พลังงานการแผ่รังสีและองค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีเชิงแสง สองด้านของเหรียญเดียวกัน

สัตว์ป่าอยู่ไม่ได้ถ้าไม่มีแสงสว่าง เพราะว่า รังสีแสงอาทิตย์การที่ไปถึงพื้นผิวโลกถือเป็นแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียวที่จะรักษาสมดุลทางความร้อนของโลกได้ สารอินทรีย์สิ่งมีชีวิตที่มีแสงน้อยของชีวมณฑลซึ่งท้ายที่สุดก็รับประกันการก่อตัวของสภาพแวดล้อมที่สามารถตอบสนองความต้องการที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด
ระบอบแสงของที่อยู่อาศัยใด ๆ ขึ้นอยู่กับละติจูดทางภูมิศาสตร์ ระดับความสูง สภาพบรรยากาศ พืชพรรณ ฤดูกาลและเวลาของวัน กิจกรรมแสงอาทิตย์ฯลฯ ดังนั้น สภาพแสงที่หลากหลายบนโลกของเราจึงยอดเยี่ยมมาก: จากพื้นที่ที่มีแสงสว่างมากเช่นที่ราบสูง ทะเลทราย ทุ่งหญ้าสเตปป์ ไปจนถึงแสงพลบค่ำในระดับความลึกของน้ำและถ้ำ

การกระทำทางชีวภาพ แสงแดดขึ้นอยู่กับองค์ประกอบสเปกตรัม ระยะเวลา ความเข้ม ความถี่รายวันและตามฤดูกาล

รังสีดวงอาทิตย์ก็คือ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นกว้างที่ประกอบเป็นสเปกตรัมต่อเนื่องตั้งแต่ 290 ถึง 3,000 นาโนเมตร รังสีอัลตราไวโอเลต(UFL) สั้นกว่า 290 im เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ถูกชั้นโอโซนดูดซับไว้แต่ไม่ถึงพื้นโลก โลกเข้าถึงได้โดยใช้อินฟราเรดเป็นหลัก (ประมาณ 50% รังสีทั้งหมด) และรังสีที่มองเห็นได้ (45%) ของสเปกตรัม รังสียูวีที่มีความยาวคลื่น 290-380 นาโนเมตรคิดเป็น 5% ของพลังงานการแผ่รังสี รังสี UV คลื่นยาวซึ่งมีพลังงานโฟตอนสูงมีลักษณะพิเศษคือมีฤทธิ์ทางเคมีสูง ในขนาดเล็ก มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพ ส่งเสริมการสังเคราะห์วิตามินและเม็ดสีบางชนิดในพืช และวิตามินดีในสัตว์และมนุษย์ นอกจากนี้ยังทำให้เกิดการฟอกหนังในมนุษย์ซึ่งเป็นปฏิกิริยาปกป้องผิวหนัง รังสีอินฟราเรดความยาวคลื่นที่มากกว่า 710 นาโนเมตรจะมีผลกระทบทางความร้อน

ใน สิ่งแวดล้อมสิ่งที่สำคัญที่สุดคือบริเวณที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม (390-710 นาโนเมตร) หรือการแผ่รังสีที่สังเคราะห์ด้วยแสง (PAR) ซึ่งถูกดูดซับโดยเม็ดสีคลอโรพลาสต์จึงมี สำคัญในชีวิตของพืช จำเป็นต้องมีแสงที่มองเห็นได้ พืชสีเขียวสำหรับการก่อตัวของคลอโรฟิลล์, การก่อตัวของโครงสร้างของคลอโรพลาสต์; ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ปากใบ ส่งผลต่อการแลกเปลี่ยนก๊าซและการคายน้ำ กระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนและ กรดนิวคลีอิกช่วยเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ที่ไวต่อแสงจำนวนหนึ่ง แสงยังส่งผลต่อการแบ่งตัวและการยืดตัวของเซลล์ กระบวนการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช กำหนดเวลาของการออกดอกและติดผล และมีผลกระทบเชิงโครงสร้าง
แสงที่มีความถี่การแผ่รังสีต่างกัน (และสีต่างกันในช่วงที่มองเห็นได้) มีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของพืช การพัฒนา และการสังเคราะห์ด้วยแสงที่แตกต่างกัน โดยพื้นฐานแล้ว พืชจะดูดซับแสงสีน้ำเงินและสีแดง แล้วสะท้อนหรือส่งผ่านสีเขียว ส่งผลให้ แสงสีเขียวใบไม้ถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยที่สุด นี่คือสาเหตุที่ใบพืชส่วนใหญ่มีสีเขียว การพึ่งพาการดูดกลืนและการดูดซึมพลังงานของพืชกับความยาวคลื่นของการแผ่รังสีแสงเรียกว่าสเปกตรัมพลังงานของการแผ่รังสีเชิงสังเคราะห์ด้วยแสง (การแผ่รังสี) โดยพื้นฐานแล้ว รังสีแอคทีฟสังเคราะห์ด้วยแสงคือการไหลของพลังงานในช่วงสเปกตรัมบางสเปกตรัม ซึ่งโดยทั่วไปคือพลังงานรังสี

พลังงานแสงที่พืชดูดซับจะถูกใช้ไปกับการสังเคราะห์ด้วยแสง การสร้างสัณฐานวิทยาด้วยแสง การสังเคราะห์คลอโรฟิลล์ และพลังงานส่วนหนึ่งถูกใช้เพื่อให้ความร้อนและการแผ่รังสีซ้ำ กิจกรรมของกระบวนการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นในรูปแบบต่างๆ โดยการเปลี่ยนส่วนประกอบของรังสีในส่วนสีน้ำเงิน เขียว และแดงของสเปกตรัม จึงสามารถมีอิทธิพลต่อการงอก การเจริญเติบโต หรือการยับยั้งของสเปกตรัมต่างๆ กระบวนการทางชีวภาพและขั้นตอนการสังเคราะห์ด้วยแสง การศึกษาพบว่ารังสี PAR ไม่เพียงส่งผลต่อพืชเท่านั้น แต่ยังช่วยชะลอการพัฒนาของเชื้อราและแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคบนพืชที่ได้รับรังสีอีกด้วย

พืชทุกชนิดรับรู้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันในสเปกตรัม PAR แตกต่างกัน นี่เป็นเพราะการดูดซึมที่แตกต่างกัน ประเภทต่างๆเม็ดสีในใบ เม็ดสีหลักของใบ - คลอโรฟิลล์ a และ b ดูดซับแสงในช่วงสีน้ำเงินและสีแดง แคโรทีนอยด์ดูดซับแสงในช่วงสีน้ำเงิน ลักษณะทั่วไปของข้อมูลการดูดกลืนแสงของใบไม้ วัฒนธรรมที่แตกต่างอนุญาตให้ผู้เชี่ยวชาญของสำนักออกแบบที่เหมาะสมสามารถคำนวณเส้นโค้งการดูดซับสเปกตรัมที่มีประสิทธิภาพของใบไม้สีเขียว "เฉลี่ย" และสเปกตรัมสำหรับพืชเกษตรหลัก (มะเขือเทศ แตงกวา พริก)

ข้อควรจำ: วันในฤดูร้อนที่มีแดดจัด - และทันใดนั้นเมฆก็ปรากฏขึ้นบนท้องฟ้า ฝนก็เริ่มตกและดูเหมือนว่า "ไม่สังเกต" ว่าดวงอาทิตย์ยังคงส่องแสงต่อไป ฝนชนิดนี้นิยมเรียกว่าตาบอด ฝนยังไม่หยุด แต่มีรุ้งหลากสีส่องสว่างบนท้องฟ้าแล้ว (รูปที่ 13.1) ทำไมเธอถึงปรากฏตัว?

เราแบ่งแสงแดดออกเป็นสเปกตรัม

แม้ในสมัยโบราณจะสังเกตเห็นว่า แสงตะวันเมื่อผ่านปริซึมแก้วก็กลายเป็นหลากสี เชื่อกันว่าสาเหตุของปรากฏการณ์นี้คือคุณสมบัติของปริซึมต่อแสงสี เป็นเช่นนี้จริงหรือที่ชาวอังกฤษผู้โดดเด่นค้นพบในปี 1665 นักวิทยาศาสตร์ไอแซคนิวตัน (1643-1727) ทำการทดลองหลายครั้ง

ข้าว. 13.1. คุณสามารถสังเกตรุ้งกินน้ำได้ เช่น ละอองน้ำจากน้ำพุหรือน้ำตก

เพื่อให้ได้ลำแสงแคบๆ นิวตันจึงสร้างรูกลมเล็กๆ ไว้ที่ชัตเตอร์ เมื่อเขาติดตั้งปริซึมแก้วที่หน้ารู ก็มีแถบหลากสีปรากฏขึ้นที่ผนังด้านตรงข้าม ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่าสเปกตรัม บนแถบ (เหมือนสายรุ้ง) นิวตันระบุสีได้เจ็ดสี: แดง, ส้ม, เหลือง, เขียว, น้ำเงิน, คราม, ม่วง (รูปที่ 13.2, ก)

จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ใช้หน้าจอที่มีรูแยกลำแสงสีเดียว (สีเดียว) แคบ ๆ ออกจากลำแสงหลากสีกว้าง ๆ แล้วชี้ไปที่ปริซึมอีกครั้ง ลำแสงดังกล่าวถูกหักเหด้วยปริซึม แต่ไม่ได้สลายตัวเป็นสเปกตรัมอีกต่อไป (รูปที่ 13.2, b) ในเวลาเดียวกัน ลำแสงสีม่วงก็หักเหมากกว่าลำแสงอื่น ๆ และลำแสงสีแดงก็หักเหน้อยกว่าลำแสงอื่น ๆ

ผลการทดลองทำให้นิวตันสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

1) ลำแสงสีขาว (แสงแดด) ประกอบด้วยแสง สีที่ต่างกัน;

2) ปริซึมไม่ได้ "สี" แสงสีขาว แต่แยกมันออก (จัดเรียงเป็นสเปกตรัม) เนื่องจากการหักเหของแสงที่แตกต่างกันของลำแสงที่มีสีต่างกัน

ข้าว. 13.2. โครงการทดลองของ I. Newton เพื่อกำหนดองค์ประกอบสเปกตรัมของแสง

เปรียบเทียบรูป 13.1 และ 13.2: สีของรุ้งเป็นสีของสเปกตรัม และนี่ก็ไม่น่าแปลกใจ เพราะจริงๆ แล้ว รุ้งกินน้ำเป็นสเปกตรัมแสงอาทิตย์จำนวนมหาศาล สาเหตุหนึ่งที่สายรุ้งปรากฏขึ้นก็คือหยดน้ำเล็กๆ จำนวนมากหักเหแสงแดดสีขาว

มาเรียนรู้เกี่ยวกับการกระจายตัวของแสงกันดีกว่า

การทดลองของนิวตันแสดงให้เห็นเป็นพิเศษว่า เมื่อหักเหเข้ามา ปริซึมแก้วลำแสงสีม่วงจะหักเหมากกว่าลำแสงสีแดงเสมอ ซึ่งหมายความว่าสำหรับลำแสงที่มีสีต่างกัน ดัชนีการหักเหของกระจกจะแตกต่างกัน นั่นคือสาเหตุที่ลำแสงสีขาวถูกสลายตัวเป็นสเปกตรัม

ปรากฏการณ์การสลายตัวของแสงเป็นสเปกตรัมเนื่องจากการพึ่งพาดัชนีการหักเหของตัวกลางกับสีของลำแสงเรียกว่าการกระจายตัวของแสง

สำหรับสื่อที่โปร่งใสส่วนใหญ่ แสงสีม่วงมีดัชนีการหักเหของแสงสูงที่สุด และแสงสีแดงจะมีค่าต่ำสุด

แสงสีใด - ม่วงหรือแดง - เดินทางผ่านกระจกได้เร็วกว่า คำแนะนำ: จำไว้ว่าดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางนั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของแสงที่เคลื่อนที่ผ่านตัวกลางนั้นอย่างไร

การกำหนดลักษณะสี

สเปกตรัมของแสงแดดมักแบ่งออกเป็นเจ็ดสี และสามารถแยกแยะได้อีกมากมาย แต่คุณจะไม่สามารถเน้นได้เช่นสีน้ำตาลหรือ สีม่วงอ่อน- สีเหล่านี้เป็นสีผสม - เกิดขึ้นจากการซ้อนทับ (การผสม) ของสีสเปกตรัม (บริสุทธิ์) ในสัดส่วนที่ต่างกัน สีสเปกตรัมบางสีเมื่อวางทับกันจะเกิดเป็นสีขาว สีสเปกตรัมคู่ดังกล่าวเรียกว่าสีเสริม (รูปที่ 13.3)

สำหรับการมองเห็นของมนุษย์ ความหมายพิเศษมีสีสเปกตรัมหลักสามสี ได้แก่ แดง เขียว และน้ำเงิน เมื่อวางซ้อน สีเหล่านี้จะให้สีและเฉดสีที่หลากหลาย

ภาพสีบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ ทีวี และโทรศัพท์จะขึ้นอยู่กับการซ้อนทับของสีสเปกตรัมหลักสามสีในสัดส่วนที่ต่างกัน (รูปที่ 13.4)

ข้าว. 13.5. ร่างกายที่แตกต่างกันสะท้อน หักเห และดูดซับแสงแดดต่างกัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่เราเห็น โลกรอบตัวเรามีสีสัน

ค้นหาว่าทำไมโลกถึงมีสีสัน

เมื่อรู้ว่าแสงสีขาวประกอบกัน เราสามารถอธิบายได้ว่าทำไมโลกรอบตัวเราจึงส่องสว่างด้วยแสงสีขาวเพียงแหล่งเดียว นั่นก็คือ ดวงอาทิตย์ เราเห็นแสงหลากสี (รูปที่ 13.5)

ดังนั้นพื้นผิวของแผ่นกระดาษสำนักงานจึงสะท้อนแสงของทุกสีได้ดีพอๆ กัน ดังนั้นแผ่นที่ได้รับแสงสีขาวจึงปรากฏเป็นสีขาวสำหรับเรา กระเป๋าเป้สีน้ำเงินที่ส่องสว่างด้วยแสงสีขาวเดียวกันนั้นสะท้อนแสงเป็นส่วนใหญ่ สีฟ้าและดูดซับส่วนที่เหลือ

คุณคิดว่ากลีบดอกทานตะวันสะท้อนสีอะไรเป็นส่วนใหญ่ ใบพืช?

แสงสีน้ำเงินที่พุ่งตรงไปที่กลีบกุหลาบสีแดงจะถูกดูดกลืนไปเกือบหมด เนื่องจากกลีบจะสะท้อนรังสีสีแดงเป็นส่วนใหญ่และดูดซับส่วนที่เหลือ ดังนั้นดอกกุหลาบที่ส่องสว่างด้วยแสงสีน้ำเงินจึงดูเกือบเป็นสีดำสำหรับเรา หากคุณส่องสว่างด้วยแสงสีฟ้า หิมะสีขาวสำหรับเรามันจะดูเหมือนเป็นสีฟ้า เพราะหิมะสีขาวสะท้อนรังสีของทุกสี (รวมถึงสีน้ำเงินด้วย) แต่ขนสีดำของแมวดูดซับรังสีได้ดี ดังนั้นแมวจะดูเป็นสีดำเมื่อถูกแสงใดๆ ส่อง (รูปที่ 13.6)

ใส่ใจ! เนื่องจากสีของตัวกล้องขึ้นอยู่กับลักษณะของแสงที่ตกกระทบ แนวคิดเรื่องสีจึงไม่มีความหมายในความมืด

ข้าว. 13.6. สีของร่างกายขึ้นอยู่กับ คุณสมบัติทางแสงพื้นผิวและลักษณะของแสงที่ตกกระทบ

มาสรุปกัน

ลำแสงสีขาวประกอบด้วยแสงที่มีสีต่างกัน มีเจ็ดสีสเปกตรัม: แดง, ส้ม, เหลือง, เขียว, น้ำเงิน, คราม, ม่วง

ดัชนีการหักเหของแสงและความเร็วของการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางจึงขึ้นอยู่กับสีของลำแสง ถ้า การพึ่งพาดัชนีการหักเหของตัวกลางกับสีของลำแสงเรียกว่าการกระจายตัวของแสง เราเห็นโลกรอบตัวเราเป็นสีต่างๆ เนื่องจากการที่วัตถุต่างกันสะท้อน หักเห และดูดซับแสงต่างกัน

คำถามเพื่อความปลอดภัย

1. อธิบาย I. การทดลองของนิวตันเพื่อกำหนดองค์ประกอบสเปกตรัมของแสง

2. ตั้งชื่อสเปกตรัมเจ็ดสี 3. ลำแสงสีใดหักเหในสารได้มากกว่าสีอื่น น้อยกว่าคนอื่นเหรอ? ถ้า 4. กำหนดการกระจายแสง ที่ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติเกี่ยวข้องกับการกระจายตัว? 5. สีอะไรที่เรียกว่าเสริม? 6. ตั้งชื่อสีหลักสามสีของสเปกตรัม ทำไมพวกเขาถึงเรียกอย่างนั้น? 7. ทำไมเราจึงเห็นโลกรอบตัวเราเป็นสีต่างๆ?

แบบฝึกหัดที่ 13

1. ตัวอักษรสีดำบนกระดาษขาวจะปรากฎอย่างไรเมื่อมองผ่านกระจกสีเขียว กระดาษจะมีสีอะไร?

2. แสงสีใดที่ส่องผ่านกระจกสีฟ้า? เขาดูดมันหรือเปล่า?

3. คุณไม่เห็นข้อความที่เขียนด้วยหมึกสีม่วงบนกระดาษสีขาวผ่านกระจกสีใด

4. ลำแสงสีแดง สีส้ม และ ดอกไม้สีฟ้า- ลำแสงใดมีความเร็วการแพร่กระจายเร็วที่สุด?

5. ใช้แหล่งข้อมูลเพิ่มเติมและค้นหาว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า ทำไมดวงอาทิตย์มักเป็นสีแดงตอนพระอาทิตย์ตก

งานทดลอง

“ผู้สร้างสายรุ้ง” เติมน้ำลงในภาชนะตื้นแล้ววางไว้บนผนังสีอ่อน วางเป็นมุมที่ด้านล่างของภาชนะ กระจกแบน(ดูภาพ) เล็งลำแสงไปที่กระจก แล้ว "จุดที่มีแสงแดด" จะปรากฏขึ้นบนผนัง พิจารณาและอธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้

ฟิสิกส์และเทคโนโลยีในยูเครน

มหาวิทยาลัยแห่งชาติ Kyiv ตั้งชื่อตาม Taras Shevchenko (KNU) ก่อตั้งขึ้นในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2376 ในชื่อ Imperial University of St. Vladimir อธิการบดีคนแรกของมหาวิทยาลัยคือมิคาอิล อเล็กซานโดรวิช มักซิโมวิช นักสารานุกรมที่โดดเด่น

ชื่อของนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงเกี่ยวข้องกับ Knu - นักคณิตศาสตร์นักฟิสิกส์ไซเบอร์เนติกส์นักดาราศาสตร์: D. A. Grave, M. F. Kravchuk, G. V. Pfeiffer, N. N. Bogolyubov, V. M. Glushkov, A. V. Skorokhod, I. Gikhman, B. V. V. , I. I. Kosonogov, A. G. Sitenko, V. E. Lashkareva, R . F. Vogel, M. F. Khandrikov, S. K. Vsekhsvyatsky

เป็นที่รู้จักไปทั่วโลก โรงเรียนวิทยาศาสตร์ KNU - พีชคณิต ทฤษฎีความน่าจะเป็น และ สถิติทางคณิตศาสตร์, กลศาสตร์, ฟิสิกส์เซมิคอนดักเตอร์, อิเล็กทรอนิกส์เชิงฟิสิกส์และฟิสิกส์พื้นผิว, โลหะวิทยา, เลนส์ของวัสดุใหม่ ฯลฯ ตั้งแต่ปี 2008 อธิการบดีของ KNU เป็นนักวิชาการของ NASU และ NAPNU วีรบุรุษแห่งยูเครน Leonid Vasilyevich Gubersky

นี่คือเนื้อหาตำราเรียน

แสงคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากสารที่ให้ความร้อนหรือกระตุ้นซึ่งรับรู้ได้ด้วยตามนุษย์ บ่อยครั้งที่แสงถูกเข้าใจว่าไม่เพียงแต่เป็นแสงที่มองเห็นได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงบริเวณสเปกตรัมกว้างที่อยู่ติดกันด้วย คุณลักษณะอย่างหนึ่งของแสงคือสีซึ่งสำหรับรังสีเอกรงค์จะถูกกำหนดโดยความยาวคลื่นและสำหรับการแผ่รังสีเชิงซ้อน - โดยองค์ประกอบสเปกตรัม

ขั้นพื้นฐาน แหล่งกำเนิดแสง - ดวงอาทิตย์ แสงที่ปล่อยออกมาถือเป็นสีขาว จาก ดวงอาทิตย์กำลังจะมาแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน

แสงมีอุณหภูมิที่ขึ้นอยู่กับพลังของการแผ่รังสีแสง ในทางกลับกัน พลังงานก็ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น

แสงจากหลอดไส้จะปรากฏเป็นสีขาว แต่สเปกตรัมจะเปลี่ยนไปทางสีแดง

แสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์จะเลื่อนไปทางสเปกตรัมสีม่วง ซึ่งมีสีฟ้าและมีอุณหภูมิสีสูง

แสงแดดในพื้นที่สูงจะมีอคติต่อความยาวคลื่นสีม่วง นี่เป็นเพราะบรรยากาศที่หายากที่ระดับความสูง

ในทะเลทราย สเปกตรัมจะเลื่อนไปทางคลื่นสีแดงเพราะว่า รังสีจากทรายร้อนจะถูกเพิ่มเข้าไปในแสงแดด

เมื่อถ่ายภาพ จำเป็นต้องคำนึงถึงข้อเท็จจริงเหล่านี้เพื่อทราบสเปกตรัมของการแผ่รังสีแสงที่มีอยู่ เพื่อให้ได้ภาพถ่ายคุณภาพสูงโดยมีเฉดสีปรากฏอยู่ในต้นฉบับ

ที่. จาก แหล่งที่มาที่แตกต่างกันแสงมาจากโฟตอนที่มีความยาวต่างกัน

สีคือความรู้สึกที่เกิดขึ้นในดวงตาและสมองของมนุษย์โดยแสงที่มีความยาวคลื่นและความเข้มต่างกัน

การแผ่รังสีที่มีความเข้มต่างกันมีอยู่อย่างเป็นกลางและทำให้เกิดความรู้สึก สีใดสีหนึ่ง- แต่ในตัวมันเองไม่มีสี สีเกิดขึ้นในอวัยวะการมองเห็นของมนุษย์ มันไม่ได้มีอยู่อย่างเป็นอิสระจากพวกเขา ดังนั้นจึงไม่สามารถถือเป็นปริมาณวัตถุประสงค์ได้

ในการอธิบายสี จะใช้การประเมินคุณลักษณะเชิงอัตนัยเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ

สาเหตุของความรู้สึกสีคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า, แสง, ลักษณะวัตถุประสงค์ที่เกี่ยวข้องกับลักษณะส่วนตัวของสี, ความอิ่มตัวของสี, โทนสี, ความสว่าง

โทนสีเป็นเรื่องส่วนตัว กำหนดเงื่อนไขด้วยคุณสมบัติ การรับรู้ทางสายตาบุคคล แสง คลื่นความเข้มที่กำหนด

อุณหภูมิที่อย่างแน่นอน ตัวสีดำปล่อยแสงที่มีองค์ประกอบสเปกตรัมเดียวกันกับแสงที่ต้องการ เรียกว่าอุณหภูมิสี โดยจะระบุเฉพาะการกระจายสเปกตรัมของพลังงานรังสี ไม่ใช่อุณหภูมิของแหล่งกำเนิด ใช่เบา ท้องฟ้าสีฟ้าสอดคล้องกับอุณหภูมิสีประมาณ 12,500-25,000 K เช่น สูงกว่าอุณหภูมิของดวงอาทิตย์มาก อุณหภูมิสีแสดงเป็นเคลวิน (K)

แนวคิดเรื่องอุณหภูมิสีใช้กับแหล่งกำเนิดแสงความร้อน (ร้อน) เท่านั้น แสงจากการปล่อยประจุไฟฟ้าในก๊าซและไอระเหยของโลหะ (โซเดียม ปรอท หลอดนีออน) ไม่สามารถจำแนกได้ด้วยอุณหภูมิสี

องค์ประกอบทางเคมีของสาร– ลักษณะที่สำคัญที่สุดของวัสดุที่มนุษย์ใช้ หากไม่มีความรู้ที่แน่นอน ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะวางแผนด้วยความแม่นยำที่น่าพอใจ กระบวนการทางเทคโนโลยีวี การผลิตภาคอุตสาหกรรม- ใน เมื่อเร็วๆ นี้ข้อกำหนดในการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของสารมีความเข้มงวดมากยิ่งขึ้น: หลายพื้นที่ของการผลิตและ กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ต้องการวัสดุที่มี "ความบริสุทธิ์" บางอย่าง - เป็นข้อกำหนดสำหรับองค์ประกอบที่แม่นยำและคงที่ตลอดจนข้อ จำกัด ที่เข้มงวดเกี่ยวกับการมีอยู่ของสารแปลกปลอม จากแนวโน้มเหล่านี้ จึงมีการพัฒนาวิธีการที่ก้าวหน้ามากขึ้นในการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของสาร ซึ่งรวมถึงวิธีการวิเคราะห์สเปกตรัมที่ให้การศึกษาทางเคมีของวัสดุที่แม่นยำและรวดเร็ว

แฟนตาซีแห่งแสง

ธรรมชาติของการวิเคราะห์สเปกตรัม

(สเปกโทรสโกปี) การศึกษา องค์ประกอบทางเคมีสารขึ้นอยู่กับความสามารถในการเปล่งและดูดซับแสง เป็นที่รู้กันว่าทุกคน องค์ประกอบทางเคมีปล่อยและดูดซับสเปกตรัมของลักษณะแสงเฉพาะของตัวเองเท่านั้น โดยมีเงื่อนไขว่าสามารถลดสถานะเป็นก๊าซได้

ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะระบุการมีอยู่ของสารเหล่านี้ในวัสดุเฉพาะโดยพิจารณาจากสเปกตรัมเฉพาะของสารเหล่านั้น วิธีการที่ทันสมัยการวิเคราะห์สเปกตรัมทำให้สามารถตรวจสอบการมีอยู่ของสารที่มีน้ำหนักมากถึงหนึ่งในพันล้านของกรัมในตัวอย่าง - ตัวบ่งชี้ความเข้มของรังสีมีหน้าที่รับผิดชอบในเรื่องนี้ ความเป็นเอกลักษณ์ของสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจากอะตอมแสดงถึงความสัมพันธ์อันลึกซึ้งกับโครงสร้างทางกายภาพ

แสงที่มองเห็นได้คือรังสีจาก 3,8 *10 -7 ถึง 7,6*10 -7 ม. รับผิดชอบสีต่างๆ สารสามารถเปล่งแสงได้เฉพาะในสภาวะที่ตื่นเต้นเท่านั้น (สถานะนี้มีลักษณะเฉพาะ ระดับที่เพิ่มขึ้นภายใน) เมื่อมีแหล่งพลังงานคงที่

เมื่อได้รับพลังงานส่วนเกิน อะตอมของสสารจะปล่อยออกมาในรูปของแสงและกลับสู่สภาวะปกติ สถานะพลังงาน- แสงที่ปล่อยออกมาจากอะตอมนี้ใช้สำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัม ประเภทของรังสีที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ : การแผ่รังสีความร้อน, อิเล็กโตรเรืองแสง, แคโทโดลูมิเนสเซนต์, เคมีเรืองแสง

การวิเคราะห์สเปกตรัม การระบายสีเปลวไฟด้วยไอออนของโลหะ

ประเภทของการวิเคราะห์สเปกตรัม

มีสเปกโทรสโกปีการแผ่รังสีและการดูดกลืนแสง วิธี สเปกโทรสโกปีการปล่อยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของธาตุที่จะเปล่งแสง เพื่อกระตุ้นอะตอมของสารจึงใช้การให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงเท่ากับหลายร้อยหรือหลายพันองศา - ด้วยเหตุนี้ตัวอย่างของสารจะถูกวางไว้ในเปลวไฟหรือในสนามที่มีการปล่อยกระแสไฟฟ้าแรงสูง ภายใต้อิทธิพล อุณหภูมิสูงสุดโมเลกุลของสารแบ่งออกเป็นอะตอม

อะตอมที่ได้รับพลังงานส่วนเกินจะปล่อยมันออกมาในรูปของควอนตัมแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันซึ่งถูกบันทึกโดยอุปกรณ์สเปกตรัม - อุปกรณ์ที่แสดงสเปกตรัมแสงที่เกิดขึ้นด้วยสายตา อุปกรณ์สเปกตรัมยังทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบแยกของระบบสเปกโทรสโกปี เนื่องจากฟลักซ์แสงถูกรวมเข้าด้วยกันจากสสารทั้งหมดที่มีอยู่ในตัวอย่าง และหน้าที่ของฟลักซ์นั้นรวมถึงการแบ่งอาร์เรย์ของแสงทั้งหมดออกเป็นสเปกตรัมขององค์ประกอบแต่ละส่วน และกำหนดความเข้มของแสง ซึ่ง จะช่วยให้ในอนาคตสามารถสรุปเกี่ยวกับปริมาณขององค์ประกอบที่มีอยู่ในมวลรวมของสาร

• เครื่องมือสเปกตรัมมีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับวิธีการสังเกตและบันทึกสเปกตรัม: สเปกโตรกราฟและสเปกโตรสโคป แบบแรกบันทึกสเปกตรัมบนฟิล์มถ่ายภาพ และแบบหลังทำให้สามารถดูสเปกตรัมเพื่อให้บุคคลสังเกตได้โดยตรงผ่านขอบเขตการจำแบบพิเศษ ในการกำหนดขนาดจะใช้กล้องจุลทรรศน์แบบพิเศษเพื่อให้สามารถ ความแม่นยำสูงกำหนดความยาวคลื่น
• หลังจากลงทะเบียนแล้ว สเปกตรัมแสงจะต้องได้รับการวิเคราะห์อย่างรอบคอบ คลื่นถูกเปิดเผย ความยาวที่แน่นอนและตำแหน่งของพวกเขาในสเปกตรัม จากนั้นจะมีการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งกับความเป็นของสารที่ต้องการ ซึ่งทำได้โดยการเปรียบเทียบข้อมูลตำแหน่งคลื่นกับข้อมูลที่อยู่ในตารางระเบียบวิธีซึ่งระบุความยาวคลื่นและสเปกตรัมทั่วไปขององค์ประกอบทางเคมี
• สเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงดำเนินการคล้ายกับสเปกโทรสโกปีแบบเปล่งแสง ในกรณีนี้ สารจะถูกวางอยู่ระหว่างแหล่งกำเนิดแสงและอุปกรณ์สเปกตรัม เมื่อผ่านวัสดุที่วิเคราะห์ แสงที่ปล่อยออกมาจะไปถึงอุปกรณ์สเปกตรัมโดยมี "การลดลง" (เส้นการดูดซับ) ไปตามความยาวคลื่นบางช่วง ซึ่งประกอบขึ้นเป็นสเปกตรัมการดูดกลืนของวัสดุที่กำลังศึกษาอยู่ ลำดับต่อไปของการศึกษาจะคล้ายคลึงกับกระบวนการปล่อยสเปกโทรสโกปีข้างต้น

การเปิดการวิเคราะห์สเปกตรัม

ความสำคัญของสเปกโทรสโกปีสำหรับวิทยาศาสตร์

การวิเคราะห์สเปกตรัมทำให้มนุษยชาติสามารถค้นพบองค์ประกอบหลายอย่างที่ไม่สามารถระบุได้ วิธีการแบบดั้งเดิมการลงทะเบียน สารเคมี- สิ่งเหล่านี้คือองค์ประกอบต่างๆ เช่น รูบิเดียม ซีเซียม ฮีเลียม (ค้นพบโดยใช้สเปกโทรสโกปีของดวงอาทิตย์ - นานก่อนที่จะค้นพบบนโลก) อินเดียม แกลเลียม และอื่นๆ เส้นขององค์ประกอบเหล่านี้ถูกตรวจพบในสเปกตรัมการปล่อยก๊าซ และไม่สามารถระบุได้ในขณะที่ทำการศึกษา

เห็นได้ชัดว่าสิ่งเหล่านี้เป็นองค์ประกอบใหม่ที่ไม่รู้จักมาจนบัดนี้ สเปกโทรสโกปีมีอิทธิพลอย่างมากต่อการก่อตัวของอุตสาหกรรมวิศวกรรมโลหะและวิศวกรรมเครื่องกลในปัจจุบัน อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ เกษตรกรรมซึ่งกลายเป็นหนึ่งในเครื่องมือหลักในการวิเคราะห์อย่างเป็นระบบ

สเปกโทรสโกปีมีความสำคัญอย่างมากในด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์

กระตุ้นให้เกิดการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการทำความเข้าใจโครงสร้างของจักรวาลและการยืนยันความจริงที่ว่าทุกสิ่งที่มีอยู่นั้นประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวกันซึ่งมีอยู่มากมายบนโลก ในปัจจุบัน วิธีการวิเคราะห์สเปกตรัมช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีของดวงดาว เนบิวลา ดาวเคราะห์ และกาแล็กซีที่อยู่ห่างจากโลกหลายพันล้านกิโลเมตร ซึ่งโดยธรรมชาติแล้ววัตถุเหล่านี้ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยเทคนิค การวิเคราะห์โดยตรงเนื่องจากระยะทางที่ไกลมาก

เมื่อใช้วิธีการดูดกลืนสเปกโทรสโกปี คุณสามารถศึกษาวัตถุในอวกาศระยะไกลที่ไม่มีรังสีในตัวเองได้ ความรู้นี้ช่วยให้คุณสร้างได้ ลักษณะที่สำคัญที่สุดวัตถุอวกาศ: ความดัน อุณหภูมิ ลักษณะโครงสร้าง และอื่นๆ อีกมากมาย

การทดลองของนิวตันพบว่าแสงแดดมี ตัวละครที่ซับซ้อน- ในทำนองเดียวกัน กล่าวคือ โดยการวิเคราะห์องค์ประกอบของแสงโดยใช้ปริซึม เราสามารถมั่นใจได้ว่าแสงจากแหล่งอื่นๆ ส่วนใหญ่ (หลอดไส้ หลอดอาร์ค ฯลฯ) มีลักษณะเหมือนกัน เมื่อเปรียบเทียบสเปกตรัมของวัตถุที่ส่องสว่างเหล่านี้ เราพบว่าส่วนที่เกี่ยวข้องของสเปกตรัมมีความสว่างต่างกัน กล่าวคือ ในสเปกตรัมที่ต่างกันพลังงานก็จะถูกกระจายต่างกันออกไป คุณสามารถตรวจสอบสิ่งนี้ได้อย่างน่าเชื่อถือยิ่งขึ้นหากคุณตรวจสอบสเปกตรัมโดยใช้เทอร์โมเอลิเมนต์ (ดูมาตรา 149)

สำหรับแหล่งที่มาทั่วไป ความแตกต่างในสเปกตรัมเหล่านี้ไม่มีนัยสำคัญมากนัก แต่สามารถตรวจจับได้ง่าย ดวงตาของเราแม้จะไม่ได้รับความช่วยเหลือจากอุปกรณ์สเปกตรัม แต่ก็ยังตรวจพบความแตกต่างในคุณภาพของแสงสีขาวที่ได้รับจากแหล่งกำเนิดเหล่านี้ ดังนั้นแสงเทียนจึงปรากฏเป็นสีเหลืองหรือแดงเมื่อเปรียบเทียบกับหลอดไส้ และส่วนหลังนี้มีสีเหลืองกว่าแสงแดดอย่างเห็นได้ชัด

มากกว่า ความแตกต่างที่มากขึ้นหากแหล่งกำเนิดแสงแทนที่จะเป็นวัตถุที่ร้อนเป็นหลอดที่เต็มไปด้วยก๊าซที่เรืองแสงภายใต้อิทธิพลของการปล่อยประจุไฟฟ้า ปัจจุบันหลอดดังกล่าวใช้สำหรับจารึกเรืองแสงหรือไฟถนน บางส่วนเหล่านี้ โคมไฟปล่อยก๊าซให้แสงสีเหลืองสว่าง (หลอดโซเดียม) หรือสีแดง (หลอดนีออน) ส่วนดวงอื่นๆ เรืองแสงเป็นแสงสีขาว (หลอดปรอท) แตกต่างอย่างชัดเจนในที่ร่มจากแสงแดด การศึกษาสเปกตรัมของแสงจากแหล่งกำเนิดดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าสเปกตรัมของพวกมันมีเพียงพื้นที่ที่มีสีเฉพาะบุคคล แคบมากหรือน้อยเท่านั้น

ในปัจจุบัน เราได้เรียนรู้ที่จะผลิตหลอดปล่อยก๊าซ ซึ่งมีองค์ประกอบสเปกตรัมใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์มาก โคมไฟเหล่านี้เรียกว่า หลอดฟลูออเรสเซนต์(ดูมาตรา 186)

หากตรวจดูแสงจากดวงอาทิตย์หรือโคมไฟโค้งที่กรองผ่านกระจกสีจะดูแตกต่างไปจากเดิมอย่างเห็นได้ชัด ดวงตาจะประเมินแสงนี้เป็นสีและ การสลายตัวของสเปกตรัมจะพบว่าส่วนสำคัญของสเปกตรัมต้นทางขาดหายไปหรือสเปกตรัมอ่อนมาก

§ 165 แสงและสีของร่างกายการทดลองที่อธิบายไว้ในมาตรา 164 แสดงให้เห็นว่าแสงที่ทำให้เกิดความรู้สึกของสีใดสีหนึ่งในดวงตาของเรามีองค์ประกอบทางสเปกตรัมที่ซับซ้อนไม่มากก็น้อย ปรากฎว่าตาของเราค่อนข้างจะ อุปกรณ์ที่ไม่สมบูรณ์เพื่อวิเคราะห์แสง เพื่อให้บางครั้งรังสีที่มีองค์ประกอบสเปกตรัมต่างกันสามารถสร้างสีที่เกือบจะเหมือนกันได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยความช่วยเหลือจากดวงตา เราจึงได้รับความรู้เกี่ยวกับสีต่างๆ มากมายในโลกรอบตัวเรา

กรณีที่แสงจากแหล่งกำเนิดส่องตรงไปยังดวงตาของผู้สังเกตนั้นค่อนข้างหายาก บ่อยครั้งที่แสงส่องผ่านวัตถุต่างๆ เป็นครั้งแรก โดยหักเหและถูกดูดซับไปบางส่วน หรือสะท้อนแสงทั้งหมดจากพื้นผิวของวัตถุไม่มากก็น้อย ดังนั้นองค์ประกอบทางสเปกตรัมของแสงที่มาถึงดวงตาของเราอาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเนื่องจากกระบวนการสะท้อน การดูดกลืน ฯลฯ ที่อธิบายไว้ข้างต้น ในกรณีส่วนใหญ่ กระบวนการดังกล่าวทั้งหมดจะส่งผลให้บริเวณสเปกตรัมบางจุดอ่อนลงเท่านั้น สามารถกำจัดบางส่วนออกจากพื้นที่ดังกล่าวได้อย่างสมบูรณ์ แต่อย่าเพิ่มแสงที่มาจากรังสีแหล่งกำเนิดของความยาวคลื่นที่ไม่มีอยู่ในนั้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการดังกล่าวก็สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกัน (เช่น ในปรากฏการณ์เรืองแสง)

§ 166 ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ การสะท้อน และการส่งผ่านสี รายการต่างๆที่ได้รับแสงสว่างจากแหล่งกำเนิดแสงเดียวกัน (เช่น ดวงอาทิตย์) อาจมีความหลากหลายมาก แม้ว่าวัตถุทั้งหมดนี้จะได้รับแสงสว่างจากแสงที่มีองค์ประกอบเดียวกันก็ตาม บทบาทหลักของเอฟเฟกต์ดังกล่าวเกิดจากปรากฏการณ์การสะท้อนและการส่งผ่านของแสง ตามที่ได้ชี้แจงไปแล้ว แสงที่ตกกระทบบนร่างกายจะสะท้อนบางส่วน (กระจัดกระจาย) ส่งผ่านบางส่วนและดูดซึมบางส่วนจากร่างกาย สัดส่วนของฟลักซ์ส่องสว่างที่เข้าร่วมในแต่ละกระบวนการถูกกำหนดโดยใช้สัมประสิทธิ์ที่สอดคล้องกัน: การสะท้อน r การส่งสัญญาณ t และการดูดกลืนแสง a (ดู§ 76)

แต่ละค่าสัมประสิทธิ์ที่ระบุ (a, r, t) อาจขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น (สี) เนื่องจากเอฟเฟกต์ต่างๆ เกิดขึ้นเมื่อให้แสงสว่างแก่วัตถุ ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเห็นว่าวัตถุใดๆ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของแสงสีแดงมีขนาดใหญ่และค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนมีขนาดเล็ก ในทางกลับกัน สำหรับแสงสีเขียว จะปรากฏเป็นสีแดงในแสงที่ส่ง และสีเขียวในแสงสะท้อน . คุณสมบัติดังกล่าวมีไว้ครอบครอง เช่น คลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นสารสีเขียวที่มีอยู่ในใบพืชและมีหน้าที่ในการ สีเขียวของพวกเขา. สารละลาย (สารสกัด) ของคลอโรฟิลล์ในแอลกอฮอล์จะปรากฏเป็นสีแดงในการส่งผ่าน และสีเขียวในการสะท้อน

วัตถุที่มีการดูดกลืนแสงสูงสำหรับทุกรังสี และการสะท้อนและการส่งผ่านมีขนาดเล็กมาก จะเป็นวัตถุทึบแสงสีดำ (เช่น เขม่า) สำหรับตัววัตถุที่ทึบแสงสีขาวมาก (แมกนีเซียมออกไซด์) ค่าสัมประสิทธิ์ r ใกล้เคียงกับความสามัคคีสำหรับทุกความยาวคลื่น และค่าสัมประสิทธิ์ a และ t เล็กมาก กระจกใสโดยสมบูรณ์มีค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนต่ำ r และสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง a และสัมประสิทธิ์การส่งผ่าน t ใกล้กับความสามัคคีสำหรับทุกความยาวคลื่น ในทางตรงกันข้าม สำหรับกระจกสีสำหรับความยาวคลื่นบางค่าสัมประสิทธิ์ t และ r จะเป็นศูนย์ ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์ a จึงใกล้เคียงกับความสามัคคี ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์ a, t และ r และการพึ่งพาสี (ความยาวคลื่น) ทำให้เกิดสีและเฉดสีที่หลากหลายมาก ร่างกายที่แตกต่างกัน.

§ 167. ตัวสีที่ส่องสว่างด้วยแสงสีขาวร่างกายที่ทาสีจะปรากฏเป็นสีเมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีขาว หากชั้นสีมีความหนาเพียงพอ สีของร่างกายจะถูกกำหนดและไม่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของชั้นที่อยู่ด้านล่าง โดยปกติแล้วสีจะเป็นเม็ดเล็กๆ ที่กระจายแสงอย่างเฉพาะเจาะจงและจุ่มลงในมวลโปร่งใสที่เกาะติดกับสีเหล่านั้น เช่น น้ำมัน ค่าสัมประสิทธิ์ a, r และ t ของเกรนเหล่านี้จะกำหนดคุณสมบัติของสี

ผลของสีจะแสดงเป็นแผนผังในรูป 316. ชั้นบนสุดสะท้อนทุกสิ่งเกือบเท่าๆ กัน

ข้าว. 316. โครงการออกฤทธิ์ของชั้นสี

รังสีเช่น จากเขา ขาวไปแสงสว่าง. ส่วนแบ่งไม่มีนัยสำคัญมากประมาณ 5% แสงที่เหลืออีก 95% แทรกซึมลึกเข้าไปในสีและกระจายไปตามเมล็ดข้าวแล้วจึงออกมา ในกรณีนี้ แสงบางส่วนจะถูกดูดซับไว้ในเม็ดสี และพื้นที่สเปกตรัมบางส่วนจะถูกดูดซับไว้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสีของสี ส่วนหนึ่งของแสงที่ทะลุเข้าไปได้ลึกยิ่งขึ้นก็กระจัดกระจายไปยังเกรนชั้นถัดไป เป็นต้น ด้วยเหตุนี้ ตัววัตถุที่ส่องสว่างด้วยแสงสีขาวจะมีสีที่กำหนดโดยค่าสัมประสิทธิ์ a, t และ r สำหรับเกรน ของสีที่เคลือบไว้

สีที่ดูดซับแสงที่ตกกระทบในชั้นบาง ๆ เรียกว่า แอบแฝงสีที่มีผลกระทบเนื่องจากการมีส่วนร่วมของธัญพืชหลายชั้นเรียกว่า เคลือบหลังช่วยให้คุณประสบความสำเร็จอย่างมาก ผลดีโดยการผสมเกรนสีหลายๆ ชนิด (เช็ดบนจานสี) เป็นผลให้สามารถสร้างเอฟเฟกต์สีได้หลากหลาย เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าการผสมสีเคลือบที่สอดคล้องกับสีคู่กันควรส่งผลให้ได้เฉดสีที่เข้มมาก จริงๆ แล้วให้ผสมเม็ดสีแดงและเขียวลงในสี แสงที่กระจัดกระจายโดยเม็ดสีแดงจะถูกดูดซับโดยเม็ดสีเขียว และในทางกลับกัน แทบไม่มีแสงใดหลุดออกจากชั้นสีได้ ดังนั้นการผสมสีจึงให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการผสมแสงของสีที่ตรงกัน ศิลปินจะต้องคำนึงถึงสถานการณ์นี้เมื่อผสมสี

§ 168 ตัวสีที่ส่องสว่างด้วยแสงสีทั้งหมดที่กล่าวมาใช้กับแสงสีขาว หากองค์ประกอบสเปกตรัมของแสงตกกระทบแตกต่างอย่างมากจากแสงแดด เอฟเฟกต์แสงอาจแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง สถานที่ที่สว่างและมีสีสันในภาพสีจะดูมืดหากแสงตกกระทบขาดความยาวคลื่นที่สถานที่เหล่านี้มีการสะท้อนแสงสูง แม้แต่การเปลี่ยนจากแสงกลางวันไปเป็นแสงประดิษฐ์ในตอนเย็นก็สามารถเปลี่ยนอัตราส่วนของเฉดสีได้อย่างมาก ในเวลากลางวัน สัดส่วนสัมพัทธ์ของรังสีสีเหลือง เขียว และน้ำเงินจะมากกว่าในมาก แสงประดิษฐ์- ดังนั้นผ้าสีเหลืองและสีเขียวจึงดูสลัวในแสงยามเย็นมากกว่าตอนกลางวัน และผ้าสีน้ำเงินในเวลากลางวันมักจะปรากฏเป็นสีดำสนิทใต้โคมไฟ ศิลปินและนักตกแต่งจะต้องคำนึงถึงสถานการณ์นี้เมื่อเลือกสีสำหรับการแสดงละครหรือสำหรับขบวนพาเหรดที่จัดขึ้นกลางแจ้งในระหว่างวัน

ในหลายอุตสาหกรรมที่การประเมินเฉดสีที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญ เช่น เมื่อทำการคัดแยกเส้นด้าย การทำงานท่ามกลางแสงยามเย็นเป็นเรื่องยากมากหรือเป็นไปไม่ได้เลยด้วยซ้ำ ดังนั้นในสภาวะเช่นนี้ จึงมีเหตุผลที่จะใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ เช่น หลอดไฟที่มีองค์ประกอบสเปกตรัมของแสงจะใกล้เคียงกับองค์ประกอบสเปกตรัมของแสงกลางวันมากที่สุด (ดูมาตรา 187)

§ 169 การมาสก์และการเปิดโปงแม้ในที่มีแสงจ้าเราไม่สามารถแยกแยะวัตถุที่มีสีไม่แตกต่างจากสีของพื้นหลังโดยรอบได้นั่นคือวัตถุที่ค่าสัมประสิทธิ์ r มีค่าเท่ากันในทางปฏิบัติสำหรับความยาวคลื่นทั้งหมดเช่นเดียวกับพื้นหลัง ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะแยกแยะระหว่างสัตว์ที่มีขนสีขาวหรือคนในชุดสีขาวบนที่ราบที่เต็มไปด้วยหิมะ ใช้ในกิจการทหารเพื่ออำพรางสีของกองทหารและสถานปฏิบัติงานทางทหาร ในธรรมชาติ ผ่านกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติ สัตว์หลายชนิดได้รับสีป้องกัน (การเลียนแบบ)

จากที่กล่าวมาข้างต้น เห็นได้ชัดว่าการกำบังที่สมบูรณ์แบบที่สุดคือการเลือกสีโดยที่ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน r สำหรับความยาวคลื่นทั้งหมดมีค่าเดียวกันกับค่าของพื้นหลังโดยรอบ ในทางปฏิบัติ การดำเนินการนี้ทำได้ยากมาก ดังนั้นจึงมักถูกจำกัดอยู่เพียงการเลือกค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนแสงที่ใกล้เคียงสำหรับการแผ่รังสี ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสังเกตแสงแดดและดวงตา นี่เป็นส่วนที่โดดเด่นของสเปกตรัมสีเหลืองเขียว ซึ่งดวงตามีความไวเป็นพิเศษและมองเห็นได้ชัดเจนกว่าส่วนอื่นๆ ในแสงแดด (แสงแดด) อย่างไรก็ตาม หากวัตถุที่พรางตัวในลักษณะดังกล่าวไม่ได้สังเกตด้วยตา แต่ถูกถ่ายภาพ การพรางตัวนั้นก็อาจสูญเสียความหมายไป อันที่จริง สีม่วงและสีม่วงมีผลอย่างมากต่อจานถ่ายภาพ รังสีอัลตราไวโอเลต- ดังนั้น หากสำหรับขอบเขตนี้ของสเปกตรัม ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของวัตถุและพื้นหลังแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด เมื่อสังเกตด้วยตา ข้อบกพร่องในการปกปิดดังกล่าวก็จะไม่มีใครสังเกตเห็น แต่จะทำให้รู้สึกได้อย่างชัดเจนในภาพถ่าย ความไม่สมบูรณ์ของการพรางตัวจะสะท้อนให้เห็นอย่างชัดเจนเช่นกันหากสังเกตผ่านฟิลเตอร์แสงที่กำจัดความยาวคลื่นเหล่านั้นซึ่งการออกแบบลายพรางเป็นหลัก เช่น ผ่านฟิลเตอร์สีน้ำเงิน แม้ว่าความสว่างของภาพทั้งหมดจะลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อมองผ่านฟิลเตอร์ดังกล่าว แต่รายละเอียดอาจปรากฏบนภาพซึ่งถูกซ่อนไว้เมื่อสังเกตในแสงสีขาว การจับคู่ฟิลเตอร์กับภาพถ่ายสามารถช่วยได้เป็นพิเศษ ผลที่แข็งแกร่ง- ดังนั้น เมื่อเลือกสีมาสก์ คุณจะต้องระมัดระวังในการกำหนด r สำหรับช่วงสเปกตรัมที่ค่อนข้างกว้าง รวมถึงอินฟราเรดและอัลตราไวโอเลต

บางครั้งฟิลเตอร์แสงจะใช้เพื่อปรับปรุงการส่งผ่านแสงที่ถูกต้องเมื่อถ่ายภาพ เนื่องจากความไวสูงสุดของดวงตาและแผ่นถ่ายภาพนั้นอยู่ในพื้นที่ที่แตกต่างกัน (สำหรับดวงตา - สีเหลืองเขียว สำหรับแผ่นถ่ายภาพ - สีน้ำเงินม่วง) การแสดงภาพและภาพถ่ายอาจแตกต่างกันมาก ร่างของหญิงสาวสวมเสื้อสีเหลืองและกระโปรงสีม่วง ปรากฏต่อตาเป็นสีอ่อนที่ด้านบนและสีเข้มที่ด้านล่าง ในการ์ดภาพถ่าย เธออาจดูเหมือนสวมเสื้อเบลาส์สีเข้มและกระโปรงสีอ่อน หากคุณวางฟิลเตอร์สีเหลืองไว้หน้าเลนส์ถ่ายภาพ อัตราส่วนความสว่างของกระโปรงและเสื้อจะเปลี่ยนไปในทิศทางที่ใกล้กับภาพที่มองเห็นมากขึ้น นอกจากนี้ การใช้ฟิล์มถ่ายภาพที่มีความไวต่อคลื่นยาวเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับฟิล์มทั่วไป (ออร์โธโครมาติก) ทำให้เราสามารถแสดงภาพการส่องสว่างของภาพได้อย่างถูกต้อง

§ 170 ความอิ่มตัวของสีนอกเหนือจากการกำหนดสี - แดง, เหลือง, น้ำเงิน ฯลฯ - เรามักจะแยกแยะสีด้วยความอิ่มตัวนั่นคือโดยความบริสุทธิ์ของสีการไม่มีสีขาว ตัวอย่างของสีที่ลึกหรืออิ่มตัวคือสีสเปกตรัม พวกมันแสดงถึงช่วงความยาวคลื่นแคบๆ โดยไม่มีสีอื่นๆ ผสมอยู่ สีของผ้าและสีที่เคลือบวัตถุมักจะมีความอิ่มตัวน้อยกว่าและมีสีขาวไม่มากก็น้อย เหตุผลก็คือ การสะท้อนของสีย้อมส่วนใหญ่ไม่เป็นศูนย์ที่ความยาวคลื่นใดๆ ดังนั้น เมื่อส่องสว่างผ้าย้อมด้วยแสงสีขาว เราจะสังเกตเห็นบริเวณสีเดียวในแสงแบบกระจาย (เช่น สีแดง) แต่มีความยาวคลื่นอื่น ๆ ในปริมาณที่เห็นได้ชัดเจนผสมอยู่ด้วย ซึ่งทำให้เกิดแสงสีขาวร่วมกัน แต่หากแสงดังกล่าวที่กระเจิงโดยเนื้อเยื่อที่มีสีเด่นกว่าสีเดียว (เช่น สีแดง) ไม่ได้พุ่งตรงเข้าสู่ดวงตาโดยตรง แต่ถูกบังคับให้สะท้อนเป็นครั้งที่สองจากเนื้อเยื่อเดียวกัน สัดส่วนของสีเด่นจะ เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือและความขาวจะลดลง. การทำซ้ำขั้นตอนนี้หลายครั้ง ( รูปที่ 317) อาจทำให้สีค่อนข้างอิ่มตัว

ข้าว. 317. ได้สีสันที่สดใสเมื่อสะท้อนจากผ้าม่านสีแดง

หากความเข้มของแสงตกกระทบของความยาวคลื่นใดๆ แสดงด้วย ฉันและสัมประสิทธิ์การสะท้อนสำหรับความยาวคลื่นเดียวกันจะแสดงผ่าน r จากนั้นหลังจากการสะท้อนครั้งเดียว เราก็จะได้ความเข้ม ฉัน r หลังจากสองเท่า ฉัน r 2 หลังจากสามครั้ง ฉัน r 3 เป็นต้น จากที่นี่เป็นที่ชัดเจนว่าถ้า r สำหรับพื้นที่สเปกตรัมแคบ ๆ เท่ากับ 0.7 และส่วนที่เหลือเท่ากับ 0.1 จากนั้นหลังจากการสะท้อนครั้งเดียวสิ่งเจือปน สีขาวคือ 1/7 นั่นคือประมาณ 15% หลังจากการสะท้อนสองครั้ง 1/49 นั่นคือประมาณ 2% และหลังจากการสะท้อนสามครั้ง 1/343 นั่นคือน้อยกว่า 0.3% แสงดังกล่าวถือได้ว่าค่อนข้างอิ่มตัว

ปรากฏการณ์ที่อธิบายไว้อธิบายถึงสีสันที่หลากหลายของผ้ากำมะหยี่ รอยพับของผ้าม่านหรือแบนเนอร์ที่พลิ้วไหว ในทุกกรณีเหล่านี้ จะมีการกด (กำมะหยี่) หรือการพับของวัสดุที่มีสีจำนวนมาก เมื่อตกลงมา แสงสีขาวจะสะท้อนหลายครั้งก่อนจะเข้าสู่ดวงตาของผู้สังเกต แน่นอนว่าในกรณีนี้ ผ้าจะดูเข้มกว่า เช่น แถบผ้าซาตินสียืดเรียบ แต่ความอิ่มตัวของสีจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และเนื้อผ้าก็ได้รับความสวยงาม

ในมาตรา 167 เราได้กล่าวไว้ว่าชั้นผิวของสีใดๆ ก็ตามจะกระจายแสงสีขาวเสมอ กรณีนี้จะทำให้ความอิ่มตัวของสีของภาพลดลง ดังนั้นภาพเขียนสีน้ำมันจึงมักเคลือบด้วยสารเคลือบเงาหลายชั้น ด้วยการเติมความไม่สม่ำเสมอของสีให้ทั้งหมด วานิชจะสร้างความเรียบเนียน พื้นผิวกระจกภาพวาด แสงสีขาวจากพื้นผิวนี้ไม่กระจัดกระจายในทุกทิศทาง แต่จะสะท้อนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง แน่นอนหากคุณดูภาพจากตำแหน่งที่เลือกไม่สำเร็จ แสงดังกล่าวจะรบกวนจิตใจมาก (“แสงสะท้อน”) แต่ถ้าเราดูภาพวาดจากที่อื่น ต้องขอบคุณการเคลือบวานิช แสงสีขาวจากพื้นผิวจึงไม่กระจายไปในทิศทางเหล่านี้ และสีของภาพวาดจะอิ่มตัวมากขึ้น

§ 171 สีของท้องฟ้าและรุ่งอรุณการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบสเปกตรัมของแสงที่สะท้อนหรือกระเจิงโดยพื้นผิวของร่างกายสัมพันธ์กับการมีอยู่ของการดูดกลืนแสงแบบเลือกสรรและการสะท้อน ซึ่งแสดงเป็นฟังก์ชันของสัมประสิทธิ์ a และ r บนความยาวคลื่น

ในธรรมชาติ ปรากฏการณ์อีกประการหนึ่งมีบทบาทสำคัญ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบสเปกตรัมของแสงแดด แสงมาถึงผู้สังเกตจากบริเวณที่ไม่มีเมฆ นภาซึ่งอยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์ มีลักษณะเป็นสีน้ำเงินหรือสีน้ำเงินที่ค่อนข้างเข้ม ไม่ต้องสงสัยเลยว่าแสงจากท้องฟ้าคือแสงแดดที่กระจัดกระจายเป็นความหนา บรรยากาศอากาศจึงเข้าถึงผู้สังเกตจากทุกทิศทุกทางแม้ในทิศที่ห่างไกลจากทิศดวงอาทิตย์ก็ตาม ข้าว. 318 อธิบายที่มาของแสงที่กระจายบนท้องฟ้า การวิจัยเชิงทฤษฎีและการทดลองได้แสดงให้เห็นว่าการกระเจิงดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจาก โครงสร้างโมเลกุลอากาศ; แม้แต่อากาศที่ไร้ฝุ่นก็กระจายไปโดยสิ้นเชิง

ข้าว. 318. กำเนิดสีท้องฟ้า (แสงจากดวงอาทิตย์ที่กระจายไปตามชั้นบรรยากาศ) พื้นผิวโลก (เช่น จุด A) เข้าถึงทั้งแสงโดยตรงจากดวงอาทิตย์และแสงที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศ สีของแสงที่กระจัดกระจายนี้เรียกว่าสีของท้องฟ้า

แสงแดด. สเปกตรัมของแสงที่กระเจิงโดยอากาศแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากสเปกตรัมของแสงแดดโดยตรง: ในแสงแดด พลังงานสูงสุดจะตกอยู่ที่ส่วนสีเหลืองเขียวของสเปกตรัม และในแสงของท้องฟ้า พลังงานสูงสุดจะเลื่อนไปเป็นส่วนสีน้ำเงิน เหตุผลก็คือว่า คลื่นแสงสั้นจะกระจัดกระจายแรงกว่าคลื่นยาวมากตามการคำนวณ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ John Strett Lord Rayleigh (1842-1919) ยืนยันโดยการตรวจวัดว่าความเข้มของแสงที่กระเจิงจะแปรผกผันกับกำลังที่สี่ของความยาวคลื่น ถ้าอนุภาคที่กระเจิงมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นของแสง ดังนั้น รังสีสีม่วงจึงกระจัดกระจาย แรงกว่าสีแดงเกือบ 9 เท่า ดังนั้นแสงสีเหลืองของดวงอาทิตย์เมื่อกระจัดกระจายกลายเป็นสีฟ้าของท้องฟ้า กรณีนี้เกิดขึ้นเมื่อกระจายไปในอากาศบริสุทธิ์ (ในภูเขา เหนือมหาสมุทร) การมีอยู่ของอนุภาคฝุ่นที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ในอากาศ (ในเมือง) จะทำให้แสงสีน้ำเงินที่กระจัดกระจายเพิ่มขึ้นจากแสงที่สะท้อนจากอนุภาคฝุ่น กล่าวคือ แสงจากดวงอาทิตย์ที่แทบไม่เปลี่ยนแปลง ด้วยส่วนผสมนี้ สีของท้องฟ้าจึงมีสีขาวมากขึ้นภายใต้สภาวะเหล่านี้

การกระเจิงของคลื่นสั้นที่เด่นชัดทำให้แสงโดยตรงของดวงอาทิตย์ที่ส่องมายังโลกปรากฏเป็นสีเหลืองมากกว่าเมื่อสังเกตจากที่สูง ระหว่างที่เคลื่อนผ่านอากาศ แสงของดวงอาทิตย์จะกระจัดกระจายไปด้านข้างบางส่วน โดยมีคลื่นสั้นกระเจิงแรงกว่า ดังนั้นแสงที่มาถึงโลกจึงมีการแผ่รังสีจากสเปกตรัมคลื่นยาวค่อนข้างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ปรากฏการณ์นี้เด่นชัดเป็นพิเศษในช่วงการขึ้นและตกของดวงอาทิตย์ (หรือดวงจันทร์) เมื่อแสงโดยตรงส่องผ่านอากาศที่มีความหนามากกว่ามาก (รูปที่ 319) ด้วยเหตุนี้ ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ในเวลาพระอาทิตย์ขึ้น (หรือพระอาทิตย์ตก) จึงมีสีเหลืองทองแดง หรือบางครั้งก็มีโทนสีแดงด้วยซ้ำ ในกรณีเหล่านั้น

ข้าว. 319. คำอธิบายสีแดงของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์เมื่อพระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตก: S 1 - แสงสว่างที่จุดสุดยอด - เส้นทางสั้น ๆ ในชั้นบรรยากาศ (AB); S 2 - แสงสว่างบนขอบฟ้า - ทางยาวในชั้นบรรยากาศ (SV)

เมื่อมีอนุภาคฝุ่นหรือหยดความชื้น (หมอก) ในอากาศที่มีขนาดเล็กมาก (ความยาวคลื่นสั้นกว่าอย่างมีนัยสำคัญ) การกระเจิงที่เกิดจากสิ่งเหล่านี้จะเป็นไปตามกฎหมายด้วย

ข้าว. 320. การกระเจิงของแสงด้วยของเหลวขุ่น: แสงตกกระทบ - สีขาว, แสงกระจัดกระจาย - สีฟ้า, แสงที่ส่องผ่าน - สีแดง

ใกล้เคียงกับกฎของเรย์ลีห์ กล่าวคือ คลื่นสั้นกระจัดกระจายเป็นส่วนใหญ่ ในกรณีเหล่านี้ ดวงอาทิตย์ขึ้นและตกอาจเป็นสีแดงสนิท เมฆที่ลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศก็เปลี่ยนเป็นสีแดงเช่นกัน จึงเป็นที่มาของเฉดสีชมพูแดงอันสวยงามของยามเช้าและยามเย็น

คุณสามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงของสีที่อธิบายไว้ระหว่างการกระเจิงหากคุณผ่านลำแสงจากไฟฉายผ่านภาชนะ (รูปที่ 320) ที่เต็มไปด้วยของเหลวขุ่น นั่นคือของเหลวที่มีอนุภาคแขวนลอยขนาดเล็ก (เช่น น้ำที่มีอนุภาคแขวนลอยเล็กน้อย) หยดนม) แสงที่มาจากด้านข้าง (กระจาย) จะมีสีฟ้ากว่าแสงจากไฟฉายโดยตรงอย่างเห็นได้ชัด หากความหนาของของเหลวขุ่นค่อนข้างมีนัยสำคัญ แสงที่ส่องผ่านภาชนะจะสูญเสียส่วนสำคัญของรังสีคลื่นสั้น (สีน้ำเงินและสีม่วง) ในระหว่างการกระเจิงจนกลายเป็นสีส้มและสีแดง ในปีพ.ศ. 2426 ภูเขาไฟระเบิดอย่างรุนแรงเกิดขึ้นบนเกาะกรากะตัว ทำลายเกาะไปครึ่งหนึ่งและโยนขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ จำนวนมากฝุ่นที่เล็กที่สุด เป็นเวลาหลายปีที่ฝุ่นละอองนี้ซึ่งกระจัดกระจายไปตามกระแสลมเป็นระยะทางอันกว้างใหญ่ ก่อให้เกิดมลพิษในชั้นบรรยากาศ ทำให้เกิดรุ่งอรุณสีแดงเข้ม