Главная » Разное » Спектр что такое

Спектр что такое


СПЕКТР - это... Что такое СПЕКТР?

СПЕКТР, расположение ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, упорядоченное по длине ВОЛНЫ или по ЧАСТОТЕ. Спектр видимого света является последовательностью цветов (красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового). Каждый цвет соответствует различной длине волны. Спектр можно увидеть в радуге или, когда белый свет проходит сквозь призму. Явление, наблюдаемое, когда видимый свет проходит сквозь ДИФРАКЦИОННУЮ РЕШЕТКУ, создает непрерывный спектр, в котором присутствуют все длины волн (в пределах определенных границ). Спектры, состоящие из ярких линий или полос на темном фоне, называются спектрами испускания. Они возникают, когда вещество сильно нагревается или подвергается бомбардировке электронами. Спектры поглощения, состоящие из темных участков на ярком фоне, получаются, когда белый свет проходит сквозь полупрозрачную среду, которая поглощает некоторые частоты. Линейчатый спектр является спектром, в котором появляются только определенные длины волн, или «линии». Полосатый спектр состоит из линий, сгруппированных в полосы. Спектры испускания и поглощения индивидуальны для каждого вещества, поэтому их применяют для идентификации веществ в науке СПЕКТРОСКОПИИ. Спектры являются результатом переходов ЭЛЕКТРОНОВ между различными энергетическими уровнями в атомах или молекулах вещества, что приводит к испусканию или поглощению электромагнитного излучения.



Существуют два основных типа линечатого спектра: спектр испускания и спектр поглощения Испускание(А) является результатом возбуждения вещества, что заставляет электроны вещества перемещаться на более высокий энергетический уровень. Фотоны света испускаются тогда, когда электроны возвращаются к своему первоначальному состоянию. И наоборот, поглощение спектра (В)возникает, когда фотоны света поглощаются, поднимая электроны атома на более высокий энергетический уровень. Вещество, испускающее свет на определенной частоте, поглощает его на той же частоте. Когда белый свет проходит через вещество (С), можно увидеть поглощающий спектр — это непрерывный спектр (кроме темных линий) с длинами волн, которые вещество испускало бы, светясь само.

Научно-технический энциклопедический словарь.

Спектр - это... Что такое Спектр?

Спектр (лат. spectrum «виде́ние») в физике — распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Графическое представление такого распределения называется спектральной диаграммой [источник не указан 1230 дней]. Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр — спектр частот (или то же самое, что энергий квантов) электромагнитного излучения.

В научный обиход термин спектр ввёл Ньютон в 1671—1672 годах для обозначения многоцветной полосы, похожей на радугу, которая получается при прохождении солнечного луча через треугольную стеклянную призму.[1]

Исторические сведения

Исторически раньше всех прочих спектров было начато исследование оптических спектров. Первым был Исаак Ньютон, который в своём труде «Оптика», вышедшем в 1704 году, опубликовал результаты своих опытов разложения с помощью призмы белого света на отдельные компоненты различной цветности и преломляемости, то есть получил спектры солнечного излучения, и объяснил их природу, показав, что цвет есть собственное свойство света, а не вносятся призмой, как утверждал Роджер Бэкон в XIII веке. Фактически, Ньютон заложил основы оптической спектроскопии: в «Оптике» он описал все три используемых поныне метода разложения света — преломление, интерференцию и дифракцию, а его призма с коллиматором, щелью и линзой была первым спектроскопом.

Следующий этап наступил через 100 лет, когда Уильям Волластон в 1802 году наблюдал тёмные линии в солнечном спектре, но не придал своим наблюдениям значения. В 1814 году эти линии независимо обнаружил и подробно описал Фраунгофер (сейчас линии поглощения в солнечном спектре называются линиями Фраунгофера), но не смог объяснить их природу. Фраунгофер описал свыше 500 линий в солнечном спектре и отметил, что положение линии D близко к положению яркой жёлтой линии в спектре пламени.

В 1854 году Кирхгоф и Бунзен начали изучать спектры пламени, окрашенного парами металлических солей, и в результате ими были заложены основы спектрального анализа, первого из инструментальных спектральных методов — одних из самых мощных методов экспериментальной науки.

В 1859 году Кирхгоф опубликовал в журнале «Ежемесячные сообщения Берлинской академии наук» небольшую статью «О фраунгоферовых линиях». В ней он писал:

В связи с выполненным мною совместно с Бунзеном исследованием спектров окрашенных пламен, благодаря которому стало возможным определить качественный состав сложных смесей по виду их спектров в пламени паяльной лампы, я сделал некоторые наблюдения, приводящие к неожиданному выводу о происхождении фраунгоферовых линий и позволяющие по ним судить о вещественном составе атмосферы Солнца и, возможно, также ярких неподвижных звезд…

…окрашенные пламена, в спектрах которых наблюдаются светлые резкие линии, так ослабляют проходящие через них лучи того же света, что на месте светлых линий появляются темные, если только за пламенем находится источник света достаточно большой интенсивности, в спектре которого эти линии обычно отсутствуют. Я далее заключаю, что темные линии солнечного спектра, не обязанные своим появлением земной атмосфере, возникают из-за присутствия в раскаленной атмосфере Солнца таких веществ, которые в спектре пламени на том же самом месте дают светлые линии. Следует принять, что совпадающие с D светлые линии в спектре пламени всегда вызываются находящимся в нём натрием, поэтому темные линии D солнечного спектра позволяют заключить, что в атмосфере Солнца имеется натрий. Брюстер нашёл в спектре пламени селитры светлые линии на месте фраунгоферовых линий А, а, В; эти линии указывают на присутствие калия в солнечной атмосфере

Оптический линейчатый эмиссионный спектр азота

Примечательно, что эта работа Кирхгофа неожиданно приобрела и философское значение: ранее, в 1842 году, основоположник позитивизма и социологии Огюст Конт в качестве примера непознаваемого привёл именно химический состав Солнца и звёзд:

Мы понимаем, как определить их форму, расстояния до них, их массу и их движения, но мы никогда не сможем ничего узнать об их химическом и минералогическом составе

— Огюст Конт, «Курс позитивной философии», Книга II, Глава I (1842)

Работа Кирхгофа позволила объяснить природу фраунгоферовых линий в спектре Солнца и определить химический (или, точнее, элементный) состав его атмосферы.

Фактически, спектральный анализ открыл новую эпоху в развитии науки — исследование спектров как наблюдаемых наборов значений функции состояния объекта или системы оказалось чрезвычайно плодотворным и, в конечном итоге, привело к появлению квантовой механики: Планк пришёл к идее кванта в процессе работы над теорией спектра абсолютно чёрного тела.

В 1910 году были получены первые неэлектромагнитные спектры: Дж. Дж. Томсон получил первые масс-спектры, а затем в 1919 году Астон построил первый масс-спектрометр.

С середины XX века, с развитием радиотехники, получили развитие радиоспектроскопические, в первую очередь магнито-резонансные методы — спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия, являющаяся сейчас одним из основных методов установления и подтверждения пространственной структуры органических соединений), электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), циклотронного резонанса (ЦР), ферромагнитного (ФР) и антиферромагнитного резонанса (АФР).

Другим направлением спектральных исследований, связанным с развитием радиотехники, стала обработка и анализ первоначально звуковых, а потом и любых произвольных сигналов.

Типы спектров

По характеру распределения значений физической величины спектры могут быть дискретными (линейчатыми), непрерывными (сплошными), а также представлять комбинацию (наложение) дискретных и непрерывных спектров.

Примерами линейчатых спектров могут служить масс-спектры и спектры связанно-связанных электронных переходов атома; примерами непрерывных спектров — спектр электромагнитного излучения нагретого твердого тела и спектр свободно-свободных электронных переходов атома; примерами комбинированных спектров — спектры излучения звёзд, где на сплошной спектр фотосферы накладываются хромосферные линии поглощения или большинство звуковых спектров.

Другим критерием типизации спектров служат физические процессы, лежащие в основе их получения. Так, по типу взаимодействия излучения с материей, спектры делятся на эмиссионные (спектры излучения), адсорбционные (спектры поглощения) и спектры рассеивания.

Спектры произвольных сигналов: частотное и временное представления

В 1822 году Фурье, занимавшийся теорией распространения тепла в твёрдом теле, опубликовал работу «Аналитическая теория тепла», сыгравшую значительную роль в последующей истории математики. В этой работе он описал метод разделения переменных (преобразование Фурье), основанный на представлении функций тригонометрическими рядами (ряды Фурье). Фурье также сделал попытку доказать возможность разложения в тригонометрический ряд любой произвольной функции, и, хоть его попытка оказалась неудачна, она, фактически, стала основой современной цифровой обработки сигналов.

Оптические спектры, например, Ньютоновский, количественно описываются функцией зависимости интенсивности излучения от его длины волны или, что эквивалентно, от частоты , то есть функция задана на частотной области (frequency domain). Частотное разложение в этом случае выполняется анализатором спектроскопа — призмой или дифракционной решеткой.

В случае акустики или аналоговых электрических сигналов ситуация другая: результатом измерения является функция зависимости интенсивности от времени , то есть эта функция задана на временной области (time domain). Но, как известно, звуковой сигнал является суперпозицией звуковых колебаний различных частот, то есть такой сигнал можно представить и в виде «классического» спектра, описываемого .

Именно преобразование Фурье однозначно определяет соответствие между и и лежит в основе Фурье-спектроскопии.

Другие значения термина

Математика

В математике употребляются термины спектр оператора, спектр матрицы и спектр кольца. В приложениях теории графов к задачам математической химии используется понятие спектр графа.

Также существует кепстр — спектр спектра.

Фармакология

В фармакологии употребляется термин «спектр действия» препарата или медикамента.

Физика элементарных частиц

В физике элементарных частиц употребляются такие термины как:

См. также

Примечания

Литература

  • Вавилов С. И. Принципы и гипотезы оптики Ньютона. Собрание сочинений. — М.: Изд-во АН СССР, 1956. — Т. 3.
  • Тарасов К. И. Спектральные приборы. — Л.: Машиностроение, 1968.
  • Gustav Kirchhoff, Robert Bunsen. Chemical Analysis by Observation of Spectra / Engl. translation from Annalen der Physik und der Chemie (Poggendorff), Vol. 110 (1860).

Ссылки

Урок 19. излучение и спектры - Физика - 11 класс

Излучение и спектры

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Тепловое излучение – это излучение нагретых тел.

Электролюминесценция – это свечение, сопровождающее разряд в газе.

Катодолюминесценция – свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами.

Хемилюминесценция – свечение, происходящее за счёт выделения энергии при некоторых химических реакциях.

Фотолюминесценция – свечение тела непосредственно под действием падающего на него излучения.

Спектральная плотность потока излучения $I(\nu)$ – это интенсивность излучения, приходящегося на единичный интервал частот.

Спектральные аппараты – оптические приборы, в которых осуществляется разложение электромагнитного излучения оптического диапазона на монохроматические составляющие.

Спектры испускания – это совокупность частот или длин волн, которые содержатся в излучении какого-либо вещества.

Непрерывный (или сплошной) спектр – это спектр, в котором представлены волны всех длин волн в данном диапазоне.

Линейчатый спектр – это спектр, представляющий собой цветные линии различной яркости, разделённые широкими тёмными полосами.

Полосатый спектр – это спектр, состоящий из отдельных полос, разделённых тёмными промежутками.

Тёмные линии на фоне непрерывного спектра – это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения.

Спектральный анализ – метод определения химического состава вещества по его спектру.

Низкочастотные волны – электромагнитные волны, с частотой до 100 кГц.

Радиоволны – электромагнитные волны, с длиной волны больше 1 мм и меньше 3 км.

Инфракрасное излучение – излучение с частотами в диапазоне от $3\cdot 10^{11}$ до $3,75\cdot 10^{14}$ Гц.

Видимое излучение – часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом с частотой от $4\cdot 10^{14}$ до $8\cdot 10^{14}$ Гц.

Ультрафиолетовое излучение – излучение с частотой от $8\cdot 10^{14}$ до $3\cdot 10^{16}$ Гц.

Рентгеновские лучи – излучение с частотой от $3\cdot 10^{16}$ до $3\cdot 10^{20}$ Гц.

Гамма-лучи – излучение с очень малой длиной волны – от $10^{-8}$ до $10^{-11}$ см.

Лабораторная работа «Наблюдение сплошного и линейчатого спектров»

что это? Отвечаем на вопрос. Его определение и применение

Статья раскрывает понятие «спектр»: что такое, каких бывает видов, где применяется. Описываются видимый и недоступный человеческому глазу диапазоны электромагнитных колебаний. Показаны области жизни, которые развиваются благодаря науке о спектрах – спектроскопии.

Видимый человеку мир

Человеческий глаз – чудо природы, вершина эволюции. Все виды живых существ воспринимают мир по-своему. Нам же досталась роль зрителей. Психологи утверждают, что до девяноста процентов информации наш мозг воспринимает через цвета и оттенки. Так как зрение настолько важно, стоит ответить на вопрос: "Спектр – что такое и какую роль играет в жизни человека?" Наверняка даже самые маленькие читатели слышали, простую считалочку про радугу: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Первые буквы этого нехитрого выражения подсказывают порядок названий цветов. Таким образом, большинству людей доступны цвета с красного по фиолетовый. Все, что воспринимает человеческий глаз, является сочетанием и освещением этих оттенков. Однако мы видим не все части спектра. Нам доступен только видимый диапазон. Он так называется именно потому, что глаза нашего вида, homo sapiens, его воспринимают. Примечательно, что некоторые люди видят немного больше – например, в ближней инфракрасной или ультрафиолетовой области. Говорят, что первое чаще доступно женщинам, а второе – мужчинам.

Понятие спектра

Итак, распределение значения некоторой величины - спектр. Что такое это понятие, сейчас разберемся. Допустим, из магазина человек приносит много продуктов. Самый легкий из них – куриное яйцо, самый тяжелый – тушка курицы. Спектр масс принесенных покупок лежит между этими двумя пределами. И если мы взвесим каждый продукт по отдельности и составим таблицу, сколько и какой массы находится в сумке, мы получим полный спектр масс.

Электромагнитный спектр

Но чаще всего имеется в виду другой аспект понятия «спектр». Что такое подразумевается под этим, раскроем ниже. Нашим миром правят электромагнитные волны. Об их природе можно говорить часами, однако не будем отвлекаться. Напомним только то, что они порождаются движущимися заряженными частицами. Шкала электромагнитных волн включает гораздо больше, чем спектр цветов, которые способны видеть наши глаза. Радиоволны, инфракрасное излучение, ультрафиолет, рентген и уж тем более гамма-излучение – все это недоступно нашему непосредственному восприятию. Представьте, если бы человек был способен зафиксировать, «увидеть», например, вай-фай, или сигнал радио в машине, или температуру тела. Кажется невероятным, что это возможно. Мир был бы совсем другим, умей люди такое. Однако есть на нашей планете существа, которые воспринимают окружающее пространство именно так, например змеи или тараканы.

Виды спектра

Наверняка многие, прочитав предыдущий абзац, спросят себя: "Спектр – что такое? Неужели только электромагнитные волны?" Ответ прост: нет. То, о чем пойдет речь ниже, имеет некоторое отношение к статистике, но пусть читатель не пугается, ибо ничего сложного не предполагается. Итак, если есть любая величина, которая способна принимать некоторые дискретные значения в нижних и верхних пределах, то для нее возможен спектр. Что это может оказаться за величина, совершенно не важно. Она даже необязательно должна быть исчисляемой типа размера или объема. Это может показаться невероятным, но в повседневности подобное встречается на каждом шагу. Мама готовит хорошо сорок три блюда – это ее кулинарный спектр. Ребенок читает от двух до десяти книг в месяц – это спектр количества прочитанных книг. А вот все прочитанные печатные издания определяют спектр знаний человека. Папа пьет только вишневый и арбузный соки, и это его спектр напитков. Как можно увидеть, понятие применяется весьма широко. Даже если человек стоит перед прилавком с мороженым, то это – спектр его выбора. Не говоря о ежедневных вариантах действий, обусловленных личным опытом и моралью.

Виды оптического спектра

Говоря об электромагнитных волнах, мы затронули такое понятие, как спектр цветов. Однако все далеко не так просто. Обычный цвет предмета определяет, какой длины волны фотон отражается от его поверхности. Но любое твердое тело обладает, помимо внешних граней, еще и внутренней структурой, которая скрыта в его объеме. Именно спектры помогают ее определить. Но в данном случае колеблются не фотоны, а частицы самого вещества. И эти колебания, вернее их спектр, сообщает все о связях внутри структуры. Увидеть или каким-то образом зафиксировать такую информацию без специальных приборов невозможно.

Применение оптических спектров

Однако область применения этих спектров поистине безгранична. Существует отдельная отрасль физического знания, посвященная их изучению и применению. Биология, кристаллография, ядерная энергетика, освоение и изучение космоса не смогли бы достичь современного уровня, не будь у человечества замечательного способа исследовать мир – спектроскопии. Даже медицина знает примеры использования такого инструмента, как спектр. Определение химического состава крови и плазмы подскажет, каких именно элементов не хватает в организме. Можно многие заболевания выявлять на ранних стадиях. Особенно важно это для рака и рассеянного склероза.

Полосатые и линейчатые спектры

Если солнечный свет проходит через стеклянную призму либо дифракционную решетку, тогда появляется хорошо известный всем непрерывный спектр (рисунок 1).

Рисунок 1. Непрерывный спектр

Определение 1

Спектр называют непрерывным, поскольку в нем есть все длины волн видимого диапазона, начиная от красной границы и заканчивая фиолетовой. Для нас непрерывный спектр предстает в виде разноцветной сплошной полосы.

Непрерывный спектр существует не только в солнечном излучении, но и, к примеру, в свете электрической лампы. Как оказалось, любое твердое и жидкое тело (и даже плотный газ), нагретое до высокой температуры, дает излучение непрерывного спектра.

Ситуация меняется при наблюдении свечения разреженных газов. Спектр перестает быть непрерывным, так как в нем возникают разрывы, которые увеличиваются по мере разрежения газа. В предельном случае чрезмерно разреженного атомарного газа спектр превращается в линейчатый, то есть состоящий из отдельных довольно тонких линий.

Рассмотрим 2 вида линейчатых спектров излучения: испускания и поглощения.

Спектр испускания

Допустим, газ состоит из атомов какого-то химического элемента и разрежен настолько, что атомы практически не взаимодействуют друг с другом. Раскладывая в спектр излучение данного газа (нагретого до довольно высокой температуры), мы наблюдаем примерно такую картину, как на рисунке 2.

Рисунок 2. Линейчатый спектр испускания

Определение 2

Данный линейчатый спектр, который образован тонкими изолированными цветными линиями, называют спектром испускания.

Всякий атомарный разреженный газ издает свет с линейчатым спектром. Кроме того, для всякого химического элемента спектр испускания уникальный, поскольку играет роль «удостоверения личности» данного элемента. Набор линий спектра испускания однозначно говорит, какой химический элемент перед нами.

Так как газ разрежен и атомы слабо взаимодействуют друг с другом, делаем заключение, что свет излучают атомы сами по себе. Поэтому атом характеризуется дискретным, строго определенным набором длин волн испускаемого света. Каждый химический элемент, как мы уже отметили, имеет свой набор.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Спектр поглощения

Атомы испускают свет, переходя из возбужденного состояния в основное. Однако вещество может не только испускать, но и поглощать свет. Атом, поглощий свет, совершает обратный процесс – преобразуется из основного состояния в возбужденное.

Вновь рассмотрим разреженный атомарный газ, но уже в холодном состоянии (то есть при довольно низкой температуре). Свечения газа происходить не будет, поскольку в не нагретом состоянии газ не излучает свет, атомов в возбужденном состоянии оказывается для этого очень мало.

Если сквозь холодный газ проходит свет с непрерывным спектром, тогда появляется картина, как на рисунке 3.

Рисунок 3. Линейчатый спектр поглощения

Определение 3

На фоне непрерывного спектра ниспадающего света возникают темные линии, образующие так называемый спектр поглощения.

Откуда эти линии появляются?

Под воздействием ниспадающего света атомы газа преобразуются в возбужденное состояние. Причем для возбуждения атомов пригодны не любые длины волн, а только некоторые, строго определенные для этой разновидности газа. Как раз эти длины волн газ и «забирает себе» из света.

Необходимо отметить, что газ изымает из непрерывного спектра точно те самые длины волн, которые издает сам! Темные линии в спектре поглощения газа точно соответствуют ярким линиям его спектра излучения. На рисунке 4 сопоставляются спектры испускания и поглощения разреженных паров натрия.

Рисунок 4. Спектры поглощения и испускания для паров натрия

Совпадение линий впечатляет, не так ли?

Рассматривая спектры поглощения и испускания, ученые-физики XIX в. сделали вывод, что атом – это делимая частица и имеет некоторую внутреннюю структуру. На чем-то же должен работать механизм излучения и поглощения света внутри атома!

Помимо этого, уникальность атомных спектров означает то, что данный механизм различается у атомов различных химических элементов. Значит, атомы различных химических элементов должны отличаться по своей внутренней структуре.

Спектральный анализ

Определение 4

Применение линейчатых спектров как уникальных «паспортов» химических элементов заложено в спектральном анализе – методе исследования химического состава вещества по его спектру.

Идея спектрального анализа несложная: спектр излучения анализируемого вещества сопоставляется с эталонными спектрами химических элементов, после чего делается заключение о наличии или отсутствии того или иного химического элемента в этом веществе. При определенных обстоятельствах методом спектрального анализа определяют качественный и количественный состав химического элемента.

В конце наблюдения разных спектров появились новые химические элементы.

Первыми такими элементами были цезий и рубидий. Они были названы по цвету линий своего спектра (в спектре цезия ярко выражены 2 линии небесно-синего цвета, по-латыни называемого “caesius”; рубидий, в свою очередь, испускает 2 характерные линии рубинового цвета).

В 1868-м г. в спектре солнечного света ученые обнаружены линии, не соответствующие ни одному из открытых на то время химических элементов. Новый элемент назвали гелием (от греческого “гелиос” означает “солнце”). В дальнейшем гелий обнаружили в атмосфере Земли.

Нужно отметить, что спектральный анализ излучения Солнца и звёзд показал: все входящие в их состав элементы имеются и на планете Земля. Таким образом, оказалось, что все объекты нашей Вселенной собраны из одного и того же химического набора.

Что такое свет, цвет и спектральные цвета

Как всякая волна, свет излучается и поглощается физическими телами. Свет излучается нагретыми или иначе находящимися в возбужденном состоянии телами и веществами.

Как физическое явление, Свет изучается в физике, в разделе оптика. Причем Свет это не одиночная волна с определенными характеристиками, а поток волн, разной длины и частоты.

Из школьного курса физики мы знаем, что как всякие другие волны, свет может быть разложен на составляющие его волны при помощи дифракционной решетки (дифракция) или при помощи призмы (дисперсия). После такого разложения мы получаем спектр волн разной длины, при этом большой участок этого спектра будет невидим человеческим глазом.

Дифракционный и дисперсионный спектры имеют некоторые различия.

Дифракция, это явление отклонения от прямолинейного направления движения волны при прохождении ее через препятствия (щель, отверстие, стержень), размер которого соизмеримы с длиной волны. В случае дифракции, мы получаем картинку, имеющую несколько максимумов, не растянутую ни в какой из областей спектра (нормальный дифракционный спектр).

Нормальный дифракционный спектр равномерный во всех областях и располагается в порядке возрастания длин волн.

Дисперсия это физическое явление, связанное с распространением волн разной длины с разной скоростью в данном веществе. Коэффициент, полученный в результате таких опытов, называют коэффициентом преломления среды.

Дисперсионный спектр сильно сжат в области волн имеющих большую длину, и сильно растянут в области волн имеющих меньшую длину волны. Дисперсионный спектр располагается в порядке убывания длин волн.

Видимая часть спектра называется оптическим диапазоном спектра.

Цвет и спектральные цвета

Что такое цвет? Физика дает следующий ответ на этот вопрос: Цвет, это качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения, и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. [1.1]

Индивидуальное восприятие цвета определяется его спектральным составом, а также цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света и не светящимися объектами. [1.1]

В непрерывном световом спектре, в котором одни цвета плавно переходят в другие так, что определить точно границы каждого цвета и связь его с определенной длиной волны сложно принято различать следующие цвета в зависимости от длины волны [3.1]:

№ п/п Название цвета
Длина волны (нм)
От До
1 Фиолетовый 380 440
2 Синий 440 480
3 Голубой 480 510
4 Зеленый 510 550
5 Желто-зеленый 550 575
6 Желтый 575 585
7 Оранжевый 585 620
8 Красный 620 780

Диапазон волн от 0 нм до 380 нм, принято считать невидимым и называть ультрафиолетовой областью оптического излучения.

Диапазон волн от 780 нм до 1 мм, принято считать невидимым и называть инфракрасной областью оптического излучения.

Непрерывный оптический спектр

На рисунке 1 приведен главный максимум дифракционного цветового спектра.

Органы зрения живых существ воспринимают свет, отраженный от физических объектов и предметов. Цвет предмета, воспринимаемый органами зрения будет соответствовать длинам волн, отражаемых данными объектами. На пример, листва нам кажется зеленой по тому, что зеленую составляющую спектра лист отражает, а все другие составляющие, наоборот, поглощает. Или другой пример: апельсин оранжевый, по тому, что именно оранжевая составляющая светового спектра отражается апельсином.

Чувствительность органов зрения живых существ не постоянна в зоне видимого светового спектра. Для человека, на пример, на основании данных [3.2] чувствительность органов зрения приведена на Рисунке 2.

Спектральная чувствительность палочкового зрения (рисунок 2, кривая 2 — глаз адаптирован к ночным яркостям) характеризует работу глаза при столь малом количестве света, что его не хватает даже для частичного возбуждения колбочек. Кривая относительной спектральной чувствительности глаза имеет максимум на длине волны в 507 нм.

Для глаза, адаптированного к дневным яркостям V(λ) (рисунок 2, кривая 1), на длинах волн 510 нм и 610 нм характерно двукратное снижение чувствительности. Если же глаз адаптирован к ночным яркостям V’(λ) (рисунок 2, кривая 2), то снижение чувствительности в два раза наблюдается на длинах волн 455 нм. и 550 нм.

Рисунок 2. Относительная спектральная чувствительность глаза человека

Максимумы на кривых 1 и 2 на рисунке 2, равные единице, относительны. Дело в том, что палочковый аппарат ночного зрения человека намного чувствительнее, и для восприятия предельно малого светового сигнала (например, едва видимой точки на темном фоне) палочкам необходима примерно в пятьсот раз меньшая мощность, чем колбочкам. При этом палочки, действующие при периферическом (боковом) зрении, не позволяют определить цвета точки, в то время как колбочки, фиксирующие точку при прямом зрении, дают возможность увидеть и ее цвет [3.3].

Кроме этого, чувствительность человеческого глаза неодинакова к разным цветовым компонентам света. Чувствительность максимальна при 555 нм (желто-зеленый свет) и сводится к минимуму при более длинных (красный свет) и коротких (синий свет) длинах волн. Чувствительность человеческого глаза к воздействию красного излучения (650 нм) составляет всего 10% от максимальной чувствительности. Иными словами, чтобы добиться ощущения той же яркости, что и у желто-зеленого света, интенсивность красного света должна быть в десять раз больше [4.1].

Если соединить видимые красный и синий диапазон спектра, то мы получим цветовой круг Рисунок 3. Цветовой круг это способ представления непрерывности цветовых переходов в видимой части спектра. Сектора круга окрашены в различные цветовые тона, размещенные в порядке расположения спектральных цветов, причем пурпурный цвет связывает крайние красный и фиолетовый цвета.

Рисунок 3. Цветовой круг и триады цветов, дающие при смешивании белый цвет.

Цветовой круг впервые был предложен Исааком Ньютоном в 1704 году. Цветовой круг имеет большое значение для понимания законов смешивания спектральных цветов. Так на пример, вершины треугольника, вписанного в цветовой круг, однозначно указывают на триады цветов, которые при смешивании дадут белый цвет.

Рисунок 4. Цветовое поле видимого спектра.

В общем случае, оттенки цветов получаемые при смешивании простых спектральных цветов представлены на Рисунке 4.

Не спектральные цвета и смешивание цвета

Для восприятия цвета очень важно такое явление, как метамерия, особенности глаза и психики. [1.2]. Метамерия, это свойство зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать ощущение одинакового цвета. Иначе метамерией можно назвать восприятие двух окрашенных образцов одинаково окрашенными под одним источником освещения, но различно окрашенными под другим источником освещения. Это можно объяснить разными спектральными характеристиками источников освещения и разными наполняющими цветами в красочных покрытиях рассматриваемых образцов.

Физиологически метамерия зрения основана на строении периферического отдела зрительного анализатора биологического объекта. В соответствии с теорией происхождения видов, предки человека получили органы зрения от рыб. Эта гипотеза получила в настоящее время, как множество подтверждений, так и не меньшее число опровержений.

У человека, как и у карпа, роль периферического отдела зрительного анализатора выполняет сетчатка, в которой за восприятие цвета отвечают особые клетки, называемые колбочками.

В общем случае, можно создать такие условия, при которых пучок оранжевого спектрального цвета, пучок оранжевого не спектрального цвета (полученный смешением желтого и красного спектральных цветов) и пучок пурпурного не спектрального цвета (полученный смешением синего и красного спектральных цветов) могут восприниматься зрительным анализатором наблюдателя, как пучки одинакового цвета.

Однако если пропустить эти три пучка через дисперсионную призму, то мы получим:

Для оранжевого спектрального цвета: одну полоску, соответствующую длине волны первичного светового пучка.

Для оранжевого не спектрального цвета (полученного смешением желтого и красного спектральных цветов): две полоски, соответствующие длинам волн составляющих желтого и красного спектральных цветов первичного светового пучка.

Для пурпурного не спектрального цвета (полученного смешением синего и красного спектральных цветов): две полоски, соответствующие длинам волн составляющих синего и красного спектральных цветов первичного светового пучка.

В общем случае, результирующие цвета получаемые при смешивании цветов иллюстрирует Рисунок 5.

Рисунок 5. Результирующие цвета, получаемые при смешивании спектральных цветов

Данное наблюдение представляется мне важным при создании цвета красителя для окрашивания насадки.

Теории восприятия цвета

На сегодняшний день, существуют несколько теорий восприятия цвета. Пожалуй, самой распространенной из них является Трехкомпонентная теория, предложенная тремя авторами: М.В. Ломоносовым, Т. Юнгом и Г. Гельмгольцем. Согласно этой теории, в органе зрения человека существуют три цветоощущающих аппарата: красный, зеленый и синий. Каждый из них возбуждается в большей или меньшей степени, в зависимости от длины волны излучения. Затем возбуждения суммируются аналогично тому, как это происходит при суммируемом смешении цветов. Суммарное возбуждение ощущается человеком как тот или иной цвет. В своей работе «Цветовое зрение» авторы Л.Н. Миронова, И.Д. Григорьевич отмечают: «...Трехкомпонентная теория хорошо объясняет важнейшие закономерности цветового зрения: адаптацию, индукцию, цветовую слепоту, спектральную чувствительность глаза, зависимость цвета от яркости и другие, Однако, следует заметить, что в наше время известны факты, свидетельствующие о более сложной картине функционирования органа зрения...» [2.1].

Другой, очень распространенной и имеющей множество подтверждений, теорией является теория оппонентных цветов Э. Геринга. Геринг выдвинул предположение, что в колбочках сетчатки могут существовать три вида гипотетических веществ: бело-черные, красно-зеленые и желто-синие. Световой поток влечет их разрушение (одни световые лучи) с образованием белого, красного или желтого цветов или синтез (другие световые лучи) чорного, зеленого или синего цвета. Геринг предполагал, что имеются четыре основных цвета красный, желтый, зеленый и синий, и что они попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмов зелено-красного механизма и желто-синего механизма. Постулировался также третий оппонентный механизм для ахроматически дополнительных цветов белого и черного. Из-за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары «оппонентными цветами». Из его теории следует, что не может быть таких цветов, как зеленовато-красный и синевато-желтый. Таким образом, теория оппонентных цветов постулирует наличие антагонистических цветоспецифических нейронных механизмов. Например, если такой нейрон возбуждается под действием зеленого светового стимула, то красный стимул должен вызывать его торможение. Предложенные Герингом оппонентные механизмы получили частичное подтверждение после того, как научились регистрировать активность нервных клеток, непосредственно связанных с рецепторами. Так, у некоторых позвоночных, обладающих цветовым зрением, были обнаружены красно-зеленые и желто-синие горизонтальные клетки. У клеток красно-зеленого канала мембранный потенциал покоя изменяется и клетка гиперполяризуется, если на ее рецептивное поле падает свет спектра 400-600 нм, и деполяризуется при подаче стимула с длиной волны больше 600 нм. Клетки желто-синего канала гиперполяризуются при действии света с длиной волны меньше 530 нм и деполяризуются в интервале 530-620 нм.

Множество проводимых исследований подтвердили предположения этих двух теорий, так например колбочки у приматов существуют всего трех типов: воспринимающие цвет в фиолетово-синей, зелено-жёлтой, в желто-красной частях спектра. Каждый вид колбочек интегрирует поступающую лучистую энергию в довольно широком диапазоне длин волн, и диапазоны чувствительности трех видов колбочек перекрываются, различаясь лишь диаграммой величины чувствительности.

Человеческое зрение, таким образом, является трёхстимульным анализатором, то есть спектральные характеристики цвета выражаются всего в трех значениях. Если сравниваемые потоки излучения с разным спектральным составом производят на колбочки одинаковое действие, цвета воспринимаются как одинаковые.

В животном мире известны четырёх- и даже пятистимульные цветовые анализаторы, так что цвета, воспринимаемые человеком одинаковыми, животным могут казаться разными так, хищные птицы видят следы грызунов на тропинках к норам исключительно благодаря ультрафиолетовой люминисценции компонентов их мочи.

Характеристика органов зрения карпа

Как уже говорилось выше, в соответствии с теорией происхождения видов, предок человека унаследовал органы зрения от низших позвоночных, или от рыб, что вызывает большое сомнение у некоторых, уважаемых в научных кругах, авторов [5]:

«...Если принять как факт, что цветовое зрение мы унаследовали от низших позвоночных (рыб), что доказывается анатомическим, физиологическим, химическим и структурным сходством строения сетчатки, то эволюцию цветового зрения следует изучать не на приматах, а начиная с рыб. Тогда рассуждения об эволюции цветового зрения от протонопии до тритонопии (С.В.Кравков) нельзя признать обоснованной. Ведь уже у карпа имеются все три типа колбочек и даже детекторов оппонентного типа, хотя и находятся эти детекторные клетки еще в самой сетчатке, а не в латеральном коленчатом теле, как у приматов и человека (Пэдхем Ч., Сондерс Ж., 1978). Хотя карп обладает повышенной чувствительностью в красно-оранжевой, а не зелено-желтой области спектра, диапазоны частот реагирования рецепторов карпа и человека почти не различаются по ширине.

Таким образом, эволюция цветового анализатора шла параллельно с развитием анатомических и функциональных отделов центральной нервной системы (промежуточного, среднего мозга, коры), по „вертикали“, а не в сторону дифференциации цветочувствительных клеток периферического отдела анализатора (колбочек сетчатки), по горизонтали. Сохранение (даже небольшое расширение) диапазона чувствительности при усовершенствовании структуры цветового анализатора в ходе наземной эволюции высших позвоночных свидетельствует, что цвет играл существенную роль в их жизнедеятельности. Но только у той биологической линии, которая привела к возникновению человека. О центральном значении цветоразличения для человека свидетельствует хотя бы тот факт, что все 6,5 миллиона колбочек как у карпа, так и у человека, располагаются в фовеа-центральной зрительной ямке, области максимально четкого зрения ...».

Далее автор делает вывод [5]: «...Итак, мы видели, что для видов, значительно уступающих человеку в психическом развитии (растения, насекомые, рыбы, пресмыкающиеся, птицы), цвет не отделим от функций размножения, питания и выживания, т.е. от всего биологического цикла ...».

Из сказанного становится ясным, что максимум цветового восприятия карпа обыкновенного лежит в красно-оранжевой области светового спектра, что находит свое подтверждение в большом количестве работ других авторов.

Автор считает, что диапазон чувствительности в области видимого спектра карпа обыкновенного и человека почти не различается по ширине, что противоречит данным некоторых других источников.

Автор подчеркивает подобность строения органов зрения карпа и человека не только качественно: «...колбочки как у карпа, так и у человека располагаются в фовеа-центральной зрительной ямке» но и количественно: «все 6,5 миллиона колбочек как у карпа, так и у человека...».

Кроме этого, автор считает функцию распознания цвета, в частности карпом, не отделимой от функций размножения, питания и выживания, то есть от всего биологического цикла. Это пожалуй самый ценный для нас вывод, для нас — рыбаков, осуществляющих ловлю этой умной рыбы, маскируя насадку под привлекающую ее, рыбу, пищу.

Справедливости ради, нужно отметить, что в результате биофизических исследований органов зрения рыб, пресноводных, пресмыкающихся, приматов, человека, были получены другие, очень интересные факты, способные поставить под сомнение приведенные выше заключения.

Так на пример, в своей статье «О зрении животных», опубликованной в электронном журнале «LiveJournal» некий Евгений [6], приводит интересные факты, касающиеся возможностей органов зрения различных животных, птиц, рыб, ссылаясь на результаты научных исследований, опубликованные в научных изданиях. Так на пример, относительно золотых рыбок, относящихся к карповидным, Евгений пишет: «... 14. Золотые рыбки — тетрахроматы и видят длины волн от 300 нм (и даже ниже) до примерно 730 нм — то есть весь человеческий диапазон, плюс хороший кусок ультрафиолета, плюс пограничную с инфракрасным область... ». Ссылаясь на статью известных биологов Shozo Yohoyama, Huan Zhang, Z. Bernhard Radlwimmer, Nathan S. Blow «Adaptive Evolution of Color Vision of the Commoran Coclacanth (Latimeria Chalumnae)» [6.1], опубликованную в 26 марта 1999 года в Ню-Йорке, и перепечатанную журналом «Evolution» в мае 1999 года, Евгений пишет: «...15. Латимерия (целакант) — древняя, долгое время считавшаяся вымершей рыба, обитающая на глубине около 200 м. Света там почти нет, а те его остатки, что все-таки туда просачиваются — исключительно синие. Тем не менее, она тоже обладает цветным зрением, с нашей точки зрения весьма уникальным. Латимерия — дихромат, но все богатство воспринимаемой ею гаммы укладывается, по нашим меркам, в почти неотличимые оттенки синего в узеньком диапазоне длин волн возле 480 нм. Максимумы цветового восприятия её рецепторов отстоят друг от друга всего на 7 нанометров: 478 и 485 нм. ...». Относительно карпа обыкновенного, ссылаясь на статью [6.2] «The eyes of the common carp and Nile tilapia are sensitive to near-infrared» японских авторов Taro MATSUMOTO and Gunzo KAWAMURA, Евгений пишет: «...16. Обыкновенный карп может видеть в ближнем инфракрасном диапазоне (865 нм) — там же, где работают пульты управления телевизором и где рассеяние света в воде и воздухе существенно ниже».

Учитывая эти данные, мы можем усомниться в утверждении о равенстве ширины светового спектра воспринимаемого органами зрения карпа и человека.

Интересным представляется мнение А.М. Черноризова, высказанное им в его докторской диссертации на тему «Нейронные механизмы цветового зрения».

Проведя опыты на речном карпе, Carpio Cyprims L.; на 13 карпах in vivo (живых карпах) и более чем 200 карпах in vitro, и проанализировав другие, известные ему работы, автор пришел к заключению [7.1]: «...Исследование и моделирование процессов передачи информации о цвете в нейронных сетях зрительной системы является одной из главных задач психофизиологии цветовосприятия в рамках современной психофизиологии как науки о нейронных механизмах психических процессов и состояний. Адекватной экспериментальной моделью для этого является сетчатка глаза, которая по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминает мозг (Jasper, Raynauld, 1975; Хьюбел, 1990). На уровне нервных элементов сетчатки осуществляется переход от кодирования цвета цо принципам трехкомпонентной теории Ломоносова-Юнга-Гельмгольца (слой фоторецепторов) к кодированию цвета по принципам теории оппонентных цветов Геринга (слой горизонтальных и биполярных клеток). В сетчатке происходит формирование цветооппонентных („красно-зеленых“, RG-типа; „сине-желтых“, YB-типа) и ахроматических (нецветооппонентных „яркостных“, В-типа, и „темновых“, D-типа) нейронных систем, которые, по нашим данным, обладают разной функцией в процессе цветокодирования. ...».

Далее автор отмечает [7.1]: "...В поведенческих опытах Wolf (1925) показано, что рыбы из одного с карпом семейства Cyprinidae могут различать до 20 различных цветов в диапазоне от 340 до 760 нм. При этом рыбы отличают пурпурный цвет (смесь синего и красного спектральных излучений) от любого другого цвета. Hamburger (1926) выявил существование дополнительных цветов для рыб {Phoxinus laevisAG, семейство Cyprinidae), а также способность отличать белый цвет от какого-либо спектрального цвета. Таким образом, всю гамму цветов для рыб, как и для человека, можно представить в виде замкнутой круговой диаграммы (круга Ньютона) (Herter, 1953). Herter (1953) констатировал явления одновременного и последовательного яркостного и цветового контрастов для цветового зрения рыб. Horio (1938) в опытах на карпах показал, что при различении зрительных стимулов рыбы чаще ориентируются на цвет, чем на форму. Способность рыб, в частности, карпа, правильно оценивать цвет предметов независимо от условий освещения (константность восприятия цвета) продемонстрирована в поведенческих и Электрофизиологических исследованиях (Oyama, Jitsumori, 1974; Диментман и др., 1975; Максимова и др., 1975; Crawford et.al., 1990). Наконец, цветовое зрение рыб, как и у человека, трихроматично. На это указывают данные микроспектрофотометрических, нейрофизиологических и поведенческих экспериментов (для обзора см.: Измайлов и др., 1989).

Имеются данные о наличии в сетчатке костистых рыб фоторецепторов с пиком чувствительности в ультрафиолетовой области спектра (Neumeyer, Arnold, 1989). Не ясна роль этих рецепторов в цветовом зрении рыб ввиду того, что оптическая система камерного глаза этих животных не пропускает ультрафиолетовые лучи. Однако, имеются данные о влиянии активности рецепторов этого типа в различение цветов в синей области спектра (400-480 нм) (Neumeyer, Arnold, 1989).

У рыб и амфибий хорошо развита система ретино-тектальных зрительных проекций, что обусловливает сложный характер обработки цветового сигнала уже на уровне нейрональных структур сетчатки. В этой ситуации сетчатка этих животных может служить моделью для изучения принципов цветокодирования, реализуемых у приматов центральными отделами зрительного анализатора. ..."

Подводя итог проведенным исследованиям, автор замечает [7.1]: «...Достоверность результатов достигалась большим объемом выборки и использованием современных статистических методов многомерного анализа (метрическое многомерное шкалирование). Представленные в работе данные получены в более чем 500 опытах на 26 моллюсках, 40 лягушках, 13 карпах in vivo и более чем 200 карпах in vitro. На изолированной сетчатке карпа внутриклеточно исследованы спектральные реакции 538 горизонтальных клеток и 45 биполярных клеток. ...».

Анализируя приведенные выше исследования, с высокой степенью достоверности, можем предположить следующее:

Сетчатки глаза карпа и человека очень похожи по функционированию и строению, и «...по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминают мозг...».

Имеются данные о наличии у рыб рецепторов, помогающих им различать цвета в области синего цвета, а также в значительном диапазоне инфракрасной зоны спектра.

Особое внимание нужно обратить на то, что максимальная активность нейронов мозга карпа зарегистрирована при раздражении его фоторецепторов пурпурным цветом, который является не спектральным цветом, а результатом суммирующего действия двух спектральных цветов: синего и красного.

Выводы

1. Сетчатки глаза карпа и человека очень похожи по функционированию и строению, а по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминают мозг.

2. Диапазон чувствительности в области видимого спектра органов зрения карпа и человека значительно различается по ширине, что дает карпу возможность видеть объекты в синей части спектра и в невидимой области инфракрасного цвета, предположительно до длин волн около 865 нм. Это, в свою очередь, объясняет то, как карп может найти пищу в условиях практически полной темноты, например, ночью.

3. Максимум цветового восприятия карпа лежит в красно-оранжевой области светового спектра.

4. Максимальная активность нейронов мозга карпа зарегистрирована при раздражении его фоторецепторов пурпурным цветом, который является не спектральным цветом, а результатом суммирующего действия двух спектральных цветов: синего и красного.

5. Карп способен отличать белый спектральный цвет от какого-либо другого цвета.

6. Во время распознавания объекта, карп более склонен ориентироваться на цвет объекта, чем на его форму.

7. Функцию распознания цвета у карпа не отделима от функций размножения, питания и выживания, то есть от всего биологического цикла.

Заключение

Сделанные мною и приведенные выше, выводы, не претендуют на научную ценность и вполне могут быть ошибочными. Но в своих экспериментах с окрашиванием насадок я придерживаюсь следующих, изложенных мною ниже правил.

Мои насадки имеют преимущественно оранжевый спектральный цвет, оранжевый не спектральный цвет, пурпурный не спектральный цвет и белый не спектральный цвет. Они обязательно яркие и отчетливо выделяются на фоне окружающих предметов.

Насадки дают обильное, легко различимое облако мути имеющее тот же цвет, что и насадка.

В свои насадки я пытаюсь включать энзимы, способные поднять температуру поверхности насадки, по сравнению с температурой окружающей среды, хотя бы на один градус. Это позволяет выделить насадку на фоне окружающих ее объектов (заставляет насадку светиться изнутри) и делает ее более привлекательной и легко распознаваемой рецепторами инфракрасного зрения зрительного аппарата рыбы.

Литература:

1. Википедия. Свободная энциклопедия.

1.1. Цвет: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B2%D0%B5%D1%82

1.2. Метамерия: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0 %D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%8F_(%D1%86%D0%B2%D0%B5%D1%82)

2. Л.Н. Миронова, И.Д. Григорьевич, «Цветовое зрение», 2004 — 2008 годы.

2.1. Трех компонентная теория восприятия цвета. http://www.mironovacolor.org/theory/color_vision/

3. А. Прядко «Система световых величин» http://rus.625-net.ru/625/2004/03/light.htm

3.1. Цвет и длина волны.

3.2. Чувствительность органов зрения человека.

3.3. Максимумы ночного и дневного зрения.

4. «Освещение теплиц. Освещение и люди.» http://www.lighting.philips.com/ru_ru/trends/light/lightandhumans.php?main=ru_ru&parent=ru_r...

5. П.В. Яньшин, «Семантика цветового образа. К вопросу о „биологической целесообразности“ цветового зрения», Провинциальная ментальность России в прошлом, настоящем и будущем. Материалы III международной конференции по исторической психологии российского сознания. Ежегодник Российского психологического общества. Т. 3, вып. 2. Самара, СамГПУ, 1999. С. 200-217.

5.1. Взято по адресу: http://colormind.narod.ru/_private/YanshinOnColorSemantics.htm

6. Евгений, «О зрении животных», «LiveJournal» http://eugenebo.livejournal.com/45235.html

6.1. http://www.life.illinois.edu/ib/426/handouts/Yokoyama%20celacanth%20PNAS99.pdf

6.2. http://www3.interscience.wiley.com/journal/118658551/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0 7. Черноризов Александр Михайлович. Нейронные механизмы цветового зрения : Дис. ... д-ра психол. наук : 19.00.02 : Москва, 1999 227 c. РГБ ОД, 71:99-19/41-8

7.1. http://www.lib.ua-ru.net/diss/cont/124401.html

Автор: Саваченко Григорий

Статья с сайта http://www.sportfishing.ua

Что такое синий спектр и почему он опасен? Офтальмолог Карина Пузь

Головные боли, ухудшение памяти и внимания, бессонница, ожирение и даже сахарный диабет — как часто вы приходите с этими жалобами к офтальмологу? Ответ: очень и очень редко, а стоило бы. По словам офтальмолога Карины Владимировны Пузь, причиной служит то, с чем мы постоянно сталкиваемся в нашей повседневной жизни — это синий спектр излучения дисплея от наших устройств, в том числе от смартфонов, планшетов, компьютеров и телевизоров.

Что такое синий спектр и почему он опасен?

Синий свет — электромагнитное излучение с короткой длиной волны и высокой частотой колебаний. Когда эти волны доходят до глазного дна (сетчатки, где находится множество рецепторов), то часть его рассеивается, что заставляет глаз сильнее работать для получения четкого изображения. Поэтому чем больше мы смотрим на синий свет, тем больше мы вызываем напряжение глаз, а как следствие — головные боли, утомляемость и усталость.

Задумывались ли вы, почему мы хотим спать ночью и просыпаться при свете солнца?

Это объясняется наличием циркадных ритмов, то есть колебаний биологических процессов, связанных со сменой дня и ночи. За правильную работу этого ритма отвечает «гормон сна» — мелатонин, избыток света понижает его образование, а снижение освещенности увеличивает его синтез и секрецию.

Иногда, чтобы вызвать бессонницу, достаточно и яркого света от дисплея при длительном пользовании гаджетов. А еще этот прием используют в офисных помещениях, где преобладают лампы с холодным синим светом, который настраивает нас на активную работу, а в уютных кафе — более комфортное приглушенное тёплое освещение.

Ещё немного химии…

Гормон лептин, отвечающий за чувство сытости, снижается при нарушениях циркадного ритма, также повышается уровень сахара крови, что может в конечном итоге стать причиной диабета.

Как же сократить пагубное воздействие повсеместного синего света?

Не все мы можем отказаться от работы в офисе, да и представить современную жизнь без виртуальной уже не представляется возможным. Одним из путей решения является очки с защитой от синего спектра излучения, так называемые «blue blockers» или «blue protect glasses», которые дальновидные ученые уже разработали для профилактики таких вредных явлений и заболеваний.

Это могут быть очки любой силы, которые учитывают ваши особенности рефракции: начиная от линз без диоптрий — для людей со здоровыми глазами, и заканчивая случаями, где требуется сложная коррекция. На эти линзы наносится специальное покрытие, которое фильтрует и отражает волновой спектр с наиболее пагубным воздействием на организм человека.

Описание энергетического спектра - Методология мониторинга - Мониторинг радиоактивности в воздухе в Люблине

В спектре моноэнергетических частиц, например γ-квантов, испускаемых радиоактивными изотопами, имеются отчетливые пики (так называемые фотопики), расположение которых определяет энергию каждого кванта, а площадь (количество отсчетов) - их относительная интенсивность. Эти данные позволяют, в том числе определить изотопы, являющиеся источником тестируемого излучения.

Рис. 4. Энергетический спектр излучения в воздухе в Люблине (трехмесячное измерение).

Типичный спектр, зарегистрированный нашим сцинтилляционным детектором, размещенным в воздухе на крыше 10-этажного здания Института физики Университета Марии Кюри-Склодовской, показан на рис. около 140 кэВ, а затем постепенно уменьшается с ростом энергии. Этот непрерывный спектр является результатом регистрации в воздухе γ-квантов как ядерного, так и космического происхождения, а также частиц вторичных космических лучей.Спектральная область выше 3000 кэВ представляет собой только космические лучи.

Фотопики, описанные на рис. 4, соответствуют наиболее интенсивным линиям в спектре гамма-излучения радиоактивных изотопов К-40, Bi-214, Tl-208 и Ас-208, обнаруженных в естественных условиях в почве и в аэрозолях воздуха. Линии спектра γ-излучения соответствуют энергиям наиболее испускаемых квантов. Как и ожидалось, гамма-излучение таких изотопов, как I-131 и Cs-137, не было обнаружено при загрязнении воздуха продуктами ядерного деления урана.

На рис. 4 также показаны области энергий, охватывающие фотоострия γ-квантов изотопов К-40 (1461 кэВ), Bi-214 (1764 кэВ) и Tl-208 (2615 кэВ), а также свидетельства возможно радиационное загрязнение изотопов I.-131 (365 кэВ) и Cs-137 (662 кэВ). При подсчете числа отсчетов, соответствующих γ-кванту данной энергии, отсчеты от непрерывного фона вычитаются, как показано на рисунке.

.90 000 спектров Брокена, сфотографированных в Татрах. С этим явлением связано мрачное суеверие

Тень на облаке с радужной каймой, или призрак Броккена, — редкое и тревожное зрелище. Почему?

Почему мы так любим горы? Причин много, но одна из наиболее часто упоминаемых — это, конечно же, потрясающие виды. Интересно, что на тропах мы можем любоваться не только величественными хребтами и раскинувшимися у их подножья долинами, но и необычными явлениями. Призрак Броккена, потому что мы говорим о нем, не только красив, но и очень тревожен. Несколько дней назад камеры TOPR, установленные на вершине Каспровы Верх, зафиксировали уникальный эффект.

Фотографии, на которых запечатлен Spectre of Brocken возле Каспровы Верх, сразу же заинтересовали интернет-пользователей. Начнем с самого начала. Это оптическое явление чаще всего наблюдается в более высоких частях гор. Он заключается в том, что мы можем наблюдать собственную тень на облаке, которое находится под нами. Иногда тень имеет радужную окантовку или глорию.

Спектр Брокена возникает только при определенных погодных условиях, когда наблюдатель находится над облаками и туманом. Именно туман рассеивает свет, преломленный на каплях воды. Таким образом создается «экран» с нашей тенью и характерным блеском.

Это редкость, но это не обязательно означает, что нам повезло. Согласно суеверию, придуманному и популяризированному почти 100 лет назад альпинистом Яном Щепанским, тот, кто увидит призрак Брокена, умрет на горной тропе.Чтобы расколдовать злой талисман, нужно трижды увидеть свою тень на облаке. Только тогда мы будем в безопасности в горах навсегда.

Говорят, что в каждой легенде есть доля правды. В этом случае все по-другому. Мечислав Карлович, композитор и любитель горных походов, сфотографировал призрак Брокена в 1907 году в Сухих Чубах Кондрацких. Через два года он умер под Малым Костелцем. На него обрушилась снежная лавина.

Спектр вполне понятен, но почему Брокен? Тревожное оптическое явление получило свое название от самой высокой вершины гор Гарц в центральной Германии.Его высота составляет 1142 метра над уровнем моря. Именно здесь в 1708 году впервые наблюдали призрак Броккена.

Согласно германской мифологии, на вершине Брокен должны были проходить шабаши ведьм. В культуре больше темных отсылок. Имена скал горы, т.е. Хенрик, Ильзенштейн и Шнархер, использовались в «Фаусте». Напомним, что главный герой драмы Иоганна Вольфганга фон Гёте должен был отдать душу дьяволу, вкусив настоящего счастья.

Спектр Брокена — самое интересное и загадочное оптическое явление, которое мы можем наблюдать в горах, но, конечно, не единственное.Чем выше по тропе, тем больше у нас шансов увидеть не только то, что происходит под нами, но и в небе. Фотографы будут в восторге, увидев гало, или кольца света вокруг солнца или луны.

Другим интересным явлением является также радужность облаков. Затем облака окрашиваются в пастельные тона из-за интерференции света. Разноцветные облака, похожие на ореол, можно наблюдать и в низинах, но в горах такие виды еще вкуснее.

.

Что такое непрерывный спектр?

Непрерывный спектр включает энергию на всех длинах волн. Это отличается от дискретного спектра, в котором излучение происходит не на каждой длине волны, а только на некоторых. Спектры представляют интерес для астрономов, химиков и других специалистов, собирающих информацию о составе объектов и материалов путем изучения их спектральных профилей. Одним из примеров непрерывного спектра, известного многим неспециалистам, является видимый спектр, представляющий собой диапазон длин волн света, видимого человеческому глазу.

При просмотре измерения выбросов непрерывного спектра исследователь может видеть выбросы и их концентрации в разных точках. В случае видимого света это можно представить серией цветов. Другие виды излучения должны быть представлены графиками и цветными диаграммами, так как излучение не видно. Вы можете собрать информацию об объекте, взглянув на тип энергии, обнаруженный в его спектре, и начертите его на кривой.

В некоторых случаях показания имеют светлые или темные линии, указывающие на наличие или отсутствие излучения, испускаемого источником.Они показывают, что спектр является дискретным и что энергия на определенных длинах волн не проходит. Это может произойти по таким причинам, как препятствия между источником и детектором. Когда ученые ожидали непрерывного спектра, появление линий могло свидетельствовать об интересном явлении.

Классический пример может произойти, когда ученые смотрят на спектр излучения звезды после того, как она прошла через газовое облако. Газ поглощает энергию на определенных длинах волн, создавая спектр поглощения или темную линию.Ученые также могут посмотреть на спектр самого газа и должны увидеть спектр излучения или яркие линии, в которых высвобождается захваченная энергия. Когда спектры звезды и газа совпадают, яркие линии газового облака должны совпадать с темными линиями, видимыми при чтении спектра звезды. Также возможно, что сами звезды генерируют спектры излучения или поглощения, потому что они окружены газовыми облаками, которые могут мешать излучению излучения.

Лампы накаливания являются примером непрерывного спектра.При включении они излучают энергию всех длин волн в определенном диапазоне. С другой стороны, неоновые огни производят дискретные спектры с концентрацией красного, синего или другого цвета света, что создает очень характерный внешний вид. То же свойство можно наблюдать, когда исследователи нагревают образцы неизвестных газов и минералов, которые могут расширяться при нагревании, создавая спектральные излучения, раскрывающие их состав.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
.Спектр

Броккена - что это за явление? Легенда, суеверие о гибели

Призрак Брокена. Вы когда-нибудь слышали о нем? Если вы ходите по пешеходным тропам, возможно, вы немного заработали. И что это? Что ж, это явление, которое мы можем встретить в горах, но не только. Во время него вы можете увидеть свою тень на облаке под вами. Кроме того, ваша тень окружена сиянием всех цветов радуги.

Феномен Броккена нам довелось увидеть в горах при спуске с Рысы в ​​Татрах.Тогда была такая прекрасная погода, что когда мы вышли за границу облаков, то почувствовали себя как в раю. Посмотрите, как выглядел наш сентябрьский маршрут на Рысы - самую высокую вершину Польши.

  • В этом тексте вы можете прочитать, где можно встретить феномен Брокена Спектрум?
  • Почему это явление так называется?
  • Кто их сделал, в каком году и где?
  • Что не так с легендой о смерти и разрушении очарования призрака?

Где можно увидеть Спектр Брокена?

Чаще всего это явление происходит в более высоких частях гор.В Польше это: Татры, Карконоше - Снежка и Живецкий Бескид - Бабья Гура. Однако чаще всего в Татрах, но и в более низких горах. Если вам повезет, вы увидите Призрака Брокена во время путешествия на самолете. Если вы хотите увидеть это явление, вам нужно встать на точку между солнцем и туманом. Тогда тень будет казаться дополнительно увеличенной.

У нас в Рысах были такие условия

Откуда взялось имя Брокен Спектр?

Название Brocken Spectre происходит от самой высокой вершины гор Гарц в Германии - Брокен на высоте 1142 метра над уровнем моря.вечера. Здесь несколько сотен лет назад, в 1780 году, немецкий пастор и натуралист Иоганн Эсайас Зильбершлаг увидел это интересное явление. Призрак существует в сознании польских альпинистов с 1925 года.

Что за легенда или суеверие - если вам больше нравится

С этим горным батутом связана легенда или суеверие. Люди, странствующие по Татрам, придают большое значение этому горному бродяге. Видимо, некоторые настолько суеверны, что, увидев призрак в горах, больше не хотят идти в поход.

Получается, что любой человек, которому удастся наблюдать за Призраком Брокена, погибнет в горах. Ужасно что? Ну нет, потому что есть и светлая сторона. Достаточно увидеть это явление 3 раза и вы расколдуете пророчество и с этого момента он будет в безопасности в горах. Пока шли к Рысам и затем спускались по нему, мы несколько раз видели свои тени в тумане с радужным сиянием. Это считается? Вы должны увидеть это в отдельных турах? Мы не знаем. Прежде чем бояться этого мамонта, проверьте, как подготовиться к походу в горы.

.90 000 Спектр электромагнитных волн - Medianauka.pl

Спектр электромагнитных волн или электромагнитное излучение — это распределение отдельных длин или частот этих волн, благодаря которому мы определяем разные типы электромагнитных волн с разными свойствами и приложениями.

Разделение электродинамических волн является чисто условным и часто неточным, за некоторыми исключениями. Иногда мы считаем одни и те же длины волн одним типом излучения, а иногда другим, в зависимости от контекста или применения.

Однако все описанные виды излучения имеют одинаковую природу и различаются в основном длиной волны, а следовательно, частотой и передаваемой энергией. Они по-разному взаимодействуют с материей.

В таблице ниже представлен спектр электромагнитных волн и их краткое описание вместе с их основными параметрами.

Стол

ускоритель
Наименование излучения Длина волны λ Частота f [Гц] Энергия [Дж] Источник
радиоволны > 30 см <10 9 ( <6,610 -25 LC генератор, грозовой разряд, радиогалактики
микроволновая печь 1 мм - 30 см 10 9 - 3 · 10 11 6.610 -25 - 210 -22 мазер, магнетрон
инфракрасный 780 нм - 1 мм 3 10 11 -3,8 10 14 0,210 -21 - 2,510 -19 горячие тела выше абсолютного нуля
видимый свет 380–780 нм 3.810 14 - 7.910 14 2,510 -19 - 5,210 -19 лампочка, диод, лазер, солнце
ультрафиолет 10–380 нм 7.910 14 - 310 16 0,5210 -18 - 210 -17 кварцевая лампа, Солнце
Рентген 5 пм - 10 морских миль 3 · 10 16 - 6 · 10 19 2 · 10 -17 - 2 · 10 -14 Рентгеновская трубка,
гамма-излучение <120 часов свыше 2,510 18 2 · 10 -14 - 8 · 10 -14 радиоактивные изотопы, ускоритель

Типы электромагнитных волн и их применение

Следующая инфографика иллюстрирует спектр электромагнитного излучения с примерами использования различных частот этих волн.


© brgfx — stock.adobe.com

Электромагнитные волны

Уравнения Максвелла показывают, что переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле, которое, в свою очередь, создает переменное магнитное поле и т. д. Так называемая электромагнитная волна или электромагнитная волна производится излучение.

© medianauka.pl, 2021-08-05, ART-4123


.Спектр 90 000 Броккена: что это за увлекательное явление? - Блог

Немногие явления столь же уникальны, как спектр Брокена. Когда вы окажетесь с ним лицом к лицу, вы обнаружите, что это уникальный и единственный в своем роде опыт, который, несомненно, запомнится на всю жизнь. Такой, который во многих случаях только усиливает любовь к горам и подтверждает их уникальность. Хотя многие из нас слышали о нем, мало кто имел возможность увидеть его вживую... Феномен Брокена, или - если угодно - мамонтов, мы можем увидеть не только, как это принято считать, в походах по самым высоким местам гор, но и во время полета на самолете.Как он создается? Что это за необычное явление, откуда оно получило такое название и почему оно пугает некоторых странников? Обо всем этом вы можете узнать из нашей статьи.

- ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ -

Что такое Призрак Брокена?

Феномен Брокена, также известный как спектр Брокена или мамонт, является оптическим явлением, наиболее часто встречающимся в горах. Он состоит в наблюдении собственной тени в облаке ниже наблюдателя.В некоторых случаях тень может также иметь радужную границу, называемую славой. Феномен славы – это спектр цветов белого света, возникающий в ситуации, когда солнечные лучи преломляются на каплях воды, из которых они состоят. Стоит знать, что это явление видит только наблюдатель — никто другой не может его увидеть или сфотографировать.
Мамидло чаще всего можно наблюдать во время походов в более высокие части гор или увидеть его с палубы летящего самолета.Чтобы явление было видно, наблюдатель должен находиться на линии между солнцем и туманом (ниже наблюдателя), который рассеивается и действует как экран, в результате чего на облаке появляется тень фигуры. Спектр Броккена, наблюдаемый в горах, может иметь и эффект кажущегося увеличения тени наблюдателя — проекция естественного размера тени наблюдателя на фоне далеких гор делает ее крупнее. Правило простое - чем ближе к нам облака или туман, тем больше будет тень.

Происхождение названия спектра Брокена

Феномен Брокена был впервые описан в 1780 году пастором и ученым Иоганном Эсайасом Зильбершлагом. Название происходит от пика Брокен в горах Гарц, где его наблюдали. О существовании этого феномена, в свою очередь, рассказал Ян Альфред Щепанский. Этот выдающийся польский горец и писатель межвоенного периода много внимания уделял мумии в своих литературных произведениях. Щепанский также является автором популярного в татранской общине суеверия, согласно которому человек, увидевший призрак Брокена, умрет в горах.Только увидев это явление в третий раз, он способен очаровать реагент и убрать опасность, грозящую страннику. Предполагается, что это суеверие придумал и популяризировал Щепанский еще в 1925 году.

- ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ -

Спектр Брокена и реальная опасность

Несмотря на то, что с момента создания легенды прошло почти столетие, призрак Брокена до сих пор вызывает у странников крайние эмоции. Более суеверные верят в его опасную силу и относятся к нему как к дурному предзнаменованию, предвещающему верную смерть.На практике, однако, феномен Брокена имеет мало общего с реальной угрозой, а тем более с дурным предзнаменованием. Однако в связи с тем, что мамонт появляется в особо высоких частях гор, куда следует путешествовать только опытным туристам, наблюдение за этим явлением должно повысить нашу бдительность. Ведь на такой возвышенности специфические погодные условия, а форма грунта требует от альпиниста соответствующего опыта и кондиции. Наконец, не будем забывать, что к наиболее частым причинам несчастных случаев в горах относятся неправильная подготовка к экспедиции, неосведомленность о сложности тропы и:

  • отсутствие надлежащего психического и физического состояния,
  • не ознакомление с запланированным маршрутом,
  • неподходящая одежда и обувь для походов,
  • игнорирование погодных условий и возможного снега в более высоких частях гор,
  • хрупкость породы.

.90 000 человек - Призрак - Марта пишет

Уверен, ты знаешь одного из них.
Вы теоретически разговариваете с ними, ходите на работу, встречаетесь с ними в школе, видите их в магазине. Они повсюду, застенчиво стоящие рядом с колоритными персонажами, крикунами, оригинальными, колоритными безумцами и сияющими звездами. Вы их знаете. Более или менее (с акцентом на меньше) вы можете представить, как они выглядят, когда вы закроете глаза.
Но, черт возьми, ты не можешь вспомнить их имена.




Некоторые люди просто есть.
Большую часть времени они мало разговаривают, застенчиво улыбаются и обычно невероятно милы. Они не похожи на всех тех крикунов с большим эго, которые кричат ​​«привет» посреди города и развлекают компанию. Люди-призраки просто стоят и делают свое дело.
И мало кто о них помнит.

КАК ЭТО НАЗВАНИЕ?

У нас в группе было две таких девушки-призрака.Они держались вместе, шептали друг другу на ухо, сидели на другой скамейке и всегда были готовы. Они любили одеваться в коричневое и завязывать волосы в хвост. Всякий раз, когда вы просили что-то, они всегда отвечали с улыбкой. Они вызывали всеобщее сочувствие: они всем нравились, хотя он не обязательно часто с ними разговаривал.

И никто не помнил их имен.

Люди всегда ошибались: либо меняли имена, либо пытались как-то маневрировать и с большим трудом обращаться к ним безлично. « Эй, ты! », « позвони ей! ", " да, та, что с длинными волосами ", " эй, блондинка! ".

При упоминании их в обществе всегда возникало некоторое замешательство: спрашивали, "Какой?" , "тот, что на другой скамье?" , "тот, что со светлыми волосами?" . Когда кто-то мог вспомнить свое имя и фамилию, друзья ликовали от восторга.

Эй, откуда ты знаешь ее имя, ?

Не знаю, осознавали ли они это, но думаю, что совсем нет.

КТО ЭТО, ЧЕРТЬ?

Иногда на порталы меня приглашают совершенно незнакомые мне люди.Не потому, что я самодовольный бомж, которому все равно, или, по крайней мере, я надеюсь, что нет. Я просто не помню их на свете, я их не знаю, я не помню, чтобы с ними разговаривал.
Так и оказалось.

Как получается, что вы обращаете внимание на некоторых людей, как только они входят в комнату, а других даже не можете вспомнить? Что есть люди, которые мелькают перед твоими глазами, как этот призрак, и ничего, абсолютно ничего не оставляют в твоей голове? Люди, которые не вызывают никаких эмоций? И как получается, что некоторые люди - даже если захочешь - не хотят вылетать из твоей головы, а ты запоминаешь их имя даже после пятиминутного разговора?

Есть люди, которых я знаю только в Интернете, но они запоминаются как никто другой.Они характерны, в них есть что-то, что притягивает. Это заставляет вас хотеть быть с этим человеком. Вы хотите знать, что с ней происходит, сколько у нее братьев и сестер, что с ее парнем, что она носит, ела и чем занимается сегодня. Хорошо ли она спала, смотрела фильм, покупала помидоры или собирала огурцы.

И знаете что, я не думаю, что дело во внешности. Я не думаю, что если бы эти девушки носили розовое, все бы запомнили их имя. Она о другом: это мифическая, легендарная «вещь», которую никто не может определить, но которая сводит людей с ума, когда они тебя видят.

МОЖЕТ БЫТЬ НЕ ТАК ПЛОХО

И хотя это похоже на человека - призрак ужасен, потому что ты как призрак, которого никто не видит, наверное, это не так уж и плохо. Есть люди, которым это нравится. Которые совсем не хотят безумия, не нуждаются во внимании и не возражают против того, чтобы кто-то звонил им вслед « эй ты, ну.. ты! ". Им нравится жить своей мирной, безопасной жизнью, в которой они не подвергаются стрессу со стороны других и допускаются только к избранным.

Кроме того, наверное, это было раньше, хотя, может быть, в несколько ином стиле.Гадкий утенок тер людям носы. Может быть, человек-призрак когда-нибудь после очередного "эй ты!" тоже подойдет. Возможно, нет.

Это... ты сказал, как тебя зовут?

ФЕЙСБУК || БЮЛЛЕТЕНЬ || АСК.FM || ЮТУБ

.

Смотрите также