתונים. מצב זה אינו מתרחש בתנאים רגילים. לכן, תהליך זה צריך להיעזר בטכנולוגיות מלאכותיות, לא בטבע.
רפואה
השימוש בקרינה גלויה ברפואה הוא דבר נפוץ. הלייזרים משמשים בפרוצדורות מיקרוכירורגיות כגון חתכים קטנים ומדויקים, ניתוחי כבד וניתוחי נימים, אשר מביאים לאובדן דם מועט. הלייזרים משמשים גם ברפואת עיניים (הסרת קטרקט ותיקון ראייה), דרמטולוגיה (הסרת קעקועים וצלקות), רפואת שיניים (ניקוי חללים), אונקולוגיה (טיפול בסרטן העור).
מהי דוגמה לשימוש בקרינה גלויה ברפואה? טיפול באור משמש גם כדי להקל על הפרעה רגשית עונתית, לווסת את השעון הביולוגי הפנימי שלך (מקצבים צירקדיים), ולהשפיע על מצב הרוח שלך. היישומים הטיפוליים של אור וצבע נחקרים גם בבתי חולים ומרכזי מחקר רבים ברחבי העולם. התוצאות עד כה מראות שלספקטרום מלא, אולטרה סגול, צבע ולייזר עשוי להיות ערך טיפולי עבור מגוון מצבים, מכאב כרוני ודיכאון ועד להפרעות חיסוניות.
קרינה גלויה: על ידי מי ומתי התגלתה?
הראשון שהסביר את הופעת הספקטרום (המונח הזה שימש לראשונה ב-1671) של קרינה גלויה היה אייזק ניוטון ביצירתו "אופטיקה" ויוהן גתה ביצירתו "תורת הצבעים". מהי קרינה גלויה? על ידי מי ומתי זה פתוח? גם רוג'ר בייקון עשה מחקר דומה, שצפה בספקטרום בכוס מים הרבה לפני ניוטון וגתה.
השימוש בקרינה גלויה בחיים מאפשר לראות כל דבר. האור זז כמו גל, מקפיץ חפצים כדי שאנשים יוכלו לראות אותם. בלעדיה, כולם היו בחושך מוחלט. אבל בפיזיקה, אור יכול להתייחס לכל גל אלקטרומגנטי: גלי רדיו, גלי מיקרו, אינפרא אדום, גלוי, אולטרה סגול, קרני רנטגן או קרני גמא.
> אור נראה
אור נראה- חלק מהספקטרום האלקטרומגנטי, נגיש לתפיסת העין האנושית (390-750 ננומטר).
משימת למידה
- למד להבחין בין 6 טווחים של הספקטרום הגלוי.
נקודות מפתח
- אור נראה נוצר עקב תנודות וסיבובים של אטומים ומולקולות, כמו גם הובלה אלקטרונית בתוכם.
- צבעים אחראים על אורכי גל טהורים ספציפיים. אדום הוא התדרים הנמוכים ביותר ואורכי הגל הארוכים ביותר, בעוד סגול הוא התדרים הגבוהים ביותר ואורכי הגל הקצרים ביותר.
- צבעים הנוצרים באור נראה של פס צר של אורכי גל נקראים צבעים ספקטרליים טהורים: סגול (380-450 ננומטר), כחול (450-495 ננומטר), ירוק (495-570 ננומטר), צהוב (570-590 ננומטר), כתום (590-620 ננומטר) ואדום (620-750 ננומטר).
- אור נראה פורץ דרך הזכוכית האופטית, כך שהשכבה האטמוספרית אינה מציעה התנגדות רבה.
- החלק של הספקטרום האלקטרומגנטי המשמש באורגניזמים פוטוסינתטיים מכונה האזור הפעיל מבחינה פוטוסינתטית (400-700 ננומטר).
תנאים
- חלון אופטי הוא אזור גלוי בספקטרום האלקטרומגנטי העובר בשכבה האטמוספרית.
- צבע ספקטרלי - מופק על ידי אורך גל בודד של אור בספקטרום הנראה, או על ידי פס צר יחסית של אורכי גל.
- אור נראה הוא החלק של הספקטרום האלקטרומגנטי (בין IR ל-UV) הנראה לעין האנושית.
אור נראה
האור הנראה הוא החלק בספקטרום האלקטרומגנטי הנראה לעין האנושית. קרינה אלקטרומגנטית בטווח זה נקראת פשוט אור. העיניים מגיבות לאורכי גל של 390-750 ננומטר. מבחינת תדר, זה מתאים לפס של 400-790 THz. עין מותאמת משיגה בדרך כלל רגישות מקסימלית של 555 ננומטר (540 THz) באזור הירוק של הספקטרום האופטי. אבל הספקטרום עצמו אינו מכיל את כל הצבעים שנלכדו על ידי העיניים והמוח. לדוגמה, צבעוניים כגון ורוד וסגול נוצרים על ידי שילוב של מספר אורכי גל.
להלן הקטגוריות העיקריות של גלים אלקטרומגנטיים. קווי ההפרדה שונים במקומות מסוימים, בעוד שקטגוריות אחרות עשויות לחפוף. גלי מיקרו תופסים את קטע התדר הגבוה של קטע הרדיו של הספקטרום האלקטרומגנטי
האור הנראה יוצר את התנודות והסיבובים של אטומים ומולקולות, כמו גם את התחבורה האלקטרונית בתוכם. הובלות אלו משמשות מקלטים וגלאים.
חלק קטן מהספקטרום האלקטרומגנטי יחד עם אור נראה. ההפרדה בין אינפרא אדום, גלוי ואולטרה סגול אינה ברורה ב-100%.
האיור העליון מציג חלק מהספקטרום עם צבעים שאחראים על אורכי גל טהורים ספציפיים. אדום הוא התדרים הנמוכים ביותר ואורכי הגל הארוכים ביותר, בעוד סגול הוא התדרים הגבוהים ביותר ואורכי הגל הקצרים ביותר. קרינת הגוף השחור השמש מגיעה לשיא בחלק הנראה של הספקטרום, אך היא חזקה יותר באדום מאשר בסגול, וזו הסיבה שהכוכב נראה לנו צהוב.
הצבעים המתקבלים באור של פס צר של אורכי גל נקראים ספקטרלי טהור. אל תשכח שלכולם יש הרבה גוונים כי הספקטרום הוא רציף. כל התמונות המספקות נתונים מאורכי גל שונות מאלה שנמצאות בחלק הגלוי של הספקטרום.
האור הנראה והאטמוספרה של כדור הארץ
אור נראה עובר דרך החלון האופטי. זהו "מקום" בספקטרום האלקטרומגנטי המאפשר לגלים לעבור ללא התנגדות. כדוגמה, זכרו ששכבת האוויר מתפזרת כחול יותר מאשר אדום, ולכן השמיים נראים לנו כחולים.
החלון האופטי נקרא גם החלון הנראה מכיוון שהוא מכסה את הספקטרום הזמין לבני אדם. זה לא מקרי. אבותינו פיתחו חזון המסוגל להשתמש במגוון עצום של אורכי גל.
הודות לנוכחות של חלון אופטי, אנו יכולים ליהנות מתנאי טמפרטורה קלים יחסית. פונקציית הבהירות הסולארית מגיעה למקסימום בטווח הנראה, אשר נע ללא תלות בחלון האופטי. לכן המשטח מתחמם.
פוטוסינתזה
האבולוציה השפיעה לא רק על בני אדם ובעלי חיים, אלא גם על צמחים, שלמדו להגיב בצורה נכונה לחלקים מהספקטרום האלקטרומגנטי. לפיכך, הצמחייה הופכת אנרגיית אור לאנרגיה כימית. פוטוסינתזה משתמשת בגז ובמים כדי ליצור חמצן. זהו תהליך חיוני לכל החיים האירוביים על פני כדור הארץ.
חלק זה של הספקטרום נקרא האזור הפעיל מבחינה פוטוסינתטית (400-700 ננומטר), החופף לטווח הראייה האנושי.
בשנת 1676, סר אייזק ניוטון השתמש במנסרה תלת-תדרלית כדי לפרק את אור השמש הלבן לתוך ספקטרום הצבעים. ספקטרום כזה הכיל את כל הצבעים מלבד מגנטה. ניוטון ניסח את הניסיון שלו בצורה הבאה:
אור השמש עבר דרך חריץ צר ונפל על פריזמה. בפריזמה, קרן לבנה הייתה מרובדת לצבעים ספקטרליים בודדים. מונח בצורה זו, הוא הופנה לאחר מכן למסך, שם הופיעה תמונה של הספקטרום. סרט צבעוני רציף התחיל באדום ודרך כתום, צהוב, ירוק, כחול הסתיים בסגול. אם התמונה הזו מועברת דרך עדשה מתכנסת, אז השילוב של כל הצבעים שוב נותן לבן. צבעים אלו מתקבלים מקרני השמש באמצעות שבירה. ישנן דרכים פיזיקליות אחרות להיווצרות צבע, למשל, אלו הקשורות לתהליכים של הפרעות, עקיפה, קיטוב וקרינה.
אם נחלק את הספקטרום לשני חלקים, למשל, אדום-כתום-צהוב וירוק-כחול-סגול, ונאסוף כל אחת מהקבוצות הללו עם עדשה מיוחדת, אז כתוצאה מכך נקבל שני צבעים מעורבים, שתערובתם ב תור גם ייתן לנו לבן. . שני צבעים המשתלבים לייצר לבן נקראים צבעים משלימים. אם נסיר צבע אחד מהספקטרום, למשל ירוק, ונשתמש בעדשה כדי לאסוף את שאר הצבעים - אדום, כתום, צהוב, כחול וסגול - אז הצבע המעורב שנקבל יתברר כאדום, כלומר, הצבע המשלים לירוק שהסרנו. אם נסיר את הצבע הצהוב, אז הצבעים הנותרים - אדום, כתום, ירוק, כחול וסגול - יתנו לנו סגול, כלומר הצבע המשלים לצהוב.
כל צבע משלים לתערובת של כל שאר הצבעים בספקטרום. בצבע מעורב, איננו יכולים לראות את המרכיבים האישיים שלו. מבחינה זו, העין שונה מהאוזן המוזיקלית, שיכולה לבחור כל אחד מהצלילים של אקורד. צבעים שונים נוצרים על ידי גלי אור, שהם סוג מסוים של אנרגיה אלקטרומגנטית.
1 מיקרון או 1 t = 1/1000 מ"מ = 1/1,000,000 מ'. 1 מילימיקרון או 1 מ"ט = 1/1,000,000 מ"מ.
אורך הגל המתאים לצבעים הבודדים של הספקטרום ולתדרים המתאימים (מספר תנודות בשנייה) עבור כל צבע מנסרתי הם בעלי המאפיינים הבאים:
היחס בין התדרים של אדום וסגול הוא בערך 1:2, כלומר זהה לאוקטבה המוזיקלית.
כל צבע של הספקטרום מאופיין באורך הגל שלו, כלומר, ניתן לציין אותו בדיוק לפי אורך הגל או תדירות התנודה. לגלי האור עצמם אין צבע. צבע מתעורר רק כאשר גלים אלו נתפסים על ידי העין והמוח האנושיים. כיצד הוא מזהה את הגלים הללו עדיין לא ידוע במלואו. אנו יודעים רק שצבעים שונים נובעים מהבדלים כמותיים ברגישות לאור.
תראה, במקומות שבהם קרני האור מצטלבות זו בזו, נוצרו קרני אור חדשות - צבעים חדשים. ירוק ואדום נוצרו צהוב, ירוק וכחול - ציאן, כחול ואדום - מגנטה. כך, על ידי שינוי בהירות קרני האור ושילוב צבעים, ניתן לקבל מגוון רחב של גווני צבע וגווני צבע. שימו לב למרכז הצומת של ירוק, אדום וכחול: במרכז תראו לבן. זה שדיברנו עליו לאחרונה. צבע לבןהוא סכום כל הצבעים. זהו "הצבע החזק" מכל הצבעים שאנו רואים. ההפך מלבן הוא שחור. צבע שחורהוא היעדר מוחלט של אור בכלל. כלומר במקום שאין אור - יש חושך, הכל נהיה שחור שם. דוגמה לכך היא איור 4.
איור 4 - חוסר פליטת אור
אני איכשהו עובר באופן בלתי מורגש מהמושג של אור למושג צבע ואני לא אומר לך כלום. הגיע הזמן להיות ברור. גילינו את זה אוֹר- זוהי הקרינה הנפלטת מגוף מחומם או חומר במצב נרגש. הפרמטרים העיקריים של מקור האור הם אורך הגל ועוצמת האור. צֶבַעהוא מאפיין איכותי של קרינה זו, אשר נקבע על בסיס התחושה החזותית המתקבלת. כמובן שתפיסת הצבע תלויה באדם, במצבו הפיזי והפסיכולוגי. אבל בוא נניח שאתה מרגיש מספיק טוב, קורא את המאמר הזה ותוכל להבחין בין 7 צבעי הקשת. אני מציין שכרגע אנחנו מדברים על צבע קרינת האור, ולא על צבע של עצמים. איור 5 מציג פרמטרים של צבע ואור התלויים זה בזה.
איורים 5 ו-6 - תלות של פרמטרי צבע במקור הקרינה
ישנם מאפייני צבע בסיסיים: גוון, בהירות (Brightness), בהירות (Lightness), רוויה (Saturation).
גוון צבע (גוון)
- זהו המאפיין העיקרי של צבע הקובע את מיקומו בספקטרום. זכור את 7 צבעי הקשת שלנו - במילים אחרות, 7 גווני צבע. גוון צבע אדום, גוון צבע כתום, גוון צבע ירוק, כחול וכו'. יכולים להיות די הרבה גווני צבע, נתתי 7 צבעי קשת רק כדוגמה. יש לציין כי צבעים כגון אפור, לבן, שחור, כמו גם גוונים של צבעים אלה אינם שייכים למושג גוון הצבע, שכן הם תוצאה של ערבוב גווני צבע שונים.
בְּהִירוּת
- תכונה שמראה כמה חזקנפלטת אנרגיית אור בגוון צבע זה או אחר (אדום, צהוב, סגול וכו'). מה אם זה לא מקרין בכלל? אם הוא לא מקרין, זה אומר שהוא לא שם, אבל אין אנרגיה - אין אור, ובמקום שאין אור, יש צבע שחור. כל צבע בירידה המקסימלית בבהירות הופך לשחור. לדוגמה, שרשרת של הפחתת בהירות האדום: אדום - ארגמן - בורדו - חום - שחור. העלייה המקסימלית בבהירות, למשל, אותו צבע אדום ייתן "צבע אדום מקסימלי".
קְלִילוּת
– מידת הקרבה של צבע (גוון) ללבן. כל צבע בעלייה המרבית בבהירות הופך לבן. לדוגמה: אדום - ארגמן - ורוד - ורוד חיוור - לבן.
רִוּוּי
– מידת הקרבה של צבע לאפור. אפור הוא צבע ביניים בין לבן לשחור. הצבע האפור נוצר על ידי ערבוב פנימה שווהכמויות של אדום, ירוק, כחול עם ירידה בבהירות של מקורות קרינה ב-50%. הרוויה משתנה באופן לא פרופורציונלי, כלומר הורדת הרוויה למינימום אינה אומרת שהבהירות של המקור תופחת ל-50%. אם הצבע כבר כהה יותר מאפור, הוא יהפוך לכהה עוד יותר ככל שהרוויה יורדת, וככל שהרוויה תרד עוד יותר, הוא ישחיר לחלוטין.
מאפייני צבע כגון גוון (גוון), בהירות (בהירות) ורוויה (רוויה) עומדים בבסיס מודל הצבע HSB (שמכונה אחרת HCV).
על מנת להבין את מאפייני הצבע הללו, שקול את לוח הצבעים של העורך הגרפי של Adobe Photoshop באיור 7.
איור 7 - בורר הצבעים של Adobe Photoshop
אם תסתכלו היטב על התמונה, תמצאו עיגול קטן, שנמצא בפינה הימנית העליונה של הפלטה. עיגול זה מראה איזה צבע נבחר בפלטת הצבעים, במקרה שלנו הוא אדום. בואו נתחיל להבין את זה. ראשית, בואו נסתכל על המספרים והאותיות הממוקמים בחצי הימני של התמונה. אלו הם הפרמטרים של מודל הצבע HSB. האות העליונה ביותר היא H (גוון, גוון צבע). הוא קובע את מיקומו של צבע בספקטרום. ערך של 0 מעלות פירושו שזו הנקודה הגבוהה ביותר (או הנמוכה ביותר) בגלגל הצבעים - כלומר, היא אדומה. המעגל מחולק ל-360 מעלות, כלומר. מסתבר שיש לו 360 גווני צבע. האות הבאה היא S (רוויה, רוויה). יש לנו ערך של 100% - זה אומר שהצבע "יילחץ" לקצה הימני של פלטת הצבעים ויהיה בעל הרוויה המקסימלית האפשרית. ואז מגיעה האות B (בהירות, בהירות) - היא מראה עד כמה הנקודה גבוהה בפלטת הצבעים ומאפיינת את עוצמת הצבע. ערך של 100% מציין שעוצמת הצבע היא במקסימום והנקודה "נלחצת" לקצה העליון של הפלטה. האותיות R(אדום), G(ירוק), B(כחול) הן שלושת ערוצי הצבע (אדום, ירוק, כחול) של דגם ה-RGB. בכל אחד מהם מציין מספר המציין את כמות הצבע בערוץ. זכור את הדוגמה של זרקור באיור 3, כאשר הבנו שניתן ליצור כל צבע על ידי ערבוב של שלוש אלומות אור. על ידי כתיבת נתונים מספריים לכל אחד מהערוצים, אנו קובעים באופן ייחודי את הצבע. במקרה שלנו, ערוץ 8 סיביות והמספרים נעים בין 0 ל-255. המספרים בערוצי R, G, B מציינים את עוצמת האור (בהירות הצבע). יש לנו ערך של 255 בערוץ R, מה שאומר שזהו צבע אדום טהור ויש לו את הבהירות המקסימלית. ערוצים G ו-B הם אפסים, כלומר היעדר מוחלט של צבעים ירוקים וכחולים. בעמודה התחתונה מאוד ניתן לראות את שילוב הקוד #ff0000 - זהו קוד הצבע. לכל צבע בלוח יש קוד הקסדצימלי משלו המגדיר את הצבע. יש מאמר נפלא תורת הצבעים במספרים, בו המחבר מספר כיצד לקבוע את הצבע על ידי קוד הקסדצימלי.
באיור, אתה יכול גם להבחין בשדות המסוקרים של ערכים מספריים עם האותיות "מעבדה" ו-"CMYK". מדובר ב-2 מרחבי צבע, בהם ניתן לאפיין גם צבעים, הם בכלל שיחה נפרדת ובשלב זה אין צורך להתעמק בהם עד שמבינים RGB.
אתה יכול לפתוח את לוח הצבעים של Adobe Photoshop ולשחק עם ערכי הצבע בתיבות RGB ו-HSB. תבחין ששינוי הערכים המספריים בערוצי R, G ו-B ישנה את הערכים המספריים בערוצים H, S, B.
צבע אובייקט
זה הזמן לדבר על איך קורה שהעצמים סביבנו מקבלים את צבעם, ולמה הוא משתנה עם תאורה שונה של העצמים הללו.
ניתן לראות עצם רק אם הוא מחזיר או מעביר אור. אם החפץ כמעט לגמרי סופגאור בולט, ואז האובייקט לוקח צבע שחור. וכאשר החפץ משקףכמעט את כל האור המתרחש, הוא קולט צבע לבן. לפיכך, אנו יכולים מיד להסיק שצבע האובייקט ייקבע לפי המספר אור נספג ומוחזרבעזרתו מואר חפץ זה. היכולת להחזיר ולספוג אור נקבעת לפי המבנה המולקולרי של החומר, במילים אחרות, לפי התכונות הפיזיקליות של האובייקט. צבע החפץ "אינו טבוע בו מטבעו"! מטבעו, הוא מכיל תכונות פיזיקליות: לשקף ולספוג.
צבע האובייקט וצבע מקור הקרינה קשורים קשר בל יינתק, ויחס זה מתואר על ידי שלושה תנאים.
- תנאי ראשון:חפץ יכול לקבל צבע רק כאשר יש מקור אור. אם אין אור, לא יהיה צבע! צבע אדום בפחית ייראה שחור. בחדר חשוך, איננו יכולים לראות או להבחין בין צבעים כי אין כאלה. יהיה צבע שחור של כל החלל שמסביב וחפצים בו.
- תנאי שני:צבעו של אובייקט תלוי בצבע מקור האור. אם מקור האור הוא נורית LED אדומה, אז כל העצמים המוארים באור זה יהיו בצבעים אדומים, שחורים ואפורים בלבד.
- ולבסוף, התנאי השלישי:צבעו של עצם תלוי במבנה המולקולרי של החומר המרכיב את האובייקט.
דשא ירוק נראה לנו ירוק מכיוון שכאשר הוא מואר באור לבן, הוא סופג את אורכי הגל האדומים והכחולים של הספקטרום ומשקף את אורך הגל הירוק (איור 8).
איור 8 - השתקפות הגל הירוק של הספקטרום
הבננות באיור 9 נראות צהובות מכיוון שהן משקפות את הגלים השוכנים באזור הצהוב של הספקטרום (גל ספקטרום צהוב) וסופגות את כל שאר אורכי הגל של הספקטרום.
איור 9 - השתקפות הגל הצהוב של הספקטרום
הכלב, זה שמוצג באיור 10, הוא לבן. צבע לבן הוא תוצאה של השתקפות של כל גלי הספקטרום.
איור 10 - השתקפות של כל גלי הספקטרום
צבע האובייקט הוא צבע הגל המוחזר של הספקטרום. כך אובייקטים רוכשים את הצבע שאנו רואים.
במאמר הבא נדבר על מאפיין צבע חדש -
פיזיקה של צבע
בשנת 1676, סר אייזק ניוטון השתמש במנסרה תלת-תדרלית כדי לפרק את אור השמש הלבן לתוך ספקטרום הצבעים. ספקטרום כזה הכיל את כל הצבעים מלבד מגנטה.
ניוטון הגדיר את הניסוי שלו באופן הבא (איור 1) אור השמש הועבר דרך חריץ צר ונפל על פריזמה. בפריזמה, קרן לבנה הייתה מרובדת לצבעים ספקטרליים בודדים. מונח בצורה זו, הוא הופנה לאחר מכן למסך, שם הופיעה תמונה של הספקטרום. סרט הצבע הרציף התחיל באדום ודרך כתום, צהוב, ירוק, כחול הסתיים בסגול. אם התמונה הזו הועברה דרך עדשה מתכנסת, אז השילוב של כל הצבעים שוב נתן לבן.
צבעים אלו מתקבלים מקרני השמש באמצעות שבירה. ישנן דרכים פיזיקליות אחרות להיווצרות צבע, למשל, אלו הקשורות לתהליכים של הפרעות, עקיפה, קיטוב וקרינה.
אם נחלק את הספקטרום לשני חלקים, למשל, אדום-כתום-צהוב וירוק-כחול-סגול, ונאסוף כל אחת מהקבוצות הללו בעדשה מיוחדת, אז נקבל שני צבעים מעורבים כתוצאה מכך, שתערובתם בתורו גם ייתן לנו לבן. .
שני צבעים המשתלבים לייצר לבן נקראים צבעים משלימים.
אם נסיר צבע אחד מהספקטרום, למשל ירוק, ונשתמש בעדשה כדי לאסוף את שאר הצבעים - אדום, כתום, צהוב, כחול וסגול - אז הצבע המעורב שנקבל יתברר כאדום, כלומר, הצבע המשלים לירוק שהסרנו. אם נסיר את הצבע הצהוב, אז הצבעים הנותרים - אדום, כתום, ירוק, כחול וסגול - יתנו לנו סגול, כלומר הצבע המשלים לצהוב.
כל צבע משלים לתערובת של כל שאר הצבעים בספקטרום.
בצבע מעורב, איננו יכולים לראות את המרכיבים האישיים שלו. מבחינה זו, העין שונה מהאוזן המוזיקלית, שיכולה לבחור כל אחד מהצלילים של אקורד.
צבעים שונים נוצרים על ידי גלי אור, שהם סוג מסוים של אנרגיה אלקטרומגנטית.
העין האנושית יכולה לתפוס אור רק באורכי גל שבין 400 ל-700 מילימיקרון:
- 1 מיקרון או 1μ = 1/1000 מ"מ = 1/1000000 מ'.
- 1 מילימיקרון או 1mμ = 1/1000000 מ"מ.
אורך הגל המתאים לצבעים הבודדים של הספקטרום, והתדרים המתאימים (מספר תנודות בשנייה) עבור כל צבע ספקטרלי הם בעלי המאפיינים הבאים:
היחס בין התדרים של אדום וסגול הוא בערך 1:2, כלומר זהה לאוקטבה המוזיקלית.
כל צבע של הספקטרום מאופיין באורך הגל שלו, כלומר, ניתן לציין אותו בדיוק לפי אורך הגל או תדירות התנודה. לגלי האור עצמם אין צבע. צבע מתעורר רק כאשר גלים אלו נתפסים על ידי העין והמוח האנושיים. איך הוא מזהה את הגלים האלה עדיין לא ידוע לחלוטין. אנו יודעים רק שצבעים שונים נובעים מהבדלים כמותיים ברגישות לאור.
נותר לחקור את השאלה החשובה של צבע הגוף של חפצים. אם, למשל, נשים מסנן מעביר אדום ומסנן מעביר ירוק מול מנורת קשת, אז שני המסננים יחד יתנו שחור או כהה. הצבע האדום סופג את כל קרני הספקטרום, מלבד הקרניים במרווח התואם לצבע האדום, והפילטר הירוק מעכב את כל הצבעים מלבד ירוק. כך, לא מחמיצים אף קרן, ואנו מקבלים חושך. צבעים הנספגים בניסוי פיזיקלי נקראים גם חיסור.
צבעם של חפצים מתעורר בעיקר בתהליך קליטת הגלים. הכלי האדום נראה אדום מכיוון שהוא סופג את כל שאר הצבעים של קרן האור ומחזיר רק אדום.
כשאומרים "הכוס הזו אדומה", מה שאנחנו באמת מתכוונים הוא שההרכב המולקולרי של פני הכוס הוא כזה שהוא סופג את כל קרני האור מלבד אלו האדומות. לכוס עצמה אין צבע, הצבע נוצר על ידי הדלקתו.
אם נייר אדום (משטח שסופג את כל הקרניים מלבד אדום) מואר באור ירוק, אז הנייר ייראה לנו שחור, כי בירוק אין קרניים המתאימות לאדום, שיכולות להשתקף מהנייר שלנו.
כל הצבעים הציוריים הם פיגמנטים או חומריים. מדובר בצבעים סופגים (סופגים), וכאשר מערבבים אותם, יש להנחות אתכם על פי כללי החיסור. כאשר מערבבים צבעים משלימים או שילובים המכילים את שלושת צבעי היסוד - צהוב, אדום וכחול - בפרופורציה מסוימת, התוצאה תהיה שחור, בעוד שתערובת דומה של צבעים לא מהותיים המתקבלת בניסוי המנסרה הניוטונית תביא ללבן, כי כאן איחוד הצבעים מבוסס על עקרון החיבור, לא חיסור.