Vidni spekter (vidna svetloba): definicija, barve, prizma in mavrica

Vidni spekter: razumite vidno svetlobo, barve, delovanje prizm, disperzijo in nastanek mavrice — ključne informacije o barvnem pasu svetlobe.

Ta članek govori o vidnem spektru. Za vse druge uporabe glej: Spekter (disambiguacija)

Spekter (množina: spektri) je pas barv, ki jih sestavljajo običajno navedene: vijolična, indigo, modra, zelena, rumena, oranžna in rdeča. Tak spekter lahko dobimo, če belo (npr. sončno) svetlobo spustimo skozi prizmo in jo projiciramo na bel zaslon. Ta vidni spekter je del širšega elektromagnetnega spektra – ljudje vidimo le majhen del valovnih dolžin elektromagnetnega sevanja.

Kaj je vidni spekter

Vidni spekter je kontinuiran razpon valovnih dolžin elektromagnetnega sevanja, ki jih človeško oko zaznava kot barve. Običajno se obravnava približno območje od približno 380 nm do 750 nm:

• vijolična: približno 380–450 nm
• modra: približno 450–495 nm
• zelena: približno 495–570 nm
• rumena: približno 570–590 nm
• oranžna: približno 590–620 nm
• rdeča: približno 620–750 nm

Te meje niso strogo določene, saj so meje barv odvisne od opazovalčeve zaznave in standardov. Človeško oko ima tri vrste stožčkov (S, M, L), ki so različne občutljive na kratke, srednje in dolge valovne dolžine, zato zaznamo barve kot rezultat njihove kombinirane stimulacije.

Prizma in disperzija svetlobe

Spekter pri prehodu svetlobe skozi prizmo nastane zaradi disperzije – odvisnosti lomnega količnika snovi od valovne dolžine svetlobe. Material prizme ima lomni količnik n, pri čemer je običajno n_prizma večji od n_air, pri čemer je n_air približno 1. Zaradi tega svetloba v prizmi potuje nekoliko počasneje kot v zraku in se ob prehodu lomnega mehanizma spremeni smer različnih valovnih dolžin.

Lom lahko izračunamo s Snellovim zakonom: n1 sin θ1 = n2 sin θ2, kjer sta n1 in n2 lomna količnika obeh snovi, θ1 pa vpadni kot, θ2 pa lomni kot. Ker se n rahlo spreminja z valovno dolžino (disperzija), se krajše valovne dolžine (modra, vijolična) lomijo bolj kot daljše (rdeča), zato se snop beli svetlobe razdeli v kontinuiran spekter barv v določenem vrstnem redu.

Mavrica kot naravni primer

Naravni primer razpršenega spektra je mavrica. Mavrico dobimo, ko kapljice dežja delujejo kot majhne prizme: sončna svetloba vstopi v kapljico, se lomi, delno se odbije od zadnje strani kapljice in se ponovno lomi pri izhodu. Primarna mavrica nastane zaradi enkratne notranje refleksije znotraj kapljice in ima vrstni red barv od zunaj navznoter: rdeča (zunaj) do vijolične (noter).

Obstaja tudi sekundarna mavrica, ki vznikne zaradi dvojne notranje refleksije znotraj kapljic; pri njej je vrstni red barv obrnjen (rdeča je notri, vijolična zunaj) in je običajno šibkejša. Poleg tega se včasih pojavljajo tudi nadštevilne (supernumerarne) pasove, ki so posledica interferenčnih pojavov med valovnimi dolžinami.

Zgodovina imena in opazovanje barv

Besedo spekter so prvi uporabljali znanstveniki, ki so preučevali optiko, in z njo opisali mavrične barve vidne svetlobe, ko jih ločimo s prizmo. Isaac Newton je med prvimi sistematično preučil razpad bele svetlobe in je vpeljal sedem barv (vključno z indigo), kar je bilo deloma tudi kulturno pogojeno. V sodobni fiziki in barvni znanosti se pogosto uporablja bolj poenostavljena delitev (brez jasno ločenega indiga), saj je meja med modro in vijolično ali med modro in zeleno prehodna.

Druge opombe

• Vidni spekter je samo majhen del elektromagnetnega spektra; zunaj tega območja sta infrardeče in ultravijolično sevanje, ki ju ljudje ne vidimo, a ju zaznavajo drugi organizmi ali instrumenti.
• Spektralne linije (emisijske ali absorpcijske) se pojavijo pri analizi svetlobe izvora z visoko ločljivostjo in povedo veliko o kemični sestavi virov svetlobe; tako npr. spekter zvezde ni dokončno gladek, ampak vsebuje črte, ki jih povzročajo atomi v zvezdini atmosferi.
• Redni vrstni red barv, ki ga dobimo pri disperziji belega svetloba (pri prizmi ali kapljici), je vedno enak: rdeča, oranžna, rumena, zelena, modra, indigo, vijolična (pri primarni razčlenitvi); v praksi se v opisu barv pogosto uporablja manj terminov ali druge klasifikacije.

Skratka, vidni spekter je temelj našega dojemanja barv in je posledica valovne narave svetlobe ter njene interakcije z materiali (lom, refleksija, interferenca in absorpcija).

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je spekter?

V: Kaj je spektroskopija?

V: Kaj povzroči ločevanje bele svetlobe na sestavne barve?

V: Kako Snellov zakon določa lomni kot?

V: Zakaj je rdeča barva najbližje črti, ki je pravokotna na površino materiala?

V: Ali pri mavricah, ki jih ustvarjajo prizme, vedno obstaja določen vrstni red?

Išči po črki