可見光

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我們通常所說的白光,在通過三稜鏡產生色散折射率波長改變)後即可形成可見光譜

可見光Visible light)是電磁波譜人眼可以看見(感受得到)的部分。這個範圍中電磁輻射被稱為可見光,或簡單的稱為。人眼可以感受到的波長範圍一般是落在390 到 700nm[1]。對應於這些波長的頻率範圍在430–790 THz。但有一些人能夠感知到波長大約在380到780奈米之間的電磁波。正常視力的人眼對波長約為555奈米的電磁波最為敏感,這種電磁波處於光學頻譜的綠光區域。

可見光源[編輯]

可見光譜雷射 (635nm, 532nm, 445nm)

可見光的主要天然光源是太陽,主要人工光源是白熾物體(特別是白熾燈)。它們所發射的可見光譜是連續的。氣體放電管也發射可見光,其光譜是分立的。常利用各種氣體放電管加濾光片作為單色光源

人眼可以看見的光的範圍受大氣層影響。大氣層對於大部分的電磁波輻射來講都是不透明的,只有可見光波段和其他少數如無線電通訊波段等例外。不少其他生物能看見的光波範圍跟人類不一樣,例如包括蜜蜂在內的一些昆蟲能看見紫外線波段,對於尋找花蜜有很大幫助。

光譜中並不能包含所有人眼和腦可以識別的顏色,如棕色、粉紅、紫紅等,因為它們需要由多種光波混合,以調整紅的濃淡。

可見光的波長可以穿透光學窗口,也就是可穿透地球大氣層而衰減不多的電磁波範圍(藍光散射的情況較紅光為嚴重,這也正是為何我們看到天空是藍色的)。人眼對可見光的反應是主觀的定義方式(參見CIE),但是大氣層的窗口則是用物理量測方式來定義。之所以稱為可見光窗口是因為它正好涵蓋了人眼可見的光譜。近紅外線 (NIR)窗口剛好在人眼可見區段之外,中波長紅外線(WMIR)和遠紅外線(LWIR、FIR)則較人眼可見區段較遠。 由此之故,各種植物紫外光下的外觀對它們吸引昆蟲授粉、繁殖的影響較之在我們眼中的顏色更加相關。

對可見光譜的解釋[編輯]

可見光譜只佔有寬廣的電磁波譜的一小部分

早期對光譜的2種解說來自於艾薩克·牛頓光學哥德(Johann Wolfgang von Goethe)的色彩學。 牛頓首先在1671 年在他的光學試驗的說明中使用了光譜這個字(在拉丁文中代表外觀、顯象)。牛頓觀察到一束陽光以一個角度射入玻璃棱鏡,部份會被反射, 部份則穿透玻璃,並呈現出不同的色帶。牛頓假定陽光是由不同顏色的小粒子組成,而這些不同顏色在穿透物質時,前進速度不同。而紅光的速度快於紫光,而導致了在穿過棱鏡後紅光的偏折(折射)較紫光為小,產生各色的光譜。

牛頓把光譜分成7種顏色:。他依古希臘哲學家的想法,選這7種顏色,並和音符、太陽系的行星、和一週的天數連結。正因此之故,一些專家如艾薩克·阿西莫夫(Isaac Asimov)等都曾建議靛色不應被視為顏色,它只是藍和紫的濃淡不同的區間而已。 哥德聲稱連續光譜是個複合現象。和牛頓則認為僅限可見光光譜是個單獨現象,哥德觀察到了更廣泛的部份,他發現到了沒有光譜的區間,如紅黃邊界和青藍邊界是白的,原來在邊界區會有色光重疊的現象。 至此大眾接受了光是由光子組合成的(某些時候光有波的特性,其他時間則是粒子的特性,參閱波粒二象性),所有光在真空中是定速光速,而光在其他物質中的速度,都較光在真空中的速度為低,而光在真空中與其他物質中速度的比值就是該物質的折射率。在某些已知的物質(非色散物質)中不同頻率的光行進速度並無差別,但其他物質中,不同頻率的光有不同的行進速度:玻璃就屬於這種物質,所以玻璃稜鏡能把白光進行分光。自然界的就是個藉由折射看到光譜的理想例子。

光譜色[編輯]

sRGB rendering of the spectrum of visible light
顏色 頻率 波長
紫色 668–789 THz 380–450 nm
藍色 631–668 THz 450–475 nm
青色 606–630 THz 476–495 nm
綠色 526–606 THz 495–570 nm
黃色 508–526 THz 570–590 nm
橙色 484–508 THz 590–620 nm
紅色 400–484 THz 620–750 nm

我們所熟知的彩虹般的光譜,包括了所有單一波長的可見光,也就是純粹的單色光。 儘管是連續光譜,相鄰兩色間並沒有明顯的界限,上述所列的波長區間是常用的近似值。

光譜學[編輯]

研究物體放射的光譜的科學叫光譜學。其重要應用之一就是在天文學上,因為光譜學是分析遠距離物體性質的基礎。常見的天體光譜學應用到高折射率、極高解析度的光譜分析。如就是在太陽光譜中首先發現到的元素;星球中化學元素可由其放射光譜吸收光譜來判讀;另外用到譜線的紅移藍移可以量測星球的距離及其快速移動物體的速度。首次發現太陽系外行星即是以可分析到每秒數公尺的放射速度差異技術,分析其穿過重力場影響的兩種偏移,繪出行星的模擬路徑。

電腦光譜[編輯]

由三個紅、綠和藍條來顯示三原色在不同混合比率時呈現出的光譜。由電腦依各種比率交叉混合紅、綠和藍色組成的一個光譜。在此圖中,紅色、綠色和藍色的長條中顯示的是上方光中所含的成份。

相關條目[編輯]

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維基文庫中相關的原始文獻:

參考資料[編輯]

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

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