可见光 - Wikiwand
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可见光

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我们通常所说的白光,在通过三棱镜产生色散折射率波长改变)后即可形成可见光谱

可见光谱Visible spectrum)是电磁波谱人眼可以看见(感受得到)的部分。这个范围中电磁辐射被称为可见光Visible light),或简单地称为。人眼可以感受到的波长范围一般是落在360 - 400 nm~760 - 830nm[1] 。对应于这些波长的频率范围在830 - 750THz~395 - 360THz。正常视力的人眼对波长约为555纳米的电磁波最为敏感,这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。

可见光源

可见光谱镭射(红光、绿光、蓝光、蓝紫光)。
可见光谱镭射(红光、绿光、蓝光、蓝紫光)。

可见光的主要天然光源是太阳,主要人工光源是白炽物体(特别是白炽灯)。它们所发射的可见光谱是连续的。气体放电管也发射可见光,其光谱是分立的。常利用各种气体放电管加滤光片作为单色光源

人眼可以看见的光的范围受大气层影响。大气层对于大部分的电磁波辐射来讲都是不透明的,只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外。不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样,例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段,对于寻找花蜜有很大帮助。

光谱中并不能包含所有人眼和脑可以识别的颜色,如棕色、粉红、紫红等,因为它们需要由多种光波混合,以调整红的浓淡。

可见光的波长可以穿透光学窗口,也就是可穿透地球大气层而衰减不多的电磁波范围(蓝光散射的情况较红光为严重,这也正是为何我们看到天空是蓝色的)。人眼对可见光的反应是主观的定义方式(参见CIE),但是大气层的窗口则是用物理量测方式来定义。之所以称为可见光窗口是因为它正好涵盖了人眼可见的光谱。近红外线(NIR)窗口刚好在人眼可见区段之外,中波长红外线(MWIR)和远红外线(LWIR、FIR)则较人眼可见区段较远。

对可见光谱的解释

可见光谱只占有宽广的电磁波谱的一小部分
可见光谱只占有宽广的电磁波谱的一小部分

早期对光谱的2种解说来自于艾萨克·牛顿光学歌德(Johann Wolfgang von Goethe)的色彩学。牛顿首先在1671年在他的光学试验的说明中使用了光谱这个字(在拉丁文中代表外观、显象)。牛顿观察到一束阳光以一个角度射入玻璃棱镜,部分会被反射,部分则穿透玻璃,并呈现出不同的色带。牛顿假定阳光是由不同颜色的小粒子组成,而这些不同颜色在穿透物质时,前进速度不同。而红光的速度快于紫光,而导致了在穿过棱镜后红光的偏折(折射)较紫光为小,产生各色的光谱。

牛顿把光谱分成7种颜色:绿。他依古希腊哲学家的想法,选这7种颜色,并和音符、太阳系的行星、和一周的天数连结。然而人眼对于靛色频率的敏感度其实是相对较差的,加之一些辨色能力正常的人都表示他们无法区分靛色和蓝色、紫色。正因此之故,一些专家如艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)等都曾建议靛色不应被视为颜色,它只是蓝和紫的浓淡不同的区间而已。 哥德声称连续光谱是个复合现象。和牛顿则认为仅限可见光光谱是个单独现象,哥德观察到了更广泛的部分,他发现到了没有光谱的区间,如红黄边界和青蓝边界是白的,原来在边界区会有色光重叠的现象。至此大众接受了光是由光子组合成的(某些时候光有波的特性,其他时间则是粒子的特性,参阅波粒二象性),所有光在真空中是定速光速,而光在其他物质中的速度,都较光在真空中的速度为低,而光在真空中与其他物质中速度的比值就是该物质的折射率。在某些已知的物质(非色散物质)中不同频率的光行进速度并无差别,但其他物质中,不同频率的光有不同的行进速度:玻璃就属于这种物质,所以玻璃棱镜能把白光进行分光。自然界的就是个借由折射看到光谱的理想例子。

光谱色

颜色 频率 波长
紫色 668–789THz 380–450nm
蓝色 631–668THz 450–475nm
青色 606–630THz 476–495nm
绿色 526–606THz 495–570nm
黄色 508–526THz 570–590nm
橙色 484–508THz 590–620nm
红色 400–484THz 620–750nm

我们所熟知的彩虹般的光谱,包括了所有单一波长的可见光,也就是纯粹的单色光。尽管是连续光谱,相邻两色间并没有明显的界限,上述所列的波长区间是常用的近似值。

光谱学

研究物体放射的光谱的科学叫光谱学。其重要应用之一就是在天文学上,因为光谱学是分析远距离物体性质的基础。常见的天体光谱学应用到高折射率、极高分辨率的光谱分析。如就是在太阳光谱中首先发现到的元素;星球中化学元素可由其放射光谱吸收光谱来判读;另外用到谱线的红移蓝移可以量测星球的距离及其快速移动物体的速度。首次发现太阳系外行星即是以可分析到每秒数米的放射速度差异技术,分析其穿过重力场影响的两种偏移,绘出行星的模拟路径。

电脑光谱

由三个红、绿和蓝条来显示三原色在不同混合比率时呈现出的光谱。由电脑依各种比率交叉混合红、绿和蓝色组成的一个光谱。在此图中,红色、绿色和蓝色的长条中显示的是上方光中所含的成分。

相关条目

维基文库中相关的原始文献:

参考资料

  1. ^ Starr, Cecie. Biology: Concepts and Applications. Thomson Brooks/Cole. 2005. ISBN 978-0-534-46226-0. 

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