Теория электротехники
04.12.11 |
Свет. Что такое свет?
Человек наделен пятью органами чувств: зрением, слухом, обонянием, осязанием и вкусом. С помощью этих чувств мы получаем информацию об окружающем нас мире. Роль каждого из них в объеме получаемой нами информации существенно различается: около 80 % всей воспринимаемой человеком информации приходится на долю только одного чувства — зрения. Поэтому с полным основанием мы можем назвать зрение основным чувством, с помощью которого мы познаем мир, его красоту, богатство форм, красок, содержания.
Но для работы нашего органа зрения — глаза — необходимо наличие еще одного важнейшего фактора — света. Зрение и свет связаны самым непосредственным образом: если человеку завязать глаза (как бы выключить их) в светлом месте или ввести его с открытыми глазами в помещение без какого-либо света, то эффект будет одинаков — человек теряет ориентировку, и на помощь ему приходят другие чувства (слух, обоняние, осязание).
Так что же такое свет?
По современным научным представлениям свет — это электромагнитное излучение с определенными параметрами. Электромагнитных излучений как природного, так и искусственного происхождения существует множество: это и радиотелевизионные сигналы, рентгеновские и космические лучи, и свет, и многое другое. Общим для всех видов электромагнитных излучений является скорость их распространения в вакууме, равная 300 000 000 метров в секунду.
Электромагнитные излучения характеризуются частотой колебаний, показывающей число полных циклов колебаний в секунду, или длиной волны, то есть расстоянием, на которое распространяется излучение за время одного колебания (как говорят, за «один период колебаний»). Частота колебаний (обычно обозначается буквой f), длина волны (обозначается λ) и скорость распространения излучений (обозначается с) связаны простым соотношением:
c = f λ
Если в радиотехнике обычно пользуются понятием «частота», то в светотехнике и в оптике принято характеризовать излучение длиной волны. Так вот, свет — это электромагнитное излучение с длинами волн от 380 до 760 миллиардных долей метра или нанометров (сокращенно нм).
Излучения с разной длиной волны воспринимаются глазом по разному: от 380 до 450 нм — как фиолетовый цвет; от 450 до 480 — как синий; от 480 до 510 — как голубой; от 510 до 550 — как зеленый; от 550 до 575 — как желто-зеленый; от 575 до 590 — как желтый; от 590 до 610 — как оранжевый; более 610 нм — как красный цвет. Границы цветов приблизительны и у разных людей могут несколько различаться.
Белый цвет — это совокупность всех или нескольких цветов, взятых в определенной пропорции. Если луч белого света пропустить через стеклянную призму, то он разложится на цветные составляющие. Совокупность цветных составляющих сложного излучения называется спектром излучения (рис. 1).
Рис. 1. Спектр оптического излучения
Чувствительность глаза к излучению разных цветов неодинакова — если на глаз попадает цветной свет с одинаковой мощностью электромагнитного излучения, то желтые и зеленые цвета будут казаться гораздо более светлыми, чем синие и красные. Международный комитет мер и весов в 1933 году принял единую стандартную чувствительность глаза к излучению разных цветов для дневного зрения. На рис. 2 показана стандартизованная кривая спектральной чувствительности глаза, называемая в светотехнической литературе также «кривой относительной спектральной световой эффективности излучения». На основе кривой спектральной чувствительности глаза для дневного зрения построена вся система световых величин и единиц. Максимум кривой спектральной чувствительности глаза лежит в желто-зеленой области спектра и приходится на длину волны 555 нм.
Рис. 2. Кривая спектральной чувствительности глаза
Если света мало, то кривая спектральной чувствительности смещается в сторону коротких длин волн, то есть в сторону синих цветов. Каждый человек по собственному опыту знает, что ночью голубые и синие цвета кажутся значительно светлее, а красные становятся черными. «Ночная» кривая чувствительности глаза также стандартизована международными организациями в 1951 году.
Излучения с длинами волн короче 380 и длиннее 760 нм глазом не воспринимаются. Коротковолновое излучение, называемое ультрафиолетовым, оказывает сильное биологическое действие — образует загар на коже человека, убивает микробы, а также вызывает различные фотохимические реакции (превращает обычный кислород воздуха в озон, приводит к выцветанию красок и т.п.). С помощью специальных веществ — люминофоров — ультрафиолетовое излучение может быть превращено в видимый свет.
Длинноволновое излучение, называемое инфракрасным, воспринимается кожей человека как тепло. Это излучение используется для сушки лакокрасочных покрытий, нагревания предметов, в медицинских целях, в устройствах дистанционного управления радиоаппаратурой и т.п.
В совокупности видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения образуют оптический диапазон спектра электромагнитных колебаний или оптическое излучение.
Но для работы нашего органа зрения — глаза — необходимо наличие еще одного важнейшего фактора — света. Зрение и свет связаны самым непосредственным образом: если человеку завязать глаза (как бы выключить их) в светлом месте или ввести его с открытыми глазами в помещение без какого-либо света, то эффект будет одинаков — человек теряет ориентировку, и на помощь ему приходят другие чувства (слух, обоняние, осязание).
Так что же такое свет?
По современным научным представлениям свет — это электромагнитное излучение с определенными параметрами. Электромагнитных излучений как природного, так и искусственного происхождения существует множество: это и радиотелевизионные сигналы, рентгеновские и космические лучи, и свет, и многое другое. Общим для всех видов электромагнитных излучений является скорость их распространения в вакууме, равная 300 000 000 метров в секунду.
Электромагнитные излучения характеризуются частотой колебаний, показывающей число полных циклов колебаний в секунду, или длиной волны, то есть расстоянием, на которое распространяется излучение за время одного колебания (как говорят, за «один период колебаний»). Частота колебаний (обычно обозначается буквой f), длина волны (обозначается λ) и скорость распространения излучений (обозначается с) связаны простым соотношением:
c = f λ
Если в радиотехнике обычно пользуются понятием «частота», то в светотехнике и в оптике принято характеризовать излучение длиной волны. Так вот, свет — это электромагнитное излучение с длинами волн от 380 до 760 миллиардных долей метра или нанометров (сокращенно нм).
Излучения с разной длиной волны воспринимаются глазом по разному: от 380 до 450 нм — как фиолетовый цвет; от 450 до 480 — как синий; от 480 до 510 — как голубой; от 510 до 550 — как зеленый; от 550 до 575 — как желто-зеленый; от 575 до 590 — как желтый; от 590 до 610 — как оранжевый; более 610 нм — как красный цвет. Границы цветов приблизительны и у разных людей могут несколько различаться.
Белый цвет — это совокупность всех или нескольких цветов, взятых в определенной пропорции. Если луч белого света пропустить через стеклянную призму, то он разложится на цветные составляющие. Совокупность цветных составляющих сложного излучения называется спектром излучения (рис. 1).
Ультрафиолетовое | Видимое | Инфракрасное | ||||||||||
Бактерицидное | Эритемное | Загар | Фиолетовое | Синее | Голубое | Зеленое | Желто-зеленое | Желтое | Оранжевое | Красное | Нагрев | Сушка |
Рис. 1. Спектр оптического излучения
Чувствительность глаза к излучению разных цветов неодинакова — если на глаз попадает цветной свет с одинаковой мощностью электромагнитного излучения, то желтые и зеленые цвета будут казаться гораздо более светлыми, чем синие и красные. Международный комитет мер и весов в 1933 году принял единую стандартную чувствительность глаза к излучению разных цветов для дневного зрения. На рис. 2 показана стандартизованная кривая спектральной чувствительности глаза, называемая в светотехнической литературе также «кривой относительной спектральной световой эффективности излучения». На основе кривой спектральной чувствительности глаза для дневного зрения построена вся система световых величин и единиц. Максимум кривой спектральной чувствительности глаза лежит в желто-зеленой области спектра и приходится на длину волны 555 нм.
Рис. 2. Кривая спектральной чувствительности глаза
Если света мало, то кривая спектральной чувствительности смещается в сторону коротких длин волн, то есть в сторону синих цветов. Каждый человек по собственному опыту знает, что ночью голубые и синие цвета кажутся значительно светлее, а красные становятся черными. «Ночная» кривая чувствительности глаза также стандартизована международными организациями в 1951 году.
Излучения с длинами волн короче 380 и длиннее 760 нм глазом не воспринимаются. Коротковолновое излучение, называемое ультрафиолетовым, оказывает сильное биологическое действие — образует загар на коже человека, убивает микробы, а также вызывает различные фотохимические реакции (превращает обычный кислород воздуха в озон, приводит к выцветанию красок и т.п.). С помощью специальных веществ — люминофоров — ультрафиолетовое излучение может быть превращено в видимый свет.
Длинноволновое излучение, называемое инфракрасным, воспринимается кожей человека как тепло. Это излучение используется для сушки лакокрасочных покрытий, нагревания предметов, в медицинских целях, в устройствах дистанционного управления радиоаппаратурой и т.п.
В совокупности видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения образуют оптический диапазон спектра электромагнитных колебаний или оптическое излучение.