Спектральный состав естественного света. Цвета. Презентация на тему: Свет как экологический фактор, общие понятие о световом режиме. Спектральный состав света и. Биологическое действие различных участков спектра солнечного излучения
спектральный состав - spektrinė sudėtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. spectral composition; spectrum composition vok. Spektralzusammensetzung, f rus. спектральный состав, m pranc. composition spectrale, f … Fizikos terminų žodynas
Физич. методы качеств. .и количеств. определения состава в ва, основанные на получении и исследовании его спектров. Основа С. а. спектроскопия атомов и молекул, его классифицируют по целям анализа и типам спектров. Атомный С. а. (АСА) определяет… … Физическая энциклопедия
Спектральный анализ, физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанный на исследовании его спектров. Физическая основа С. а.‒ спектроскопия атомов и молекул, его классифицируют по… …
Спектральный анализ совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн,… … Википедия
Введенное Бунзеном и Кирхгофом в 1860 году химическое исследование вещества посредством свойственных этому последнему цветных линий, которые замечаются, если смотреть на него (во время улетучивания) через призму. Объяснение 25000 иностранных слов … Словарь иностранных слов русского языка
См. Спектроскопия. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978. Спектральный анализ … Геологическая энциклопедия
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ - СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ, один из методов анализа, в к ром используются спектры (см. Спектроскопия, спектроскоп), даваемые тем» или иными телами при их накаливании! или при пропускании через растворы лучей, дающих сплошной спектр. Для… … Большая медицинская энциклопедия
I Спектральный анализ физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанный на исследовании его спектров. Физическая основа С. а. Спектроскопия атомов и молекул, его… … Большая советская энциклопедия
Метод качеств. и количеств. определения состава в в, основанный на исследовании их спектров испускания, поглощения, отражения и люминесценции. Различают атомный и молекулярный С. а., задачи к рых состоят в определении соотв. элементного и… … Химическая энциклопедия
состав - ▲ множество элемент состав множество элементов, составных частей какого л. целого; характеристика наполнения. в каком составе. включая. ↓ рецепт. рецептура. спектр. спектральный. калейдоскоп (музыкальный #). номенклатура. репертуар состав… … Идеографический словарь русского языка
спектральный рентгеновский анализ - [Х гау spectrum analysis] метод определения элементов, входящих в состав вещества, и их концентраций по спектрам характеристического рентгеновского излучения. Смотри также: Анализ электрометрический анализ химический анализ … Энциклопедический словарь по металлургии
Книги
- Методы морфологического анализа изображений , Пытьев Ю.П.. Рассмотрено математическое понятие формы изображения как (инвариантной относительно условий получения изображения) характеристики геометрической формы изображенного объекта. Рассмотрены…
- Теория радиотехнических цепей , Н. Зернов. Книга содержит систематическое изложение теории электрических цепей, применяемых в радиотехнике. Рассматриваются линейные и нелинейные радиотехнические цепи и методы их анализа. Дается…
Основным естественным источником света является солнце. Излучаемый им свет называют белым . В 1672 году Ньютон, пропустив солнечный свет через стеклянную призму, показал, что он состоит из смеси излучений различной длины волны, или, что то же самое - различных цветов, находящихся в примерно равном соотношении.
1.1.3.1. Цветовая температура
Различные источники света излучают свет различного состава. В цветной фотографии очень важно знать состав света, которым освещается объект съемки. Для характеристики света по спектральному составу пользуются понятием цветовая температура.
Все нагретые тела являются источником электромагнитного излучения. При низких температурах они испускают лишь невидимое длинноволновое излучение. При повышении температуры тела начинают светиться сначала темно-красным, затем ярко-красным, желтым, белым и наконец, голубовато-белым светом (свечение электросварочной дуги). Таким образом, между температурой светящегося тела и цветностью излучения существует прямая связь. Она детально изучена для абсолютно черного тела (тела, поглощающего все падающее на него излучение).
Иными словами, для каждого значения температуры абсолютно черного тела известен состав света, который оно излучает. Исходя из этого спектральный состав света характеризуют цветовой температурой - температурой абсолютно черного тела, при которой оно излучает свет того же спектрального состава, что и исследуемый.
Цветовая температура выражается в единицах абсолютной температуры - Кельвинах. Ее значение характеризует распределение энергии (мощности) световых излучений в зависимости от длины волны (а не температуру источника света). Для абсолютно черного тела это распределение показано на рис. 1.5. С увеличением температуры растет общая энергия излучения, а максимум сдвигается в сторону коротких волн. То есть, чем выше цветовая температура источника света, тем больше в составе его света коротковолновых излучений - голубого, синего и фиолетового цветов. В излучении источника света с низкой цветовой температурой, преобладают длинноволновые составляющие - желтые, оранжевые и красные цвета
Свойствами абсолютно черного тела обладают маленькие отверстия в полости непрозрачного тела. Приближается к нему по свойствам поверхность солнца, раскаленный уголь, пламя свечи. Лампы накаливания, фотовспышки и некоторые другие тепловые источники света имеют спектры излучения, похожие по форме на спектры излучения абсолютно черного тела, хотя и с меньшей мощностью излучения. К ним применимо понятие цветовой температуры. К некоторым источникам света: лазерам, газосветным трубкам, светящимся краскам и организмам - понятие цветовая температура неприменимо (более подробно об источниках света и их особенностях см. в разд. 5.1).
Цветовая температура некоторых источников света приведена в табл. 1.1,
1.1.3.2. Окраска тел
Спектральный состав света, прошедшего через прозрачное тело, может в большей или меньшей степени изменяться в зависимости от свойств тела. Если оно пропускает излучение всех длин волн одинаково, то спектральный состав прошедшего через него света не изменяется, а оно само воспринимается как неокрашенное. Примерами таких тел могут служить высокопрозрачные стекла, дистиллированная вода, некоторые прозрачные пластмассы, желатина с распределенными в ней микрокристаллами металлического серебра (фотослой в черно-белой фотографии). Неокрашенные прозрачные тела изменяют только энергию излучения.
Тела, которые по-разному пропускают излучения разных длин волн и изменяют тем самым спектральный состав проходящего через них света, воспринимаются как окрашенные. Пусть, например, тело поглощает синие и зеленые лучи сильнее, чем красные. В прошедшем через это тело свете будут преобладать красные лучи, и тело будет восприниматься как окрашенное в красный цвет, что можно интерпретировать как изменение цветовой температуры света (в нашем случае снижение). Способность среды неодинаково пропускать излучения с различной длиной волны описывается кривой спектрального пропускания и обратной ей кривой спектрального поглощения, а также кривой оптической плотности.
В фотографии для изменения спектрального состава света используются специальные окрашенные стекла- светофильтры. Наибольшее применение находят следующие:
Аддитивные (или зональные, цветоделенные ) светофильтры пропускают один из первичных цветов (синий, зеленый или красный) и поглощают два других (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Кривые спектрального поглощения аддитивных светофильтров: синего (С), зеленого (З) и красного (К). (D λ - спектральная оптическая плотность)
Субтрактивные (или корректирующие ) светофильтры поглощают один из первичных цветов и пропускают два других (рис. 1.7). Цвет субтрактивных фильтров - голубой, пурпурный и желтый. И аддитивные и субтрактивные фильтры используют в процессе печати цветного фотографического изображения.
Рис. 1.7. Кривые спектрального поглощения субтрактивных светофильтров: желтого (Ж), пурпурного (П) и голубого (Г) (D λ - спектральная оптическая плотность)
Компенсационные светофильтры преобразуют дневной свет в свет со спектральным распределением ламп накаливания и наоборот (используются при съемке).
Фильтры неактиничного освещения (лабораторные) имеют максимум пропускания в зоне, в которой светочувствительные слои наименее чувствительны. Для обработки негативных и обращаемых материалов используется фильтр № 170 -очень плотный темно-зеленый фильтр, пропускающий очень слабый свет, (фотолюбители при обработке этих видов фотоматериалов, как правило, работают в полной темноте). При обработке цветных позитивных пленок и фотобумаг применяют менее плотный зеленовато-коричневый фильтр № 166.
Большинство предметов, встречающихся в природе, сами свет не испускают. Они становятся видимыми за счет того, что отражают падающий на них свет.
Непрозрачные предметы часть падающего на них света обязательно поглощают. Степень поглощения (а следовательно, и отражения) излучений с различными длинами волн неодинакова у разных отражающих поверхностей.
Поверхность непрозрачного предмета, отражающая свет всех видимых излучений одинаково, т. е. изменяющая только энергию излучения, воспринимается как неокрашенная - белого, черного или различных градаций серого цвета. Такое отражение называют неизбирательным.
Предмет, отражающий (поглощающий) излучения с различными длинами волн неодинаково, т. е. изменяющий спектральный состав отраженного света, воспринимается как окрашенный. Например, если предмет поглощает зеленые и красные лучи и отражает синие, то мы видим его синим.
О степени отражения различных излучений можно судить по кривой спектрального отражения, выражающей зависимость энергии отраженного света от, длины волны.
Красители - вещества, избирательно поглощающие излучения определенного спектрального состава. Нанося их на поверхность предмета, мы можем существенно изменить его отражательную способность, т. е. изменять их цвет. Подробнее о роли красителей в цветной фотографии см. пп. 2.2.2 и 3.1.2.
Окраска (цвет) предмета определяется спектральным составом отраженного от него света. Это значит, что она зависит не только от отражательной способности поверхности, но и от спектрального состава освещающего его света. Если предмет освещать светом разных спектральных составов, то и отраженный свет будет также не одинаковым. Эти факторы, вернее их различные сочетания, предопределяют все встречающееся в природе многообразие цветов несамосветящихся предметов.
2.1. Современная модель природы света
Физическое тело, температура которого выше абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство энергию излучения, а само тело называется излучателем. Энергию излучают как естественные излучатели (Солнце, звезды, биоорганизмы) за счет проходящих в них различных физических процессов, так и искусственные излучатели за счет приложенной к ним тепловой, электрической, механической и других видов энергии, вызывающих нагрев физического тела.
Энергия излучается в окружающее пространство в виде элементарных частиц – фотонов, каждый из которых обладает квантом энергии. Рассмотрим на рис 1.2.1 упрощенную схему излучения энергии.
Рис. 1.2.1 – Упрощённая схема излучения лучистой энергии.
Известно, что атом вещества состоит из ядра и электронов, связанных между собой электромагнитными силами. Электроны находятся на определенных энергетических уровнях. Самый ближний к ядру уровень, на котором находятся электроны при спокойном состоянии атома, называется основным (О ), соответствующим минимальной доли энергии. Остальные уровни, наиболее удаленные от ядра – возбужденные (В ). Для перехода электронов с основного уровня на возбужденные нужно сообщить электронам и всему атому в целом дополнительную энергию (W ). Поглощая приложенную энергию, атом приходит в возбужденное состояние и электроны удаляются от ядра атома на более высокие энергетические уровни (возбужденные уровни). Чем больше приложенная энергия, тем на более высокий уровень удаляются электроны. Но это состояние неустойчивое, и в силу электромагнитных притяжений электроны стремятся вернуться на основной уровень. При переходе электронов с одного энергетического уровня на другой выделяется минимальная порция лучистой энергии W ф =Q – квант , переносимая фотоном.
Фотон обладает конечной массой и скоростью и существует только в движении. Поглощая энергию, атом поглощает фотоны, которые перестают существовать, а их энергия передается атому. При излучении энергии атом создает фотон и его энергия формируется атомом. Фотоны излучаются в пространство и поглощаются телами отдельными порциями, т. е. дискретно и эта дискретность определяет частоту излучений. Движение фотонов в пространстве происходит в форме волн гармонических синусоидальных электромагнитных колебаний, которые характеризуются рядом величин (рис.1.2.2):
Длина волны, определяющая расстояние между двумя точками, находящимися в одной фазе волнового колебания. Длина волны обозначается λ и измеряется в метрах (м ). Для световых излучений длины волн обычно приводятся в нанометрах (нм ). Нанометр является удобной международной единицей и он эквивалентен миллимикрону. В таблице 1.2.1 показана взаимосвязь различных единиц длины и их можно легко переводить друг в друга.
Таблица 1.2.1.
Частота, определяющая число волновых колебаний в единицу времени. Частота обозначается ν и измеряется в герцах (Гц ).
Период колебаний, определяющий время, за которое происходит полное волновое колебание. Период обозначается Т и измеряется в секундах (с ).
Период является величиной, обратной частоте:
Т=1/ν , с (1.2.1)
Частота колебаний и длина волны электромагнитных излучений связаны между собой такими соотношениями:
ν = С о /λ , Гц или λ= С о / ν , м , (1.2.2)
где С о – скорость распространения электромагнитных волн любой длины в вакууме, является величиной постоянной и равна скорости распространения света 2,9979·10 8 ≈ 3·10 8 м/с .
Рис.1.2.2. Схема синусоидальных колебаний с различными длинами волн, где λ 2 >λ 1 , определяющими Т 1 – период, время движения фотона от т. 1 до т. 3 и Т 2 – период, время движения фотона от т. 1 до т. 4; по оси ординат Y~W.
Энергия фотона – квант, согласно формулы Планка, зависит от частоты электромагнитных колебаний:
W ф =h ·ν , Дж ,(1.2.3)
где h = 6,626·10 -34 Дж·с – постоянный коэффициент, выведенный физиком М. Планком и названный постоянной Планка .
Физическая природа всех видов электромагнитных излучений единая, т. е, во всех случаях энергия распространяется в виде электромагнитных волн разной длины, которым соответствуют электромагнитные колебания разных частот. В простой электромагнитной волне содержатся электрическая и магнитная волны, перпендикулярные друг другу, но совершающие колебания в одной фазе (Рис.1.2.3).
Рис.1.2.3 – Модульное изображение простой электромагнитной волны (а ) и вид пакета волн (вдоль оси z ), совпадающих по фазе (б ).
Они колеблются в направлении, перпендикулярном оси z , которая называется вектором распространения волны. Скорость света относится к скорости прохождения света в направлении распространения (направление z ). Электрическая и магнитная волны также часто описываются векторами. Вектор электрического поля волны взаимодействует с электрическими полями в атомах, и поэтому он очень важен для последующего изложения материала.
Cледуя волновой модели, интенсивность потока света можно определить квадратом амплитуды а электрического вектора (рис.1.2.3), т. е.
I =ka 2 , (1.2.4)
где k – постоянная величина. Поэтому, чем больше амплитуда волны, тем интенсивнее излучение. Однако в корпускулярной теории света амплитуда не имеет значения, так как модель основывается на понятии фотонов. Следовательно, необходим другой путь описания интенсивности света. В корпускулярной модели интенсивность света пропорциональна числу фотонов, приходящихся на единицу объема светового потока, или, иными словами, пропорциональна «фотонной плотности». Можно показать, что оба понятия интенсивности – плотность и амплитуда – согласуются друг с другом и уравнение (1.2.4) справедливо независимо от используемой световой модели. Об интенсивности света можно говорить как о потоке фотонов или об амплитуде волны. Оба понятия используются в зависимости от их применения.
Магнитный вектор электромагнитного излучения не представляет здесь такого интереса, как электрический вектор, поскольку только электрический вектор может взаимодействовать с электронами и электрическими полями в атоме или молекуле. Это взаимодействие электрического вектора вызывает отражение, преломление и пропускание волны, а также цвет, химические реакции и нагревание в большинстве веществ. Все эти явления будут рассматриваться в других разделах книги.
Выражение hv часто используется в описании химических реакций для того, чтобы указать, что для их протекания необходим фотон электромагнитного излучения. Например, важная для человеческого зрения реакция включает вызванную светом изомеризацию витамина А, содержащегося в сетчатке глаза. Величина hv характеризует энергию света и не нарушает баланса масс химической реакции.
2.2. Лучистая энергия и лучистый поток.
Энергию, излучаемую в области оптического спектра излучений, называют лучистой энергией или энергией излучения и обозначают W е (можно также встретить обозначение энергии буквой Q ). Если энергия переносится всей совокупностью длин волн, входящих в состав излучения, то она называется интегральной и измеряется в тех же единицах,что и другие виды энергии (джоуль, электрон-вольт ).
Общая мощность, переносимая электромагнитным излучением независимо от его спектрального состава, в светотехнике получила название поток излучения или лучистый поток, обозначается F e и измеряется в ваттах (Вт ):
F e = W e /t , Вт . (1.2.5)
2.3. Спектральный состав оптических излучений.
Общий спектр электромагнитных излучений можно разделить на ряд основных областей:
1. Область космических излучений.
2. Область гамма-излучений.
3. Область рентгеновских излучений.
4. Область оптического спектра излучений.
5. Радиоволновая область.
6. Ультразвуковая и звуковая область.
7. Силовая область.
Область оптических излучений соответствует электромагнитным волнам с длиной волны от 1 нм до 1мм и её можно разделить на три области: ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК).
Ультрафиолетовая область оптического излучения лежит в пределах 1…380 нм . Международная комиссия по освещению (МКО) предложила следующее деление УФ-излучений с длинами волн от 100 нм до 400 нм : УФ-А – 315…400 нм ; УФ-В – 280…315 нм ; УФ-С –100…280 нм .
Видимое излучение (свет), попадая на сетчатую оболочку глаза, в результате осознанного превращения энергии внешнего раздражителя вызывает зрительное ощущение. Диапазон длин волн монохроматичеких составляющих данного излучения соответствует 380…780 нм .
Длины волн монохроматических составляющих инфракрасного излучения больше длин волн видимого излучения (но не более 1 мм ). МКО предложила следующее деление области ИК-излучений: ИК-А – 780…1400 нм ; ИК-В – 1400…3000 нм ; ИК-С – 3000 нм (3 Мкм )…10 6 нм (1 мм ).
Именно эти три области оптических излучений представляют наибольший интерес для светотехники. Но практически все электромагнитные излучения в той или иной степени воздействуют на атомы и молекулы различных веществ. В таблице 1.2.2 обобщены те явления, которые происходят в молекулах при воздействии на них электромагнитных излучений различных длин волн.
Таблица 1.2.2.
Все энергии электромагнитного излучения, которые одновременно облучают Землю, воспроизводят только небесные явления. Однако в земных условиях, если необходимо воспроизвести излучение в широком диапазоне энергий, необходимо обладать несколькими источниками энергии; например, явление, при котором возникает рентгеновское излучение, не возбуждает одновременно радиоволн и наоборот. Следует отметить, что явления, перечисленные в табл. 1.2.2 в качестве примера реакций молекул при воздействии на вещество различных энергетических зон, часто удобно использовать для того, чтобы воспроизводить эту энергию. Так, видимый свет будет вызывать низкоэнергетические электронные возбуждения в валентной оболочке атома, однако он может быть воспроизведен электронным снятием возбуждения в валентной оболочке атома при его переходе с высших уровней вниз в основное состояние.
Вид электромагнитной волны с самой низкой энергией встречается в генераторах, используемых для получения электрического тока. В Украине частота промышленного электрического переменного тока стандартизована и равна 50 Гц . Такая частота воспроизводит длину волны 6·10 6 м . Так называемый звуковой и ультразвуковой диапазон электромагнитного излучения используется в аудио- и ультразвуковой технике.
Радиоволны являются электромагнитными волнами с наименьшей энергией, которые могут оказывать непосредственное воздействие на отдельные атомы. Однако энергия этих волн настолько мала, что она может только передвигать целые молекулы на короткое расстояние в пространстве (трансляция) и переориентировать некоторые ядра по отношению к другим ядрам в молекулах. Последний эффект лежит в основе спектроскопического метода ядерного магнитного резонанса. Энергии, соответствующие микроволновой области, заставляют молекулы газа вращаться вокруг их центров масс и также меняют взаимную ориентацию электронов. Первый эффект составляет основу микроволновой спектроскопии, используемой для изучения молекулярных вращений, второй – основу электронной спиновой резонансной спектроскопии, применяемой при изучении состояния неспаренных электронов в химических системах.
Энергии, соответствующие инфракрасной области, вступают в резонанс с колебаниями атомов в химических связях. Этот эффект используется в инфракрасной спектроскопии. Энергии видимой и ультрафиолетовой областей могут вызывать возбуждение электронов в атомах и молекулах с их переводом из нижних энергетических состояний в верхние. Так как энергия лучей возрастает, возбуждаемые электроны переходят в новое состояние с более стабильных энергетических уровней. Видимая абсорбционная спектроскопия имеет дело с возбуждением электронов наиболее удаленных оболочек атомов и молекул, в то время как ультрафиолетовая абсорбционная спектроскопия – с возбуждениями электронов более высоких энергий как с удаленных, так и с внутренних оболочек. Рентгеновское излучение вызывает возбуждения электронов во внутренних электронных оболочках, поскольку имеет длину волны, которая близка к размерам самих атомов. Атомы могут вызывать дифракцию рентгеновских лучей. Возбуждение лежит в основе рентгено-спектрального флуоресцентного анализа и спектроскопии рентгеновских фотоэлектронов (ESCA), в то время как дифракция используется для идентификации кристаллической решетки и определения кристаллической структуры. Гамма-лучи пригодны для применения электромагнитного излучения с наибольшей энергией. Они вызывают возбуждение ядер с их переводом из нижних энергетических состояний в высшие и лежат в основе мёссбауэровской спектроскопии.
Большая часть диапазона энергий электромагнитного излучения имеет важные применения в физике, химии и биологии.
Однако, что касается произведений искусства и светотехнических материалов, то наибольшее значение имеют средние энергии (ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная) в связи с тем, что именно они воздействуют на них. Если последовально расположить ультрафилетовую, видимую и инфракрасную область излучений, то получим более подробную их классификацию (Рис.1.2.4).
Рис.1.2.4 – Развёрнутая область спектра электромагнитных излучений.
Мощное ультрафиолетовое и инфракрасное излучение оказывают на человека вредное воздействие: ультрафиолетовое вызывает ожоги кожи и глаз, а инфракрасное затрудняет работу из-за большого количества выделяемого тепла.
2.4. Ультрафиолетовое излучение.
В электромагнитном спектре излучений область ультрафиолета занимает промежуточное положение между видимым светом и лучами Рентгена.
Ультрафиолетовое излучение было открыто И. В. Риттером в 1801 г., который в своих опытах использовал солнечный свет, стеклянную призму и пластинку, покрытую хлоридом серебра. Галогены серебра чувствительны к УФ-излучению. Риттер обнаружил, что пластинка темнела вначале вне фиолетового края спектра, затем в фиолетовой области и в конце концов в синей области, что служило доказательством существования излучения с длинами волн короче, чем у фиолетовых лучей. Эта область длин волн, невидимых глазом, и была названа ультрафиолетовой. В настоящее время ультрафиолетовый диапазон определяется приблизительно как область длин волн 1–400 нм . Для удобства эта область иногда подразделяется на более мелкие участки.
Диапазон 1–180 нм
получил название вакуумного ультрафиолета вследствие того, что такое излучение пропускается только вакуумом. Эта коротковолновая часть ультрафиолетового излучения особенно с длинами волн короче 120 нм,
практически полностью поглощается всеми известными материалами и средами, включая воздух.
Диапазон 180–280 нм
называется коротковолновым или дальним ультрафиолетом (далекая область ультрафиолетового спектра). В этом диапазоне излучения пропускают кварц и фотографический желатин. Излучения в дальней областиобладают свойством озонировать воздух и
убивать бактерии. Эта же область ультрафиолетового излучения используется в газосветных люминесцентных источниках света для получения яркой флуоресценции светящихся составов, которыми покрыты трубки (с внутренней стороны) люминесцентных ламп.
Диапазон длин волн 280–300 нм известен как средний ультрафиолет. Эти излучения характеризуется способностью вызывать покраснение и загар человеческой кожи, а также благотворным воздействием (в определенных дозах) на рост и развитие животных и растений.
Диапазон 300–400 нм называют длинноволновым или ближним ультрафиолетом (ближняя область ультрафиолетового спектра) и именно эти излучения пропускает обычное стекло. За исключением солнца и ртутных газоразрядных трубок, ультрафиолетовое излучение нельзя получить с помощью источников, обычно используемых для создания видимого света. Ближняя к видимому спектру область ультрафиолетового излучения (320–400 нм )содержит лучи, широко применяемые для люминесцентного анализа, а также для возбуждения светящихся веществ при люминесцентной фотографии и киносъемке.
Важной особенностью ультрафиолетовых лучей, отличающих их
от лучей Рентгена и других, более коротковолновых излучений, является то, что они преломляются на границе раздела сред с различной плотностью и отражаются от зеркальных поверхностей. Это дает возможность фокусировать их с помощью объектива, сделанного из пропускающих ультрафиолетовые лучи материалов (флюорит, кварцевое стекло, в определенной мере – оптическое стекло), и получать действительное ультрафиолетовое невидимое изображение, которое можно зафиксировать на фотопленке и таким образом сделать видимым.
Наиболее мощным естественным источником ультрафиолетового излучения является солнце. Однако земной поверхности достигают только ультрафиолетовые лучи с длиной волны не менее 290 нм. Более коротковолновые ультрафиолетовые лучи полностью поглощаются озоном, содержащимся в относительно большом количестве в стратосфере. Спектральное распределение ультрафиолетового излучения зависит от высоты солнца над горизонтом. Чем ближе солнце к горизонту, тем меньше в солнечном свете ультрафиолетовых лучей. При высоте солнца 1° над горизонтом в составе солнечной радиации, достигающей поверхности земли, не содержится излучений с длинами волн короче 420 нм, то есть ультрафиолетовые лучи в спектре излучения восходящего и заходящего солнца полностью отсутствуют.
Основными же искусственными источниками ультрафиолетового излучения во всех участках ультрафиолетовой области спектра являются ртутные лампы высокого давления и ртутные лампы сверхвысокого давления.
Излучение в диапазоне длин волн 200–400 нм является преобладающим, оно вызывает фотохимические реакции и разрыв связей во многих органических соединениях. Однако в этих фотохимических реакциях есть и положительная сторона. Художникам известно, что, подвергая свежеокрашенный предмет воздействию дневного света, они ускоряют сушку и окисление масел, и что это необходимо сделать, прежде чем покрывать его лаком. Ультрафиолетовое излучение можно использовать при исследовании пленок красок и лаков для доказательства внесенных исправлений. Под действием ультрафиолетового излучения органические соединения часто оказывают воздействие на флуоресценцию друг друга. Например, смола мастикового дерева и даммаровая смола в старом лаке дают желто-зеленую флуоресценцию, интенсивность которой может с течением времени меняться. Свежий искусственный лак не флуоресцирует. Воск флуоресцирует ярко-белым, а шеллак – оранжевым светом. С увеличением срока службы интенсивность флуоресценции автомобильных красок часто имеет тенденцию к возрастанию. При ультрафиолетовом освещении недавние исправления на картинах выглядят пурпурными или черными. Однако с годами они становятся серее, в то время как не покрытые лаком участки темной краски имеют глубокий пурпурно-коричневый цвет. При ультрафиолетовом освещении становятся явными покрытые бурыми («лисьими») пятнами повреждения на бумаге, так же как изменения и подчистки на старой бумаге. Такие материалы, как минералы, кости и зубы, флуоресцируют при воздействии ультрафиолетового излучения. Искусственные драгоценности, которые выглядят точно так же, как настоящие при дневном свете, могут показаться совершенно другими при ультрафиолетовом освещении. Вместе с тем ультрафиолетовое излучение очень вредно для многих произведений изобразительного искусства.
Мощное ультрафиолетовое излучение оказывают на человека вредное воздействие и вызывает ожоги кожи и глаз.
Нужно отметить, что деление ультрафиолетового спектра на перечисленные области условно, так как свойства ультрафиолетовых лучей, характерные для одной области спектра, присущи частично и соседним областям, хотя и в меньшей степени.
2.5. Видимое излучение.
Практически все представители животного мира обладают способностью что-то «видеть». Человеческий глаз реагирует только на крошечную часть диапазона электромагнитных излучений. Именно эта область и называется видимой . Принято, что для человеческого глаза диапазон видимых длин волн занимает промежуток от 380 до 780 нм . Однако не для всех животных и насекомых эта область является видимой. Например, пчёлы могут видеть в ближней ультрафиолетовой области. Это даёт им возможность ощутить различия в цветах, недоступных человеческому зрению. Реакция человеческого глаза и мозга на разные длины волн и интенсивность света различается в диапазоне 380 – 780 нм и это дает ощущения, которые называются цветом, текстурой, прозрачностью и т. д. Белый свет можно создать смесью всей последовательности монохроматических излучений видимой части спектра, т.е. смесью отдельных цветов (Рис. 1.2.5). Что касается человеческого глаза, то возможна такая комбинация отдельных монохроматических излучений, когда только создаётся впечатление белого света, хотя он может и не быть таким по спектральному составу.
 |
Рис. 1.2.5 – Разложение «белого» видимого света на спектральные составляющие с различными длинами волн от красного (К) до фиолетового (Ф).
Цвет и его происхождение занимали воображение многих великих естествоиспытателей. Однако лишь И.Ньютону удалось разработать основы теории цвета. В 1672 г. Ньютон экспериментально показал, что проходящий через стеклянную призму пучок белого света разлагается в спектр, состоящий из большого числа цветов (от красного до фиолетового), которые в местах перехода постепенно меняются один на другой. Эти цвета являются составляющими, а не видоизменениями белого света. Рис. 1.2.5 иллюстрирует это хорошо знакомое свойство прозрачных материалов и света. Объяснение экспериментальных наблюдений Ньютона с призмой заключается в том факте, что свет всех длин волн проходит с одной и той же скоростью только в пустоте – вакууме. Однако в любой другой среде свет разных длин волн распространяется с разной скоростью. В результате этого может происходить разделение волн. Разложение средой белого света на разные цвета, или, что равнозначно, на разные длины волн, называется дисперсией. Тем самым удобно подразделить видимый диапазон в соответствии с различной реакцией на цвет, вызванной в человеческом глазе, на семь интервалов, простирающихся от самой длинной до самой короткой длины волны. Эти интервалы соответствуют красному, оранжевому, желтому, зеленому, голубому, синему и фиолетовому цвету.
Поскольку при разложении призмой видимого (белого) света в непрерывный спектр в последнем цвета плавно переходят один в другой, то точно определить границы каждого цвета и связать их с определенной длиной волны затруднительно. Но приблизительно они выглядят так:
фиолетовый – 380…440 нм ;
синий – 440…480 нм ;
голубой – 480…510нм ;
зеленый – 510…550 нм ;
желто-зеленый – 550…575 нм ;
желтый – 575…585 нм ;
оранжевый – 585…620 нм ;
красный – 620…780 нм .
Электромагнитные излучения с длиной волны более 700 нм и менее 400 нм практически уже не воспринимаются глазом и поэтому достаточно часто в популярной литературе именно в этом диапазоне задают пределы видимых излучений, что не соответствует действительному положению.
Случай нормальной дисперсии представлен на рис. 1.2.5. Он наблюдается для бесцветной прозрачной среды. Этот вид дисперсии называется нормальной в связи с тем, что красный свет (наибольшая длина волны) имеет самую высокую скорость и наименьшую дисперсию, а фиолетовый свет (самая короткая длина волны) имеет самую низкую скорость и наибольшую дисперсию. Между красным и фиолетовым последовательно размещаются другие цвета. Более точно – дисперсия видимого света с длиной волны изменяется приблизительно по закону 1/λ 3 . По этой причине самые короткие длины волн обладают наибольшей дисперсией (1/λ 3 возрастает) и большой степенью ее изменения при малых вариациях (функция 1/λ 3 нелинейна по λ) по сравнению с длинными волнами. Следует упомянуть, что иной тип разделения света по длинам волн, называемый аномальной дисперсией, наблюдается в цветной среде. В области спектра, в которой происходит поглощение света, при аномальной дисперсии самые длинные волны имеют большую дисперсию по сравнению с короткими. Следовательно, последовательность цветов в соответствии с рис. 1.2.5 не соблюдается. Видимый свет может также вызвать многие химические реакции.
Подробно механизм восприятия видимых излучений изложен в §4.
2.6. Инфракрасное излучение.
Инфракрасные лучи – невидимые, они не воспринимаются человеческим глазом. Обнаружить их присутствие и действие можно лишь различными косвенными способами. Существование излучения за красной областью видимого спектра было открыто ещё в 1800 г. Уильямом Гершелем. Он заметил, что помещенный в спектр солнечного света зачерненный термометр обнаруживает значительное повышение температуры. Этот эксперимент раскрыл, что в природе существуют невидимые волны, с длиной волны больше, чем красные, и это излучение стало известно под названием инфракрасного. Разумеется, воздействия инфракрасного излучения было известно с давних времен. Ведь инфракрасное излучение, вызванное пламенем костра, было одним из явлений, оказавших наибольшее влияние на развитие человечества. Ближние инфракрасные лучи, прилегающие к длинноволновому окончанию видимой части спектра, могут быть зарегистрированы фотографическим способом. Инфракрасная фотография используется начиная с 1925 года, когда были получены сенсибилизаторы, очувствляющие фотографическую эмульсию к инфракрасной области спектра. Диапазон энергии инфракрасного излучения занимает широкую область, начиная с низкоэнергетической стороны видимого спектра, т.е. реально инфракрасная область лежит за пределами красной части видимого спектра, начиная с λ= 760 нм (темно-красная линия калия), и распространяется далее, в сторону увеличения длин волн. Область от λ=760 нм до λ=3500 нм является областью практических применений инфракрасных излучений.
Существуют различные способы получения изображения в инфракрасных лучах: с помощью электронно-оптических преобразователей, способы, основанные на свойствах инфракрасных лучей гасить фосфоресценцию, водействовать на фотографический слой и оказывать тепловое действие.
Исходя из теории фотохимических реакций, можно предположить, что фотография в инфракрасных лучах, основанная на сенсибилизации фотографических материалов, вряд ли осуществима в лучах с длиной волны более 2000 нм.
Инфракрасное излучение вызывает тепловые эффекты, которые могут механическим или химическим путем изменять материалы, в то время как фотохимические механизмы редко приводят к таким изменениям. При воздействии инфракрасного излучения на дерево, стекло и керамику в них происходят такие механические изменения, как сжатие, растрескивание и сушка. Не стоит упоминать о тех огромных повреждениях, которые может вызвать инфракрасное излучение на предметах из воска. Если происходят химические изменения, то обычно они являются косвенным результатом инфракрасного излучения. Если химическая реакция уже протекает, то независимо от того, медленная она или быстрая, тепло от воздействия инфракрасного излучения всегда будет ускорять реакцию. Пожелтение пленок природного лака может быть прямым результатом воздействия инфракрасного излучения. Однако пленки искусственного лака обычно не чувствительны к инфракрасному излучению.
Инфракрасное излучение используется в инфракрасной фотографии, которая является важным методом проведения исследований произведений искусства в музеях, художественных галереях. В ряде случаев инфракрасные лучи могут проникать сквозь зрительно непрозрачные лаки и тонкие пленки краски и с помощью электронно-оптических преобразователей, термовизионной аппаратуры, а также инфракрасной фотографии выявлять подкрашивание, рисунки или подправленные участки. Т.е. инфракрасное излучение можно использовать для просмотра изображений через непрозрачные пленки поскольку оно является более длинноволновым по сравнению с видимым излучением. При этом в пленке лака инфракрасное излучение рассеивается маленькими частицами значительно меньше, чем видимый свет. Поэтому инфракрасные лучи могут проникать сквозь верхние слои и преодолевать их непрозрачность. Становится возможным наблюдать детали рисунка в слое краски, которая потемнела от старого лака и грязи. Иногда таким способом можно обнаружить подделки, поскольку нижний слой краски отличается от того, что находится на поверхности.
Фотографический способ фиксации изображения, образованного инфракрасными лучами, основан на некоторых свойствах инфракрасных излучений:
1. Инфракрасные лучи менее подвержены рассеянию в атмосфере, как и вообще в мутных средах. Они лучше проходят сквозь воздушную дымку и легкий туман по сравнению с лучами видимого света. Это дает возможность производить съемку объектов, находящихся на большом удалении, преодолевая воздушную дымку.
2. Поглощение и отражение инфракрасных лучей иное, чем лучей видимой области спектра. Поэтому многие объекты, кажущиеся по окраске и яркости одинаковыми в видимом свете, на фотографическом снимке, полученном в инфракрасных лучах, отличаются совершенно другим распределением тонов. Это позволяет обнаружить много интересных и важных особенностей снятого объекта. Например, хлорофилл, содержащийся в живой зелени листвы и травы, сильно поглощает коротковолновые видимые лучи и отражает большую часть инфракрасных лучей. Кроме того, поглощая ультрафио-
летовые лучи, хлорофилл флуоресцирует в инфракрасной области. Вследствие этого на фотографиях, сделанных на инфрахроматической пленке с применением красного светофильтра, зелень выходит неестественно белой, а голубое небо –темным. Многие краски, кажущиеся на глаз очень яркими, из-за почти полного поглощения ими инфракрасных лучей получаются на инфрахроматической пленке почти черными.
3. Инфракрасные лучи способны проникать через непрозрачные для видимого света среды. Кожа человека, тонкие слои дерева, эбонита, темные оболочки насекомых и растений и др. прозрачны для инфракрасных лучей.
Кровеносные сосуды хорошо видны через кожу, которая прозрачна для инфракрасных лучей.
4. Поскольку инфракрасные лучи невидимые, то съемка при освещении только инфракрасным светом, по существу, является съемкой в темноте. Такая фото- или киносъемка бывает необходима случаях, требующих темновой адаптации глаз, а также при всевозможных психологических исследованиях.
В настоящее время киносъемка в инфракрасных лучах применяется как в научной кинематографии, так и в производстве кинофильмов для решения некоторых изобразительных задач, для съемки «днем под ночь», для создания комбинированных кадров на фоне инфраэкрана – метод «блуждающей маски» и др.
Мощное инфракрасное излучение некоторых моделей осветительных приборов затрудняет работу персонала съёмочной группы из-за большого количества выделяемого тепла.
2.7.Виды спектров
Спектры источников света получаются при разложении их излучения по длинам волн (l ) спектральными приборами и характеризуются функцией распределения энергии испускаемого света в зависимости от длины волны. Излучение лучистого потока по спектру излучений может происходить с одной длиной волны, с несколькими длинами волн, а также непрерывно по отдельным участкам или по всей области оптического спектра излучений.
Монохроматическое (от греч. mόnos – один, единый и chrốma – цвет) излучение – это излучение с одной частотой или длиной волны. Излучение в интервале длин волн до 10 нм называется однородным. Совокупность монохроматических или однородных излучений образует спектр .
Различают сплошные (непрерывные), полосатые, линейчатые и смешанные спектры. Сплошными (непрерывными) спектрами называются такие, в которых монохроматические составляющие заполняют без разрывов интервал длин волн, в пределах которого происходит излучение. Такой спектр характерен для ламп накаливания (рис.1.2.6) и других тепловых излучателей.
Рис. 1.2.6 – Сплошной спектр ламп накаливания
Рис. 1.2.7 – Линейчатый спектр из монохроматических излучений
Рис. 1.2.8 - Смешанный спектр люминесцентной лампы KinoFlo КF55
Рис. 1.2.9 - Сложный спектр люминесцентной лампы KinoFlo Green
Линейчатые спектры состоят из отдельных, не примыкающих друг к другу монохроматических излучений (рис. 1.2.7), а смешанные содержат комбинацию спектров (рис.1.2.8). В полосатых спектрах монохроматические составляющие образуют дискретные группы (полосы) в виде множества близко расположенных линий. Этот вид излучений ещё называют сложным (рис.1.2.9). Полосатые, линейчатые и смешанные спектры характерны для дуговых и газоразрядных источников света.
Из всего спектра излучений источников света только видимый свет, воздействуя на светочувствительные элементы глаза, вызывает зрительное ощущение. Однородные, монохроматические видимые излучения, попадая в глаз, вызывают ощущение света определенного цвета.
Система световых величин
Нечеткое представление о тех или иных световых величинах часто является причиной серьезных ошибок, которые допускают специалисты при проектировании и эксплуатации светотехнических комплексов.
Знание световых величин необходимо студентам и профессионалам, работающим на теле-, видео- или киностудиях, и даже любителям, снимающим домашнее видео. Это поможет правильно ориентироваться в изобилии источников света, светофильтров, осветительных приборов, разобраться с функциями видеокамер, связанными со светочувствительностью, контрастностью и цветовоспроизведением.
Поскольку световые величины, являющихся численной характеристикой световых излучений, происходят от энергетических фотометрических величин, то их целесообразно рассматривать в совокупности, основываясь на первичности последних. Фотометрическими называют такие величины и единицы, которые характеризуют оптическое излучение. Термин "фотометрия" образован из двух греческих слов: "фос" - свет и" метрео" - измеряю, и означает световые измерения. Различают энергетические фотометрические и редуцированные фотометрические системы величин.
Энергетические величины – характеризуют излучение безотносительно к его воздействию на какой-либо приемник излучения. Такие энергетические величины как лучистая энергия (W e ) и лучистый поток (F e ) были рассмотрены в предыдущем разделе.Они выражаются в единицах, образованных на основе единицы энергии (Джоуль ), a в их обозначениях используется дополнительный индекс «е » (W e , F e , I e , Е e , L e ).
Редуцированные, или эффективные фотометрические величины характеризуют излучение, падающее на заданный селективный приемник излучения. Если в качестве такого приемника служит глаз человека, то полученные величины называют "световыми" , а их совокупность - "системой световых величин". В буквенных обозначенияхсветовых величин можно встретить индекс «v».
Схема формирования системы световых величин на основе энегетических представлена на рис. 1.3.1.
Рис. 1.3.1 – Схема формирования системы световых величин
Каждая из световых величин величин имеет свою энергетическую первооснову, из которой они получены:
· Световой поток F ( F v ,Ф v )– первооснова лучистый поток (поток излучения) F e (Ф e )
· Сила света I (I v ) – энергетическая сила излучения (сила излучения) I e
· Освещенность Е (E v ) – энергетическая освещенность (облученность) Е e
· Яркость L (L v )– энергетическая яркость L e
Эти и другие основные энергетические и световые величины сведены в таблицу в конце раздела. Ниже будут подробно рассмотрены основные световые величины, используемые в практике телеоператора.
Похожая информация.
>> Дисперсия света. Спектральный состав света
- Солнечный летний день. И вдруг на небе появилась тучка, пошел дождик, который будто бы «не замечает», что солнце продолжает светить. Такой дождь в народе называют слепым. Дождик еще не успел закончиться, а на небе уже засияла разноцветная радуга (рис. 3.45). Почему она появилась? Ответ вы узнаете из следующего параграфа.
Pиc. 3.45. Явление, подобное радуге, можно наблюдать в брызгах фонтана или водопада
1. Изучаем разложение белого света в спектр
Оказывается, что и в лабораторных условиях можно наблюдать удивительное явление, подобное радуге. Для этого направим узкий пучок белого света на стеклянную призму (рис. 3.46). Проходя сквозь призму, пучок белого света преломляется, и на экране образуется радужная полоска - спектр.
Появление спектра объясняется тем, что пучок белого света представляет собой совокупность световых пучков разных цветов, а световые пучки разных цветов распространяются в одной и той же среде с разной скоростью.
- Зависимость скорости распространения пучка света в определенной среде от цвета пучка называют дисперсией света.
Обычно пучки света, имеющие меньшую скорость распространения, преломляются больше.
Рис. 3.46 Разложение белого света в спектр при прохождении сквозь стеклянную призму Сильнее всего преломляются фиолетовые лучи, слабее всего - красные
Рис. 3.47 Некоторые дополнительные цвета
Например, в средах, с которыми вы знакомитесь в школе, фиолетовые пучки имеют меньшую скорость , чем красные, и, значит, преломляются сильнее. Кстати, именно поэтому полоска фиолетового цвета в спектре расположена ниже красной (рис. 3.46).
Сравним рис. 3.45 и 3.46: цвета радуги - это и есть цвета спектра, что не удивительно, так как на самом деле радуга - это огромный спектр солнечного света. Мириады маленьких капелек воды (помните, что радуга всегда образовывается во время или после дождя?), действуя вместе подобно множеству «призм», преломляют белый солнечный свет и создают разноцветную дугу.
2. Характеризуем цвета
В спектре обычно выделяют семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Световые пучки двух разных спектральных цветов в случае наложения друг на друга образуют другие цвета. Это явление называют наложением спектральных цветов . Так, направив на экран пучки оранжевого и зеленого цветов таким образом, чтобы они перекрывали друг друга, получим на экране желтый цвет.
Некоторые спектральные цвета в случае наложения друг на друга образуют белый цвет. Такие пары спектральных цветов называют дополнительными (рис. 3.47). На рисунке цвета участков А и Б являются дополнительными, так как они дополняют друг друга до белого цвета.
Особое же значение для нашего зрения имеют три основных спектралъных цвета: красный, зеленый и синий. Накладывая эти три цвета друг на друга в разных пропорциях, можно получать различные цвета и оттенки (рис. 3.48). При этом зеленый, красный и синий цвета нельзя получить комбинацией других цветов спектра.
На наложении трех основных спектральных цветов в разных пропорциях основывается, например, цветное телевидение . Если вы посмотрите на экран цветного телевизора через лупу, то увидите, что изображение состоит из мелких объектов красного, зеленого и синего цветов.
Рис. 3.48 Основные цвета спектра - зеленый, красный, синий
Рис. 3.49. Листья растения, освещенного синим светом, кажутся нам практически черными
3. Выясняем почему мир разноцветный
Зная, что белый свет является сложным, можно объяснить, почему окружающий мир, освещенный лишь одним источником белого света - Солнцем,- мы видим разноцветным.
Как вы уже знаете, свет частично отражается от физических тел, частично преломляется и частично поглощается ими, причем эти процессы зависят от оптических свойств материала, из которого состоят тела, и от цвета падающего светового пучка.
Белая поверхность отражает одинаково лучи всех цветов. Поэтому альбомный лист, освещенный источником белого света, кажется нам белым. Зеленая трава, освещенная тем же источником, отражает преимущественно лучи зеленого цвета, а остальные поглощает. Красные лепестки тюльпанов отражают в основном лучи красного цвета, желтые лепестки подсолнуха - желтого.
Синий свет, направленный на зеленую листву растений, почти целиком поглотится листвой, так как такая листва отражает преимущественно зеленые лучи , а другие - поглощает. Значит, листва, освещенная синим светом, будет казаться нам практически черной (рис. 3.49). Если же, например, осветить синим светом белую бумагу, то она покажется нам синей, так как белая бумага отражает лучи всех цветов, в том числе и синие. А вот черная шерсть кота поглощает лучи всех цветов, поэтому, каким бы светом мы его ни осветили, кот все равно будет казаться черным.
- Подводим итоги
Зависимость скорости распространения пучка света в определенной среде от цвета пучка называют дисперсией света. В результате дисперсии белый свет, прошедший, например, сквозь призму, образует спектр, т.е. оказывается разложенным на семь спектральных цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый).
В случае наложения двух разных спектральных цветов образуются другие цвета.
Благодаря тому что разные тела по-разному отражают, преломляют и поглощают свет, мы видим окружающий мир разноцветным.
- Контрольные вопросы
1. Что называют дисперсией света?
2. В чем причина дисперсии света?
3. Какие природные явления можно объяснить дисперсией света?
4. Объясните, что означает выражение «белый свет - сложный свет»?
5. Какие цвета называют дополнительными?
6. Назовите свойства основных цветов спектра.
7. Свет какого цвета отражает зеленый виноград?
- Упражнения
1. Свет какого цвета проходит сквозь синее стекло? поглощается им?
2. Какими будут казаться красные буквы на белой бумаге, если смотреть на них сквозь зеленое стекло? Каким при этом будет казаться цвет бумаги?
3. Через стекло какого цвета нельзя увидеть текст, написанный фиолетовыми чернилами на белой бумаге?
4. В воде распространяются пучки света красного, оранжевого и голубого цветов. Скорость распространения какого из пучков будет большей?
- Экспериментальные задания
1. Наполните неглубокий сосуд водой и поставьте его возле стены. На дно сосуда поместите плоское зеркало под тупым углом ко дну. Зеркало должно быть целиком погружено в воду. Направьте на него пучок света - на стене появится «солнечный зайчик». Внимательно рассмотрите его и объясните явление, которое наблюдается.
2. Проведите опыт по наложению разных цветов. Для этого следует вырезать из плотной бумаги несколько кругов диаметром 15 см. Один из кругов разделите на три одинаковых сектора. Первый сектор закрасьте красным цветом, второй - синим, третий - зеленым. Остальные круги разделите на сектора разного размера и закрасьте любыми разными цветами. Поочередно насадите каждый круг на острие шариковой ручки и раскрутите его. Опишите и объясните свои наблюдения.
- Физика и техника в Украине
Открытое акционерное общество «СЭЛМИ» (Сумские Электронные Микроскопы) начало свою производственную деятельность в 1959 году. Это предприятие является бесспорным лидером на территории СНГ по производству приборов для измерений.
Одним из образцов продукции объединения «СЭЛМИ» является спектрофотометр (см. рисунок). Этот прибор предназначен для анализа содержания тяжелых металлов, вредных веществ (цинк, свинец, медь, кадмий, ртуть) в продуктах питания и пищевом сырье, а также в природной воде, образцах грунта и т. п. Чувствительность спектрофотометра очень высока. Скажем, прибор сможет определить наличие 0,005 мг ртути в литре воды.
Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. - X.: Издательство «Ранок», 2007. - 192 с.: ил.
Реальное излучение содержит в себе не одну определенную частоту колебаний, а некоторый набор различных частот, называемый спектром или спектральным составом данного излучения. Излучение называется монохроматическим, если оно содержит очень узкий интервал частот (или длин волн ). В видимой области монохроматическое излучение вызывает световое ощущение определенного цвета; например, излучение, охватывающее интервал длин волн от 0,55 до 0,56 мкм, воспринимается как зеленый цвет. Чем уже интервал частот данного излучения, тем более монохроматическим оно является. Формула (1.2) относится к идеально монохроматическому излучению, содержащему одну частоту колебаний.
Раскаленные твердые и жидкие тела испускают непрерывный (или сплошной) спектр электромагнитных волн очень широкого интервала частот. Светящиеся разреженные газы испускают линейчатый спектр, состоящий из отдельных монохроматических излучений, называемых спектральными линиями; каждая спектральная линия характеризуется определенной частотой колебаний (или длиной волны), расположенной в середине охватываемого ею узкого интервала частот. Если источниками излучения являются не отдельные (изолированные, свободные) атомы, а молекулы газа, то спектр состоит из полос (полосатый спектр), каждая полоса охватывает более широкий непрерывный Интервал длин волн, чем спектральная линия.
Линейчатый (атомный) спектр каждого вещества является характерным для пего; благодаря этому возможен спектральный анализ, т. е. определение химического состава вещества по длинам волн спектральных линий испускаемого им излучения.
Допустим, что электромагнитная волна распространяется вдоль некоторой прямой, которую будем называть лучом. Можно интересоваться изменением вектора в определенной точке луча с течением
времени; возможно, что в. этой точке изменяется не только величина вектора как это следует из формулы (1.2), но и ориентировка вектора в пространстве. Далее можно зафиксировать величину и направление вектора в различных точках луча, но в определенный момент времени. Если окажется, что в различных точках вдоль луча все векторы лежат в одной плоскости, то излучение называется плоскополяризованным или линейно-поляризованным; такое излучение дает источник, который в процессе излучения сохраняет плоскость колебаний. Если же плоскость колебаний источника волны со временем изменяется, то вектор в волне не лежит в определенной плоскости и излучение не будет плоскополяризованным. В частности, можно получить волну, в которой вектор равномерно вращается вокруг луча. Если же вектор изменяет свою ориентировку вокруг луча совершенно беспорядочно, то излучение называется естественным. Такое излучение получается от светящихся твердых, жидких и газообразных тел, у которых плоскости, колебаний элементарных источников излечения - атомов и молекул - ориентированы в пространстве беспорядочно.
Таким образом, простейшим излучением является монохроматическая пласкополяризованная волна. Плоскость, в которой лежат вектор и вектор направления распространения волны, называется плоскостью колебаний плоскость, перпендикулярная плоскости колебаний (т. е. плоскость, в которой лежит вектор Н), называется плоскостью поляризации.
Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме есть одна из важнейших констант физики и равна
В других средах она меньше к определяется по формуле (см. ч. III, § 29)
где соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости среды.
При переходе излучения из одной среды в другую частота колебаний в волне сохраняется, но длина волны К изменяется; обычно, если это не оговорено, К обозначает длину волны в вакууме.
Выше указывалось, что видимое излучение (которое мы называем светом) охватывает длины волн от 400 до при специальной тренировке глаз может воспринимать свет длиной волны от 320 до 900 нм. Более широкий интервал длин волн от 1 см до , охватывающий также ультрафиолетовую и инфракрасную области, называется оптическим излучением.
Ударение в английском языке
10 слов с ударением на 1 слог
Закон Ома для замкнутой цепи и неоднородного участка цепи