可见光的光谱及各种光的波长
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c在这里是光速,x、y和z是空间的坐标,t是时间的坐标,u(x,y,z)是描写光的函数,下标表示取偏导数。
在空间固定的一点(x、y、z固定),u就成为时间的一个函数了。
通过傅里叶变换我们可以获得每个波长的振幅。
由此我们可以得到这个光在每个波长的强度。
这样一来我们就可以从波动方程获得一个光谱。
但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色,我们还的理解视网膜的生理功能才行。
亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系,但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。
约翰·沃尔夫冈·歌德也曾经研究过颜色的成因。
托马斯·杨1801年第一次提出三元色的理论,后来赫尔曼·冯·亥姆霍兹将它完善了。
1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素,从而确定了这个理论的正确性。
人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色,一般人眼中有三种不同的锥状细胞:第一种主要感受红色,它的最敏感点在565纳米左右;第二种主要感受绿色,它的最敏感点在53 5纳米左右;第三种主要感受蓝色,其最敏感点在445纳米左右。
杆状细胞只有一种,它的最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。
每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。
因此进入眼睛的光一般相应这三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。
因为每种细胞也对其他的波长有反映,因此并非所有的光谱都能被区分。
比如绿光不仅可以被绿锥状细胞接受,其他锥状细胞也可以产生一定强度的信号,所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。
如我们的眼睛长时间看一种颜色的话,我们把目光转开就会在别的地方看到这种颜色的补色。
这被称作颜色的互补原理,简单说来,当某个细胞受到某种颜色的光刺激时,它同时会释放出两种信号:刺激黄色,并同时拟制黄色的补色紫色。
事实上,某个场景的光在视网膜上细胞产生的信号并不是完全被百分之百等于人对这个场景的感受。
人的大脑会对这些信号处理,并分析比较周围的信号。
光谱范围划分可见光指能引起视觉的电磁波。
可见光的波长范围在0.77~0.39微米之间。
波长不同的电磁波,引起人眼的颜色感觉不同。
0.77~0.622微米,感觉为红色;0.622~0.597微米,橙色;0.597~0.577微米,黄色;0.577~0.492微米,绿色;0.492~0.455微米,蓝靛色;0.455~0.39微米,紫色。
可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,可见光谱没有精确的范围;一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400到700纳米之间,但还有一些人能够感知到波长大约在380到780纳米之间的电磁波。
正常视力的人眼对波长约为555纳米的电磁波最为敏感,这种电磁波处于光学频谱的绿光区域人眼可以看见的光的范围受大气层影响。
大气层对于大部分的电磁波辐射来讲都是不透明的,只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外。
不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样,例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段,对于寻找花蜜有很大帮助。
红外光谱红外光谱(infrared spectra),以波长或波数为横坐标以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。
按红外射线的波长范围,可粗略地分为近红外光谱(波段为0.8~2.5微米)、中红外光谱(2.5~25微米)和远红外光谱(25~1000微米)。
对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光,可得到红外发射光谱,物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成;对被物质所吸收的红外射线进行分光,可得到红外吸收光谱。
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,它是一种分子光谱。
分子的红外吸收光谱属于带状光谱。
原子也有红外发射和吸收光谱,但都是线状光谱。
量子场论或量子电动力学可以正确地描述和解释红外射线(一种电磁辐射)与物质的相互作用。
若采用半经典的理论处理方法,即对组成物质的分子和原子作为量子力学体系来处理,辐射场作为一种经典物理中的电磁波并忽略其光子的特征,则分子红外光谱是由分子不停地作振动和转动而产生的。
之老阳三干创作可见光指能引起视觉的电磁波.可见光的波长范围在0.77~0.39微米之间.波长分歧的电磁波, 引起人眼的颜色感觉分歧.0.77~0.622微米, 感觉为红色;0.622~0.597微米, 橙色;0.597~0.577微米, 黄色;0.577~0.492微米, 绿色;0.492~0.455微米, 蓝靛色;0.455~0.39微米, 紫色.可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部份, 可见光谱没有精确的范围;一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400到700纳米之间, 但还有一些人能够感知到波长年夜约在380到780纳米之间的电磁波.正常视力的人眼对波长约为555纳米的电磁波最为敏感, 这种电磁波处于光学频谱的绿光区域人眼可以看见的光的范围受年夜气层影响.年夜气层对年夜部份的电磁波辐射来讲都是不透明的, 只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外.很多其他生物能看见的光波范围跟人类纷歧样, 例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段, 对寻找花蜜有很年夜帮手.红外光谱红外光谱(infrared spectra), 以波长或波数为横坐标以强度或其他随波长变动的性质为纵坐标所获得的反映红外射线与物质相互作用的谱图.按红外射线的波长范围, 可粗略地分为近红外光谱(波段为0.8~2.5微米)、中红外光谱(2.5~25微米)和远红外光谱(25~1000微米).对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光, 可获得红外发射光谱, 物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成;对被物质所吸收的红外射线进行分光, 可获得红外吸收光谱.每种分子都有由其组成和结构决定的独占的红外吸收光谱, 它是一种分子光谱.分子的红外吸收光谱属于带状光谱.原子也有红外发射和吸收光谱, 但都是线状光谱.量子场论或量子电动力学可以正确地描述和解释红外射线(一种电磁辐射)与物质的相互作用.若采纳半经典的理论处置方法, 即对组成物质的分子和原子作为量子力学体系来处置, 辐射场作为一种经典物理中的电磁波并忽略其光子的特征, 则分子红外光谱是由分子不竭地作振动和转动而发生的.分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动, 多原子分子可组成多种振动模式.当孤立分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时, 这种振动方式称简正振动.含N个原子的分子应有3N -6个简正振动方式;如果是线性分子, 只有3N-5个简正振动方式.图中示出非线性3原子分子仅有的3种简正振动模式.分子的转动指的是分子绕质心进行的运动.分子振动和转动的能量不是连续的, 而是量子化的.当分子由一种振动(或转动)状态跃迁至另一种振动(或转动)状态时, 就要吸收或发射与其能级差相应的光.研究红外光谱的方法主要是吸收光谱法.使用的光谱有两种类型.一种是单通道或多通道丈量的棱镜或光栅色散型光谱仪, 另一种是利用双光束干涉原理并进行干涉图的傅里叶变换数学处置的非色散型的傅里叶变换红外光谱仪.红外光谱具有高度的特征性, 不单可以用来研究分子的结构和化学键, 如力常数的测定等, 而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种. 紫外光谱紫外光谱是分子中某些价电子吸收了一定波长的电磁波, 由低能级跃近到高能级而发生的一种光谱, 也称之为电子光谱.目前使用的紫外光谱仪波长范围是200~800nm.其基来源根基理是用分歧波长的近紫外光(200~400nm)依次照一定浓度的被测样品溶液时, 就会发现部份波长的光被吸收.如果以波长λ为横坐标(单元nm), 吸收度(absorbance)A为纵坐标作图, 即获得紫外光谱(ultra violet spectra, 简称UV).。
可见光指能引起视觉的电磁波。
可见光的波长范围在0.77~0.39微米之间。
波长不同的电磁波,引起人眼的颜色感觉不同。
0.77~0.622微米,感觉为红色;0.622~0.597微米,橙色;0.597~0.577微米,黄色;0.577~0.492微米,绿色;0.492~0.455微米,蓝靛色;0.455~0.39微米,紫色。
可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,可见光谱没有精确的范围;一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400到700纳米之间,但还有一些人能够感知到波长大约在380到780纳米之间的电磁波。
正常视力的人眼对波长约为555纳米的电磁波最为敏感,这种电磁波处于光学频谱的绿光区域人眼可以看见的光的范围受大气层影响。
大气层对于大部分的电磁波辐射来讲都是不透明的,只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外。
不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样,例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段,对于寻找花蜜有很大帮助。
红外光谱红外光谱(infrared spectra),以波长或波数为横坐标以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。
按红外射线的波长范围,可粗略地分为近红外光谱(波段为0.8~2.5微米)、中红外光谱(2.5~25微米)和远红外光谱(25~1000微米)。
对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光,可得到红外发射光谱,物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成;对被物质所吸收的红外射线进行分光,可得到红外吸收光谱。
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,它是一种分子光谱。
分子的红外吸收光谱属于带状光谱。
原子也有红外发射和吸收光谱,但都是线状光谱。
量子场论或量子电动力学可以正确地描述和解释红外射线(一种电磁辐射)与物质的相互作用。
若采用半经典的理论处理方法,即对组成物质的分子和原子作为量子力学体系来处理,辐射场作为一种经典物理中的电磁波并忽略其光子的特征,则分子红外光谱是由分子不停地作振动和转动而产生的。
每种颜色的光与波长的对应值紫光400~450 nm 蓝光450~480 nm 青光480~4 90 nm蓝光绿490~500 nm 绿光500~560 nm 黄光绿560~580 nm黄光580~595 nm 橙光595~605 nm 红光605~7 00 nm根据光子能量公式:E=hυ其中,h为普朗克常数,υ为光子频率可见光的性质是由其频率决定的。
另外,在不同折射率的介质中,光的波长会改变而频率不变。
色温色温(colo(u)r temperature)是表示光源光色的尺度,单位为K(开尔文)。
色温在摄影、录象、出版等领域具有重要应用.光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。
热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温,它直接和普朗克黑体辐射定律相联系.一.概述基本定义色温是表示光源光谱质量最通用的指标。
一般用Tc表示.色温是按绝对黑体来定义的,光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时,此时黑体的温度就称此光源的色温。
低色温光源的特征是能量分布中,红辐射相对说要多些,通常称为“暖光”;色温提高后,能量分布中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”.一些常用光源的色温为:标准烛光为1930K (开尔文温度单位);钨丝灯为2760-2900K;荧光灯为3000K;闪光灯为3800K;中午阳光为5600K;电子闪光灯为6000K;蓝天为12000-18000K。
在讨论彩色摄影用光问题时,摄影家经常提到“色温”的概念。
色温究竟是指什么?我们知道,通常人眼所见到的光线,是由7种色光的光谱叠加组成。
但其中有些光线偏蓝,有些则偏红,色温就是专门用来量度和计算光线的颜色成分的方法,是19世纪末由英国物理学家洛德·开尔文所创立的,他制定出了一整套色温计算法,而其具体确定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。
三种色温的荧光灯光谱显示器指标色温(ColorTemperature)是高档显示器一个性能指标。
光谱的分类
光谱的分类通常有以下几种方式:
1.根据电磁波谱的类型和波长进行分类:
- 可见光谱:指人眼可见的光波谱,包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七个颜色。
- 红外光谱:波长比可见光长的光谱,用于红外光谱分析。
- 紫外光谱:波长比可见光短的光谱,包括近紫外(200-380nm)、中紫外(100-200nm)和远紫外(10-100nm)。
- 微波谱和射频谱:波长范围较长,用于通信、雷达等应用。
- X射线谱和γ射线谱:波长非常短,用于核物理、医学影像等领域。
- 延伸至无线电波、太赫兹波等其他电磁波段的光谱。
2.根据光谱的产生方式进行分类:
- 发射光谱:物质吸收能量后反向转发射出的光谱。
- 吸收光谱:物质吸收特定波长光的现象。
- 散射光谱:光在物质中发生散射现象,产生的光谱。
- 荧光光谱:物质吸收能量后在短时间内发射出的光谱。
- 光谱探测光谱:利用光学仪器对物质进行分析和检测。
3.根据光谱的应用进行分类:
- 分子光谱:用于分析和研究化学物质的结构和性质。
- 原子光谱:通过原子或离子的光谱研究元素和化合物的组成和性质。
- 大气光谱:用于研究大气中的气体成分、温度分布和辐射特性等。
- 天体光谱:用于研究宇宙中的天体物质的组成、温度、速度等。
- 核磁共振光谱:利用核磁共振现象对物质进行分析和研究。
需要注意的是,光谱的分类并不是互斥的,不同的分类方式可以有重叠和交叉。
可见光的波长与频率对照表信息摘要:可见光的⾊散谱根据波长依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
对应的波长(频率)在下表中列出。
绿光波长为500-560nm,黄光波长为580-595nm。
绿光波长为500-560nm,黄光波长为580-595nm。
不同波长的可见光所对应的不同颜⾊。
声波的频率范围0.0001Hz~10^12Hz以上,⼈⽿可以听到的频率范围20Hz-20000Hz,把(20000Hz~10^12Hz以上)的声⾳称为超声波,把(0.0001Hz~20Hz)的声⾳称为次声波.可见光的波段频率范围是3.9×10^14到7.7×10^14赫兹,紫外线的波段频率范围⼤致在8×10^14到3×10^17赫兹之间,⽽红外线波长的范围⼤致在3×10^11到约4×10^14赫兹之间. 光波是电磁波,声波是机械波.光波(即电磁波的可见光谱)的速度为每秒30万公⾥,声波的速度为每秒 340⽶,⼈的视觉神经的传递速度为每秒1200~1400⽶,⼈的听觉神经的传递速度为每秒 800~1200⽶.声波与光波的更⼤的区别在于前者需要介质,⽽后者不需要.声波的多普勒效应与波源、介质及观察者三者之间的相互运动有关.⽽光波因为没有介质,光的多普勒效应只涉及光源与观察者之间的相对运动。
换⼀个⾓度来讲,可以说光在真空中的传播也是通过某种介质,但这种介质有⼀个⾮常特殊的性质,它相对于所有的惯性参照系的运动速度都为零.正是这个特征,使得“光速与光源的运动速度⽆关”与“光速与观察者的运动速度⽆关”等价.⽽声波的传播媒介(空⽓、⽔等)都不具备这种“永远静⽌”的性质,故不存在“声速不变原理”,也⽆法由此导出相对论.另外,光波也能在⾮真空介质(如玻璃等)中传播,但是这些介质也不具备这种 “永远静⽌”的性质,所以也不能⽤光波在这类介质中的传播速度替代相对论中的光速。
可见光的⾊散谱根据波长依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
各种光的波长2009-05-08 16:29:39| 分类:技术话题| 标签:|字号大中小订阅可见光的光谱电磁波的波长和强度可以有很大的区别,在人可以感受的波长范围内(约380纳米至740纳米),它被称为可见光,有时也被简称为光。
假如我们将一个光源各个波长的强度列在一起,我们就可以获得这个光源的光谱。
一个物体的光谱决定这个物体的光学特性,包括它的颜色。
不同的光谱可以被人接收为同一个颜色。
虽然我们可以将一个颜色定义为所有这些光谱的总和,但是不同的动物所看到的颜色是不同的,不同的人所感受到的颜色也是不同的,因此这个定义是相当主观的。
一个弥散地反射所有波长的光的表面是白色的,而一个吸收所有波长的光的表面是黑色的。
一个虹所表现的每个颜色只包含一个波长的光。
我们称这样的颜色为单色的。
虹的光谱实际上是连续的,但一般人们将它分为七种颜色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但每个人的分法总是稍稍不同的。
单色光的强度也会影响人对一个波长的光的颜色的感受,比如暗的橙黄被感受为褐色,而暗的黄绿被感受为橄榄绿,等等。
显示器无法产生单色的橙色)。
出于眼睛的生理原理,我们无法区分这两种光的颜色。
也有许多颜色是不可能是单色的,因为没有这样的单色的颜色。
黑色、灰色和白色比如就是这样的颜色,粉红色或绛紫色也是这样的颜色。
波动方程是用来描写光的方程,因此通过解波动方程我们应该可以得到颜色的信息。
在真空中光的波动方程如下:utt = c2(uxx + uyy + uzz)c在这里是光速,x、y和z是空间的坐标,t是时间的坐标,u(x,y,z)是描写光的函数,下标表示取偏导数。
在空间固定的一点(x、y、z固定),u就成为时间的一个函数了。
通过傅里叶变换我们可以获得每个波长的振幅。
由此我们可以得到这个光在每个波长的强度。
这样一来我们就可以从波动方程获得一个光谱。
但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色,我们还的理解视网膜的生理功能才行。
亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系,但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。
每种颜色的光与波长的对应值紫光 400~450 nm 蓝光 450~480 nm 青光 480~490 nm 蓝光绿 490~500 nm 绿光 500~560 nm 黄光绿 560~580 nm 黄光 580~595 nm 橙光 595~605 nm 红光 605~700 nm根据光子能量公式:E=hυ其中,h为普朗克常数,υ为光子频率可见光的性质是由其频率决定的。
另外,在不同折射率的介质中,光的波长会改变而频率不变。
色温色温(colo(u)r temperature)是表示光源光色的尺度,单位为K(开尔文)。
色温在摄影、录象、出版等领域具有重要应用。
光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。
热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温,它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。
一.概述基本定义色温是表示光源光谱质量最通用的指标。
一般用Tc表示。
色温是按绝对黑体来定义的,光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时,此时黑体的温度就称此光源的色温。
低色温光源的特征是能量分布中,红辐射相对说要多些,通常称为“暖光”;色温提高后,能量分布中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。
一些常用光源的色温为:标准烛光为1930K (开尔文温度单位);钨丝灯为2760-2900K;荧光灯为3000K;闪光灯为3800K;中午阳光为5600K;电子闪光灯为6000K;蓝天为12000-18000K。
显示器指标色温(ColorTemperature)是高档显示器一个性能指标。
我们知道,光源发光时会产生一组光谱,用一个纯黑体产生出同样的光谱时所需要达到的某一温度,这个温度就是该光源的色温。
15英寸以上数控显示器肯定带有色温调节功能,通过该功能(一般有9300K、6500K、5000K三个选择)可以使显示器的色彩能够满足高标准工作要求。
高档产品中有些还支持色温线性调整功能。
光源颜色光源的颜色常用色温这一概念来表示。
光谱波段划分
光是一种电磁波,它的波长区间以几个nm(1 nm=10 -9m)到1mm左右。
这些光并不是都能看得见的,人眼所能看见的只是其中的一部分,这部分光称为可见光。
在可见光中,波长最短的是紫光,稍长的是蓝光,以后的顺序是青光、绿光、黄光、橙光和红光,其中红光的波长最长,在不可见光中,波长比紫光短的光称为紫外线,比红光长的光叫做红外线。
下表列出紫外可见光和红外区的大致的波长范围。
波长小于200nm的光之所以称为真空紫外,是因为这部分光在空气中很快被吸收,因此它只能在真空中传播。
可见光光谱波长范围可见光是宇宙发出的所有波长中可以被人眼看到的光线组成。
它是一种原子和分子能量散射而出的光谱波长,从400纳米(红色)到700纳米(紫色)范围内。
也就是说,可见光是一种由离子、原子、分子和其他微粒碰撞而产生的有机光,能够被人眼看到。
可见光被广泛用于探测宇宙空间中的物质,形状和其他特征。
它也被用于检测地球上的物体,如星系、行星、星云、星等。
它可以显示出宇宙中的温度变化、空气、气体和其他物质的化学反应以及众多其他特征。
这些特征包括行星的旋转轨道、星系的形状和月球的岩石结构等。
可见光的不同波长有着不同的用途。
红色可见光有助于观察化学反应,并可以用来测量行星和星系之间的距离。
黄色可见光可以帮助人们观察旋转轨道和星系的活动,而绿色可见光则可以让人们观察星云的互相作用。
蓝色可见光有助于人们看到远处的星星,而紫色可见光则可以拍摄空间中物体的照片。
可见光的波长范围广泛,也是极具用处的。
它可以用来检测宇宙中空间物体,如行星、星云和星系等。
它还可以用来观察行星的旋转轨道、星系的形状以及月球的岩石结构等。
研究人员也可以用可见光波长来探索宇宙中的其他未知物质,这可以深入了解宇宙的真实本质。
实际上,可见光波长范围的重要性不仅仅在于研究宇宙物质,而且也非常重要地影响着我们的生活。
由于可见光的不同波长可以在环境中间接产生能量,所以我们的植物能够从中获得营养维持自身的生长,而它们也是我们的食物链的重要组成部分。
此外,可见光也可以帮助我们了解太阳的能量,因此能够更好地使用太阳能,这对于改善能源问题也有着重要作用。
总而言之,可见光波长范围是宇宙中一个极其重要的部分。
它不仅可以用来探索宇宙中的物质,而且也可以用来探索太阳及其能量,进而支持我们的生活。
因此,研究可见光波长范围势在必行,可以为我们提供更多的有价值的信息,同时为研究宇宙的真实本质提供方向和依据。
各种光的波长各种光的波长可见光的光谱c在这里是光速,x、y和z是空间的坐标,t是时间的坐标,u(x,y,z)是描写光的函数,下标表示取偏导数。
在空间固定的一点(x、y、z固定),u就成为时间的一个函数了。
通过傅里叶变换我们可以获得每个波长的振幅。
由此我们可以得到这个光在每个波长的强度。
这样一来我们就可以从波动方程获得一个光谱。
但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色,我们还的理解视网膜的生理功能才行。
亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系,但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。
约翰·沃尔夫冈·歌德也曾经研究过颜色的成因。
托马斯·杨1801年第一次提出三元色的理论,后来赫尔曼·冯·亥姆霍兹将它完善了。
1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素,从而确定了这个理论的正确性。
人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色,一般人眼中有三种不同的锥状细胞:第一种主要感受红色,它的最敏感点在565纳米左右;第二种主要感受绿色,它的最敏感点在535纳米左右;第三种主要感受蓝色,其最敏感点在445纳米左右。
杆状细胞只有一种,它的最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。
每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。
因此进入眼睛的光一般相应这三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。
因为每种细胞也对其他的波长有反映,因此并非所有的光谱都能被区分。
比如绿光不仅可以被绿锥状细胞接受,其他锥状细胞也可以产生一定强度的信号,所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。
如我们的眼睛长时间看一种颜色的话,我们把目光转开就会在别的地方看到这种颜色的补色。
这被称作颜色的互补原理,简单说来,当某个细胞受到某种颜色的光刺激时,它同时会释放出两种信号:刺激黄色,并同时拟制黄色的补色紫色。
事实上,某个场景的光在视网膜上细胞产生的信号并不是完全被百分之百等于人对这个场景的感受。
人的大脑会对这些信号处理,并分析比较周围的信号。
各种光的波长各种光的波长可见光的光谱c在这里是光速,x、y和z是空间的坐标,t是时间的坐标,u(x,y,z)是描写光的函数,下标表示取偏导数。
在空间固定的一点(x、y、z固定),u就成为时间的一个函数了。
通过傅里叶变换我们可以获得每个波长的振幅。
由此我们可以得到这个光在每个波长的强度。
这样一来我们就可以从波动方程获得一个光谱。
但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色,我们还的理解视网膜的生理功能才行。
亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系,但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。
约翰·沃尔夫冈·歌德也曾经研究过颜色的成因。
托马斯·杨1801年第一次提出三元色的理论,后来赫尔曼·冯·亥姆霍兹将它完善了。
1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素,从而确定了这个理论的正确性。
人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色,一般人眼中有三种不同的锥状细胞:第一种主要感受红色,它的最敏感点在565纳米左右;第二种主要感受绿色,它的最敏感点在535纳米左右;第三种主要感受蓝色,其最敏感点在445纳米左右。
杆状细胞只有一种,它的最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。
每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。
因此进入眼睛的光一般相应这三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。
因为每种细胞也对其他的波长有反映,因此并非所有的光谱都能被区分。
比如绿光不仅可以被绿锥状细胞接受,其他锥状细胞也可以产生一定强度的信号,所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。
如我们的眼睛长时间看一种颜色的话,我们把目光转开就会在别的地方看到这种颜色的补色。
这被称作颜色的互补原理,简单说来,当某个细胞受到某种颜色的光刺激时,它同时会释放出两种信号:刺激黄色,并同时拟制黄色的补色紫色。
事实上,某个场景的光在视网膜上细胞产生的信号并不是完全被百分之百等于人对这个场景的感受。
人的大脑会对这些信号处理,并分析比较周围的信号。
各种光的波长2009-05-08 16:29:39| 分类:技术话题| 标签:|字号大中小订阅可见光的光谱电磁波的波长和强度可以有很大的区别,在人可以感受的波长范围内(约380纳米至740纳米),它被称为可见光,有时也被简称为光。
假如我们将一个光源各个波长的强度列在一起,我们就可以获得这个光源的光谱。
一个物体的光谱决定这个物体的光学特性,包括它的颜色。
不同的光谱可以被人接收为同一个颜色。
虽然我们可以将一个颜色定义为所有这些光谱的总和,但是不同的动物所看到的颜色是不同的,不同的人所感受到的颜色也是不同的,因此这个定义是相当主观的。
一个弥散地反射所有波长的光的表面是白色的,而一个吸收所有波长的光的表面是黑色的。
一个虹所表现的每个颜色只包含一个波长的光。
我们称这样的颜色为单色的。
虹的光谱实际上是连续的,但一般人们将它分为七种颜色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但每个人的分法总是稍稍不同的。
单色光的强度也会影响人对一个波长的光的颜色的感受,比如暗的橙黄被感受为褐色,而暗的黄绿被感受为橄榄绿,等等。
显示器无法产生单色的橙色)。
出于眼睛的生理原理,我们无法区分这两种光的颜色。
也有许多颜色是不可能是单色的,因为没有这样的单色的颜色。
黑色、灰色和白色比如就是这样的颜色,粉红色或绛紫色也是这样的颜色。
波动方程是用来描写光的方程,因此通过解波动方程我们应该可以得到颜色的信息。
在真空中光的波动方程如下:utt = c2(uxx + uyy + uzz)c在这里是光速,x、y和z是空间的坐标,t是时间的坐标,u(x,y,z)是描写光的函数,下标表示取偏导数。
在空间固定的一点(x、y、z固定),u就成为时间的一个函数了。
通过傅里叶变换我们可以获得每个波长的振幅。
由此我们可以得到这个光在每个波长的强度。
这样一来我们就可以从波动方程获得一个光谱。
但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色,我们还的理解视网膜的生理功能才行。
亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系,但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。
光谱的类型与应用光谱是指将光分解成不同波长(或频率)的色带,并对其进行测量和分析的一种方法。
通过研究光谱,科学家们可以深入了解物质的性质、结构和组成等重要信息。
在科学、工程和医学等领域中,光谱分析已经成为一种重要的技术手段。
光谱的类型和应用非常广泛,下面将进行详细介绍。
1. 可见光谱可见光谱是人眼所能感知的波长范围内的光谱。
它包含了从红色到紫色的色带,对应的波长范围为400到700纳米。
可见光谱在日常生活中非常常见,我们所看到的不同颜色就是由可见光的不同组合和强度决定的。
在科学研究中,可见光谱广泛应用于颜色分析、材料表征和光学传感器等领域。
2. 紫外光谱紫外光谱是波长比可见光更短的光谱。
它的波长范围通常从10到400纳米,紫外光谱被广泛运用于化学分析、材料科学和生物医学等领域。
例如,紫外光谱分析可以用于确定物质的分子结构和浓度,尤其在药物研发和环境检测中具有重要意义。
3. 红外光谱红外光谱是波长长于可见光的光谱。
它的波长范围通常从700纳米到1毫米,对应的频率范围用来研究物质的振动和转动。
红外光谱广泛应用于有机物和高分子材料的分析、天体物理学和热成像等领域。
通过红外光谱,科学家们可以确定物质的化学键类型、官能团和结构。
4. X射线光谱X射线光谱是通过测量X射线的波长和能量来研究物质特性的一种方法。
X射线具有很高的穿透力和分辨率,因此在材料科学、地质学和医学影像学等领域中得到广泛应用。
X射线光谱可以用于分析材料的晶体结构、化学组成和应力等重要参数。
5. 微波光谱微波光谱是在微波频率范围内进行的光谱分析方法。
微波光谱主要应用于分子和晶体物理学的研究,尤其是用于测量微弱的电磁信号和研究物质的电子结构。
例如,在天文学中,微波光谱可以用来探测宇宙辐射背景和研究宇宙学问题。
光谱分析在不同领域和应用中发挥着重要作用。
例如,在环境监测中,通过分析可见光谱和红外光谱,可以检测空气中的污染物和气候变化。
在生物医学中,光谱分析可以用来研究生物分子的结构和功能,从而提高药物研发和生物诊断的效率和准确性。
太阳光的光谱是指太阳辐射的电磁波在不同波长上的分布。
太阳光主要由可见光组成,同时也包含了其他一些不可见的电磁波。
以下是太阳光的光谱按照波长从长到短的顺序列举出来:
1. 红外线(Infrared):红外线波长较长,无法被人眼所察觉,但可以被某些热敏感器和红外线摄像机探测到。
2. 可见光(Visible light):可见光是太阳光中最明显的部分,波长从长到短依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
3. 紫外线(Ultraviolet):紫外线波长较短,被大气层中的臭氧层吸收,只有一小部分紫外线能够到达地球表面。
紫外线分为三个区域:紫外A(UVA)、紫外B(UVB)和紫外C(UVC)。
4. X射线(X-rays):X射线波长更短,具有高能量和穿透力,可以用于医学影像检查和科学研究。
5. 伽马射线(Gamma rays):伽马射线波长最短,具有极高的能量,广泛应用于核物理学和医学放射治疗。
需要注意的是,太阳光中的各个波长区域并非完全分隔开,而是存在一定的重叠。
太阳光的光谱对于科学研究、医学应用以及理解宇宙中的各种现象都具有重要意义。
各种光的波长各种光的波长可见光的光谱电磁波的波长和强度可以有很大的区别,在人可以感受的波长范围内<约380纳M至740纳M),它被称为可见光,有时也被简称为光。
假如我们将一个光源各个波长的强度列在一起,我们就可以获得这个光源的光谱。
一个物体的光谱决定这个物体的光学特性,包括它的颜色。
不同的光谱可以被人接收为同一个颜色。
虽然我们可以将一个颜色定义为所有这些光谱的总和,但是不同的动物所看到的颜色是不同的,不同的人所感受到的颜色也是不同的,因此这个定义是相当主观的。
b5E2RGbCAP一个弥散地反射所有波长的光的表面是白色的,而一个吸收所有波长的光的表面是黑色的。
一个虹所表现的每个颜色只包含一个波长的光。
我们称这样的颜色为单色的。
虹的光谱实际上是连续的,但一般人们将它分为七种颜色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但每个人的分法总是稍稍不同的。
单色光的强度也会影响人对一个波长的光的颜色的感受,比如暗的橙黄被感受为褐色,而暗的黄绿被感受为橄榄绿,等等。
p1Ean qFDPw显示器无法产生单色的橙色)。
出于眼睛的生理原理,我们无法区分这两种光的颜色。
也有许多颜色是不可能是单色的,因为没有这样的单色的颜色。
黑色、灰色和白色比如就是这样的颜色,粉红色或绛紫色也是这样的颜色。
DXDiTa9E3d波动方程是用来描写光的方程,因此通过解波动方程我们应该可以得到颜色的信息。
在真空中光的波动方程如下:utt = c2(uxx + uyy + uzz>c在这里是光速,x、y和z是空间的坐标,t是时间的坐标,u(x,y, z>是描写光的函数,下标表示取偏导数。
在空间固定的一点<x、y、z固定),u就成为时间的一个函数了。
通过傅里叶变换我们可以获得每个波长的振幅。
由此我们可以得到这个光在每个波长的强度。
这样一来我们就可以从波动方程获得一个光谱。
RTCrpUDGiT但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色,我们还的理解视网膜的生理功能才行。
亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系,但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。
约翰·沃尔夫冈·歌德也曾经研究过颜色的成因。
托马斯·杨1801年第一次提出三元色的理论,后来赫尔曼·冯·亥姆霍兹将它完善了。
1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素,从而确定了这个理论的正确性。
5PCzVD7HxA人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色,一般人眼中有三种不同的锥状细胞:第一种主要感受红色,它的最敏感点在565纳M左右;第二种主要感受绿色,它的最敏感点在535纳M左右;第三种主要感受蓝色,其最敏感点在445纳M左右。
杆状细胞只有一种,它的最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。
jLBHrnAILg每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。
因此进入眼睛的光一般相应这三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。
xHAQX74 J0X因为每种细胞也对其他的波长有反映,因此并非所有的光谱都能被区分。
比如绿光不仅可以被绿锥状细胞接受,其他锥状细胞也可以产生一定强度的信号,所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。
LDAYtRyKfE如我们的眼睛长时间看一种颜色的话,我们把目光转开就会在别的地方看到这种颜色的补色。
这被称作颜色的互补原理,简单说来,当某个细胞受到某种颜色的光刺激时,它同时会释放出两种信号:刺激黄色,并同时拟制黄色的补色紫色。
Zzz6ZB2Ltk事实上,某个场景的光在视网膜上细胞产生的信号并不是完全被百分之百等于人对这个场景的感受。
人的大脑会对这些信号处理,并分析比较周围的信号。
例如,一张用绿色滤镜拍的白宫照片——白宫的形象事实上是绿色的。
但是因为人大脑对白宫的固有印象,加上周围环境的的绿色色调,人脑的会把绿色的障碍剔除——很多时候依然把白宫感受成白色。
这被称作现象在英文中被称作“Retine x”——合成了视网膜<retina)和大脑皮层<cortex)两个单词。
梵高就曾使用过这个现象作画。
dvzfvkwMI1人眼一共约能区分一千万种颜色,不过这只是一个估计,因为每个人眼的构造不同,每个人看到的颜色也少许不同,因此对颜色的区分是相当主观的。
假如一个人的一种或多种锥状细胞不能正常对入射的光反映,那么这个人能够区别的颜色就比较少,这样的人被称为色弱。
有时这也被称为色盲,但实际上这个称呼并不正确,因为真正只能区分黑白的人是非常少的。
rqyn14ZNXI杆状细胞。
杆状细胞虽然一般被认为只能分辨黑白,但它们对不同的颜色的灵敏度是略微不同的,因此当光暗下来的时候,杆状细胞的感光特性就越来越重要了,它可以改变我们对颜色的感觉。
Emxvx OtOco进化论的角度来论证人对基本颜色的感受应该是一致的。
鸟,有些动物感受颜色的细胞的种类比人少,比如大多数其它哺乳动物。
有些动物可以感受到人看不见的颜色,比如蜜蜂可以感受紫外线。
SixE2yXPq5集合被称为色彩空间。
在这里我们仅仅描写人的色彩模型。
人的色彩空间假如我们用欧氏空间中的x、y和z轴相应表示人的三种锥状细胞最敏感的波长的强度的话,那么我们就可以获得一个三维的色彩空间。
这个空间的原点代表的是黑色。
离原点越远,光的强度就越强。
白色在这个空间中没有固定的点,按照色温以及周围光的不同我们可能将这个图中不同的点看做白色。
人可以感受到的颜色在这个图中是一个底部是马踢形的锥体。
理论上来说这个锥体没有止点,但过于强烈的光会损坏人的眼睛。
在光的强度低的情况下,人对颜色的感受会发生变化,但总的来说,人对右图中黑线所描绘的部分是敏感的。
6ewMyirQFL精确地说,在这个图中不存在棕色或灰色这样的颜色,这些颜色实际上是比周围颜色暗的橙色和白色。
这一点我们很容易证明:我们在看一个投到一块白布的投影机的图象时我们会看到白布上投的黑字,但实际上这些黑字的颜色与白布本来还没有被投影时的颜色是一样的。
投影后这些黑字周围的白布被照亮了,因此我们感觉到它们比较黑了。
kavU42VRUs从右面的图中我们还可以看到,人无法看到纯的红色、绿色或蓝色,这是因为我们的锥状细胞对其他颜色也起反应。
在我们看纯蓝色时,我们的红色和绿色的锥状细胞也产生信号,就好象在蓝色中还夹杂着红色和绿色一样。
啊y6v3ALoS89CIE 1931 chromaticity diagram不同的光谱可以在人眼中产生同样的颜色感,比如日光灯的白光是由几个相当窄的光谱线构成的,而太阳光则是由连续的光谱构成的。
就其光而言,人眼无法区分两者。
只有当它们反射在不同颜色的物体上时,我们才看得出来一个是日光灯的光,一个是太阳光。
M 2ub6vSTnP在大多数情况下人能看得出的颜色可以由元色搭配而成。
照片、印刷、电视等就使用这种方式来体现颜色的。
尽管如此搭配出来的颜色往往与纯的单色不完全相同,尤其在可见光谱的中部搭配的颜色只能非常地接近单色光,但无法完全达到它的效果。
比如绿光<530纳M)和蓝光<460纳M)搭配在一起可以产生青光。
但这个青光总使人有不十分纯的感觉。
这是因为人的红色锥状细胞同时也可以感受到绿色和蓝色,它们对搭配的颜色的反映比对纯的青色<485纳M)的反映要强一些,因此我们会感到搭配的颜色有点“红”,有点不纯。
0YujCfmUCw此外一般在技术上使用的元色本身也都不纯,因此一般来说它们无法完全地表现纯的单色光。
不过自然界中很少有真正的纯的单色光,因此一般来说由元色组成的颜色可以很好地反映原来的颜色。
一个技术系统能够产生的颜色的总和被称为色域。
eUts8ZQVRd在通过照相机或扫描仪录取颜色的时候也会产生误差。
一般这些仪器中的感光元件的感光特性与人眼的感光特性相差甚远。
因此在特别的光照下这些仪器所产生的颜色可能会与人眼所感受到的相差很大。
sQsAEJkW5T与人眼的颜色感受不同的动物<比如鸟可以感受四种不同的颜色)可以区分对人来说相同的颜色,因此对它们来说适合人看的图象有时会非常不可理解。
GMsIasNXkARGB色彩立方体发光的媒体<比如电视机)使用红、绿和蓝加色的三元色,每种光尽可能只刺激针对它们的锥状细胞而不刺激其它的锥状细胞。
这个系统的色域占人可以感受到的色彩空间的大部分,因此电视机和计算机荧光屏使用这个系统。
TIrRGchYzg理论上我们也可以使用其他颜色作为元色,但使用红、绿和蓝我们可以最大地达到人的色彩空间。
遗憾的是对于红、绿和蓝色没有固定的波长的定义,因此不同的技术仪器可能使用不同的波长从而在荧光屏上产生稍微不同的颜色。
7EqZcWLZNXCMYK色彩立方体将青色、洋红色和黄色透明的色素涂在白色的底上我们可以获得更大的色域。
这三种颜色是减色的三元色。
有时我们还加入黑色来产生比较暗的颜色。
lzq7IGf02E衍射,一定颜色的光会被向一定的角度反射。
这个物体的表面就会产生特别的彩虹般的闪光。
孔雀的羽毛、许多蝴蝶的翅膀、贝母等就会产生这样的结构颜色。
最近一些汽车制造商也使用特别的漆来达到这样的荧光效果。
zvpgeqJ1hk法国的红白蓝。
不同的文化在这里可能有很大的差异,比如中国传统白色是丧色,而在西方国家白色往往代表纯洁申明:所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途。