可視光。 波長範囲を降順に並べます 可視光線の波長範囲は何ですか

1873 年に遡ると、有名な英国の物理学者 D.K. マクスウェルは、波の中で起こるプロセスを説明する一般理論を作成し、それは渦擾乱の形で提示されました。 その後、彼の理論計算のほとんどが見事に確認されました。 現在では、その分野自体が量子物理学のプロセスの観点から考慮され始めたため、それらは拡大しました。 同時に、可視光線も電磁波の一種に過ぎないことが示唆されました。 2009 年に、これは物理学者によって最終的に証明されました (光束の磁気成分が測定されました)。 他の品種との主な違いは波長です。

私たちは皆、光に慣れており、それが当然のことだと考えており、光の波長は何なのか、光とは何なのかなど、自分自身に疑問を抱くことはめったにありません。聖書でさえ、神は天地創造の初日に光を創造したと述べています。 これは、すべての生き物にとってこれが重要であることを間接的に示しています。 可視光は、目で直接検出できる電磁的な性質の放射線です。 ただし、視覚器官は波のスペクトル全体を記録するのではなく、特定の間隔のみを記録します。下限は約 380 nm、上限は 780 nm です。 なぜ「およそ」なのでしょうか？ 視覚感度は人によって異なり、これらの限界はおおよその値であるためです。 全スペクトルは非常に広大であるため、人間の可視光はわずか 0.04% です。

2 次元の座標を頭の中で想像すると、横軸は光の波長をナノメートル単位で示し、縦軸は目の感度を示します。 したがって、波は 780 で始まり 380 で終わります。ピークは 555 nm に達します。 10nm～380nmの範囲に位置し、赤外線は780nm～1mmに位置します。 紫外線、可視光、赤外線の全範囲が光スペクトルですが、これはすべてが肉眼で見えるという意味ではありません。 光の波長は人間にとって最も重要な特性であり、色を識別できるのは光の波長のおかげです。 波のピーク (555 nm) で色合いを捉えるのが最も簡単ですが、エッジの青と赤の領域ではより困難になります。 したがって、目の受容体の感受性が異なるため、派生的な色合いを決定する際に人々の間で意見の相違が生じることがあります。 興味深いことに、555 nm は最もはっきりと見える緑色のスペクトルです。 草や葉が緑色なのは偶然でしょうか？ ちなみに、携帯電話（またはデジタルカメラ）のカメラを家電製品（テレビ、チューナーなど）のリモコンのLEDにかざすと、赤外線の一部が見えます。

赤色光の波長は700nm、つまり可視領域のほぼ端に相当します。 この範囲の従来の 10 単位の放射線は、緑色 (555 nm) の 1 単位として目で検出されることになります。 しかし、560 nm から 590 nm の範囲の黄色光の波長は波のピークに近いため、人間の目で色合いを判断する際の誤りはあまり一般的ではありません。

さまざまな色に加えて、生活の中で白に遭遇することもよくあります。 実際、スペクトルには白は存在しません。 3つの基本色を混ぜ合わせて得られます。 虹の7色をすべて同じ明るさで混ぜ合わせると、真っ白になると信じられています。 同時に、通常はそれらのうちの少なくとも 1 つが優勢であり、それによって特定の色合いが追加されます。 もっと簡単に、赤、青、緑の 3 色だけを混ぜることもできます。 白い点を表示できる 3 つの電極を備えた光線管に基づいたテレビ画面の存在は、このことの直接の証拠となります。

電磁スペクトルは、電波などの非常に低いエネルギー周波数からガンマ線などの非常に高い周波数までの電磁放射のすべての周波数または波長の範囲を表します。 光は人間の目に見える電磁放射の一部であり、可視光と呼ばれます。

太陽光線は可視光のスペクトルよりもはるかに広く、地球上の生命を維持するのに必要な赤外線、可視光、紫外線（UV）の波長範囲を含む完全なスペクトルとして説明されます。

人間の目は、赤外線と紫外線の間に位置し、波長が短い可視光にのみ反応します。 可視光の波長はわずか 400 ～ 700 nm (ナノメートル、10 億分の 1 メートル) です。

太陽光がプリズムを通して屈折すると、光の可視スペクトルには、赤、オレンジ、黄、緑、シアン、藍、紫の 7 つの色の帯域が含まれます。

白が虹の色でできていることを最初に発見したのはアイザック・ニュートンで、1666年に太陽光線を狭いスリットからプリズムを通して壁に当て、目に見えるすべての色を作り出しました。

可視光応用

長年にわたって、照明業界は、太陽放射の特性を模倣する電気的および人工的な光源を急速に開発してきました。

1960 年代、科学者たちは、人間、動物、植物の健康に必要な紫外スペクトルと可視スペクトルを含む、完全な自然光に似た光を放射する光源を表すために「フルスペクトル照明」という用語を作りました。

家庭やオフィスの人工照明には、ハロゲンランプに関連する均一レベルの放射エネルギーを備えた光源のパワーを波長の関数として表す連続スペクトルパワー分布の自然光が含まれます。

可視光は、電波、赤外線、紫外線、X線、マイクロ波などの電磁放射線（EM）の一部です。 一般に、可視光はほとんどの人間の目で視覚的に検出できるものとして定義されます。

スペクトルは一般に、波長が短くなり、エネルギーと周波数が増加する順に 7 つの帯域に分割されます。 一般的な名称は、電波、マイクロ波、赤外線 (IR)、可視光線、紫外線 (UV)、X 線、およびガンマ線を表します。

可視光の波長は、赤外線 (IR) と紫外線 (UV) の間の電磁スペクトルの範囲にあります。

色とは何ですか

おそらく可視光の最も重要な特性は次のとおりです。 何色なのかの説明。 色は人間の目に不可欠な特性であり人工物です。 奇妙なことに、物体には色が「ありません」。それは見る人の頭の中にのみ存在します。 私たちの目には網膜を形成する特殊な細胞が含まれており、この狭い周波数帯域の波長に同調する受信機として機能します。

ベテルギウス星

スターリゲル

また、各元素は吸収スペクトルと呼ばれる特定の波長の光を吸収するため、天文学者はどの物体が何でできているかを知ることができます。 元素の吸収スペクトルを知ることで、天文学者は分光器を使用して、星、ガス、塵の雲、その他の遠方の天体の化学組成を決定できます。

可視光は、私たちが目で認識できる、つまり見ることができる電磁放射のスペクトルの部分のエネルギーです。 それはとても簡単です。

可視光の波長

そして今、それはさらに困難です。 スペクトルの可視領域の光の波長は 380 ～ 780 nm の範囲にあります。 それはどういう意味ですか？ これは、これらの波が非常に短く高周波であることを意味し、「nm」はナノメートルです。 1 ナノメートルは 10 -9 メートルに相当します。 人間の言葉で言えば、これは 10 億分の 1 メートルです。 つまり、1 メートルは 10 デシメートル、100 センチメートル、1,000 ミリメートル、または... 注意してください! 10億ナノメートル.

可視光スペクトル内で色をどのように見るか

私たちの目は、これらの小さな波を認識できるだけでなく、スペクトル内の波の長さを区別することもできます。 これが私たちが色を光の可視スペクトルの一部として見る方法です。 光の三原色の一つである赤色光の波長は約650nmです。 緑色 (2 番目のメイン) - 約 510 nm。 そして最後に、3 番目は青です - 475 nm (またはそこら)。 太陽からの可視光線は、この3色が混ざり合った一種のカクテルです。

なぜ空は青く、草は緑なのでしょうか？

実際、これらは 1 つの質問ではなく 2 つの質問です。 したがって、2 つの異なる、しかし関連する答えを提供します。 私たちが正午に澄んだ空色を見ることができるのは、光の短波長が大気中のガス分子と衝突するときに長波長よりも効率的に散乱されるためです。 したがって、私たちが空に見ている青さは、大気の分子によって何度も散乱され、反射された青い光です。

しかし、日の出や日の入り時には、空が赤みを帯びることがあります。 はい、これは起こります、信じてください。 これは、太陽が地平線に近いとき、光は太陽が天頂にあるときよりも、はるかに密度の高い（そして塵の多い）大気層を通って、私たちに届くまでに長い距離を移動する必要があるためです。 短い波はすべて吸収され、スペクトルの赤い部分を担う長い波に満足する必要があります。

しかし、草の場合は少し異なります。 緑色を除くすべての波長を吸収するため、緑色に見えます。 彼女は緑のものが好きではないので、私たちの目に緑を反射させます。 同じ理由で、どんな物体にも独自の色があります。私たちは光のスペクトルのうち、吸収できなかった部分を見ます。 黒い物体は何も反射せずにすべての波長を吸収するため黒く見えますが、反対に白い物体は光の可視スペクトル全体を反射します。 これは、黒が白よりも太陽の下ではるかに熱くなる理由も説明します。

空は青く、草は緑で、犬は人間の友達です

そして、スペクトルの可視領域の向こうには何があるのでしょうか?

波が短くなるにつれて、色は赤、青、紫と変化し、最終的には可視光が消えます。 しかし、光自体は消えず、紫外線と呼ばれるスペクトルの領域に移動しました。 私たちは光のスペクトルのこの部分をもはや認識しませんが、蛍光灯、ある種の LED、およびあらゆる種類のクールな暗闇で光る物を光らせるのはこの部分です。 次に X 線とガンマ線が続きますが、これらにはまったく対処しない方がよいでしょう。

可視光スペクトルのもう一方の端、つまり赤色が終わるところでは、光よりも熱である赤外線放射が始まります。 それはあなたを揚げるかもしれません。 次に、マイクロ波放射 (卵にとって非常に危険)、そしてさらに、私たちがかつて電波と呼んでいたものが登場します。 その長さはすでにセンチメートル、メートル、さらにはキロメートルで測定されています。

そして、これらすべてが照明とどのように関係するのでしょうか?

非常に関連性があります！ 私たちは可視光のスペクトルとそれをどのように認識するかについて多くのことを学んできたため、照明機器メーカーは増え続けるニーズを満たすために品質の向上に常に取り組んでいます。 こうして、光が自然光とほとんど区別できない「フルスペクトル」ランプが登場しました。 光の色は、比較やマーケティングのギミックのために実際の数値を持つことができるようになりました。 さまざまなニーズに合わせて特別なランプが製造され始めました。たとえば、より良い成長と開花のために、より多くの紫外線とスペクトルの赤色領域からの光を与える室内植物の栽培用ランプ​​や、家庭に定着したさまざまなタイプの「加熱ランプ」です。 「AshotのShaurma」のヒーター、トースター、グリル。

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可視放射線、可視放射線応用
- 人間の目で認識される電磁波。 電磁放射線に対する人間の目の感度は放射線の波長 (周波数) に依存し、最大感度はスペクトルの緑色の部分の 555 nm (540 テラヘルツ) で発生します。 最大点から遠ざかるにつれて感度は徐々にゼロに低下するため、可視光線のスペクトル範囲の正確な境界を示すことは不可能です。 通常、380 ～ 400 nm (750 ～ 790 THz) の領域が短波境界、760 ～ 780 nm (385 ～ 395 THz) の領域が長波境界とみなされます。 これらの波長の電磁放射は、可視光、または単に光 (狭義の意味) とも呼ばれます。

可視放射線はまた、地球の大気によって実質的に吸収されない電磁放射線スペクトルの領域である「光学窓」にも当てはまります。 きれいな空気は、より長い波長の光（スペクトルの赤色側）よりも青色光をはるかに強く散乱するため、真昼の空は青く見えます。

多くの動物種は、人間の目には見えない、つまり可視範囲にない放射線を見ることができます。 たとえば、ミツバチや他の多くの昆虫は紫外線範囲の光を認識し、花の蜜を見つけるのに役立ちます。 昆虫によって受粉された植物は、紫外線スペクトルが明るい場合、繁殖の観点からより有利な立場にあります。 鳥は紫外線 (300 ～ 400 nm) も見ることができ、一部の種では、羽に、紫外線の中でのみ見える、配偶者を引き付けるための模様が付いています。

• 1. 歴史
• 2 可視放射線境界の特徴
• 3 可視スペクトル
• 4 こちらも参照
• 5 メモ

話

可視光線のスペクトルの最初の説明は、アイザック・ニュートンの著書「光学」とヨハン・ゲーテの著書「色彩の理論」の中で行われましたが、彼らよりも先に、ロジャー・ベーコンはコップ一杯の水の中で光学スペクトルを観察しました。 このわずか 4 世紀後、ニュートンはプリズムにおける光の分散を発見しました。

ニュートンは 1671 年に初めてスペクトル (ラテン語でスペクトル - 視覚、外観) という言葉を印刷物に使用し、彼の光学実験を説明しました。 彼は、光線がガラスプリズムの表面に対してある角度で当たると、光の一部が反射され、一部がガラスを通過して、色とりどりの縞模様が形成されることを観察しました。 科学者は、光はさまざまな色の粒子 (微粒子) の流れで構成されており、さまざまな色の粒子は透明な媒体中でさまざまな速度で移動すると示唆しました。 彼の仮定によれば、赤色の光は紫色よりも速く移動するため、赤色の光線は紫色の光線ほどプリズムによって偏向されませんでした。 このため、色の可視スペクトルが生じました。

ニュートンは光を赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫の7色に分けました。 彼は、色、音符、太陽系の物体、曜日の間に関連性があるという信念（古代ギリシャのソフィストに由来する）から 7 という数字を選びました。 人間の目はインディゴの周波数に比較的敏感であるため、青や紫と区別できない人もいます。 したがって、ニュートンの後、インディゴは独立した色ではなく、単に紫または青の色合いとみなされるべきであるとしばしば提案されました（ただし、それは依然として西洋の伝統のスペクトルに含まれています）。 ロシアの伝統では、インディゴは青に相当します。

ゲーテは、ニュートンとは異なり、スペクトルは光のさまざまな成分の重ね合わせから生じると信じていました。 広い光線を観察し、プリズムを通過すると、赤、黄、青のエッジがビームの端に現れ、その間の光は白色のままであり、これらの端を互いに十分に近づけるとスペクトルが現れることを発見しました。 。

可視光線のさまざまな色に対応する波長は、1801 年 11 月 12 日のトーマス ヤングによるベイカー講義で初めて提示されました。それらは、アイザック ニュートン自身が測定したニュートンリングのパラメータを波長に変換することによって得られました。 ニュートンは、プリズムによってスペクトルに分解された光の一部の目的の色に対応する平面上に置かれたレンズを通過させ、各色について実験を繰り返すことによってこれらのリングを取得しました: 30-31。 ユングは得られた波長を表の形にまとめ、フレンチインチ (1 インチ = 27.07 mm) で表し、ナノメートルに変換すると、その値はさまざまな色で受け入れられている現代の値によく対応します。 1821 年、ジョセフ フラウンホーファーは、回折格子を使用して太陽の可視光からスペクトル線を取得し、セオドライトで回折角を測定し、波長に変換することでスペクトル線の波長の測定を開始しました。 ユングと同様に、彼はそれらをナノメートルに変換したフレンチインチで表​​し、現代のものとは単位が39〜41で異なります。 したがって、すでに 19 世紀初頭には、数ナノメートルの精度で可視光線の波長を測定することが可能になりました。

19 世紀に紫外線と赤外線が発見されると、可視スペクトルの理解がより正確になりました。

19 世紀初頭には、トーマス ヤングとヘルマン フォン ヘルムホルツも可視光スペクトルと色覚の関係を調査しました。 彼らの色覚理論は、目の色を決定するために 3 つの異なるタイプの受容体を使用することを正しく示唆しました。

可視放射線境界の特徴

可視スペクトル

白色ビームがプリズム内で分解されると、異なる波長の放射線が異なる角度で屈折するスペクトルが形成されます。 スペクトルに含まれる色、つまり、ある波長の光（より正確には、非常に狭い範囲の波長）を使って得られる色を分光色といいます。 主なスペクトル色 (それぞれに独自の名前があります) と、これらの色の発光特性を表に示します。

こちらも参照

• スペクトルと補色

ノート

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可視放射線、可視放射線アプリケーション、可視放射線スケール、可視放射線は

可視放射線に関する情報

光のスペクトル組成

電磁放射のスペクトルの光学領域は、目に光として認識される不可視の紫外線放射 (波長 10 ～ 400 nm)、目に光として認識される可視光放射 (波長 400 ～ 750 nm)、および不可視の赤外線放射 (波長 740 nm) の 3 つのセクションで構成されます。 nm - 1-2 mm)。

目に影響を与え、色の感覚を引き起こす光放射は、単純（単色）と複雑に分けられます。 特定の波長の放射線を「放射線」といいます。 単色。

単純な放射線は他の色に分解できません。

スペクトルは一連の単色放射であり、それぞれが電磁振動の特定の波長に対応します。

白色光がプリズムによって連続スペクトルに分解されると、その中の色は徐々に相互に変化します。 一般に、特定の波長 (nm) 内では放射線が次の色を持つことが認められています。

390-440 – パープル

440-480 - ブルー

480-510 – ブルー

510-550 – グリーン

550-575 - 黄緑

575-585 - イエロー

585-620 – オレンジ

630-770 – 赤

人間の目は、波長約 555 nm の黄緑色の放射線に最も敏感です。

青紫 (波長 400 ～ 500 nm)、緑 (長さ 500 ～ 600 nm)、赤 (長さ 600 ～ 680 nm) の 3 つの放射線ゾーンがあります。 これらのスペクトルゾーンは、受眼器およびカラー写真フィルムの 3 層の主要なスペクトル感度のゾーンでもあります。 従来の光源から発せられる光、および非発光体から反射される光は、常に複雑なスペクトル構成を持っています。つまり、さまざまな単色放射の合計で構成されています。 光のスペクトル構成は照明の最も重要な特性です。 カラー写真材料で撮影する場合、光の透過率に直接影響します。

ニュートンは色の測定への第一歩を踏み出しました - 彼は色を色相に従って体系化し、 カラーサークル

さらに、ニュートンはさまざまな色の放射線を加える実験を行い、この概念を導入しました。 主要そして 追加色。 彼は、あらゆる色が青、緑、赤の 3 色の放射線の合計として得られることを実験的に確立し、それを彼が名付けました。 原色。 この記述は、色の方程式の基礎となり、色は 3 つの原色 (K、Z、S) の放射を特定の比率で合計したものとして表されます。

C = kK + zZ + sS、

どこ s、z、k –青、緑、赤の放射線の混合強度に対応する係数。 外国の文献では、これらの強度値はそれに応じて指定されています R, G, B.

カラーサークル- 色を色相に従って体系化するスキーム。 スペクトルでは、色は滑らかに相互に移行しますが、スペクトルには紫、ライラック、深紅の色調はありません。 同時に、紫の色には赤の存在がはっきりと感じられます。 したがって、アイザック・ニュートンは、すべての色調を互いの類似性に従って円内に配置しました。 ニュートンは、補色が互いに対向するように色を配置しました。 その後、カラーホイールが若干変更されました

(ゲーテのカラーホイール、マンセルのカラーホイールなど)、反対の色調の補色条件が満たされない場合。

と オストワルト色域の半身測色法の開発における次の段階は、CIE (国際照明委員会) のスケジュールでした。 この作成の必要性は、すべての飽和色が 3 原色から得られるわけではないという事実によって引き起こされました。 原色を追加して得られる一部の色は、純粋な分光色よりも彩度が低くなります。 そして、本当にあらゆる色を加法的な方法で取得するには、元の原色の彩度が 100% を超える、つまり分光色よりも彩度が高くなければなりません。 実際にはそのような色は存在しませんが、そのような色は数学的な抽象化として導入されました。 それらはそれぞれ X、Y、Z (赤、緑、青) と呼ばれていました。

実際、MKO チャートは、彩度 100% の色が配置される修正されたカラー ホイールです。 中心に向かうにつれて、彩度は 0 に下がります。CIE グラフは、さまざまな光源からの放射の色を示すためによく使用されます。

現在、MKO スケジュールに加えて、他の比色システムも使用されています。 研究室。 マグニチュード L色の明るさを決定し、 あ– 赤または緑の色調に近い色、 b– 青または黄色に近い色。

既存の表色系はいずれも、色覚の現象をすべて完全に反映しているわけではないことに注意してください。 したがって、比色システムは開発と改良を続けています。