Arvame, et näeme maailma selgelt ja reaalajas, kuid nägemine toimib teisiti. Miks me näeme objekte

Küsimuse osas, mis on värvi olemus? Miks me näeme objekte, aga mitte õhku? antud autori poolt nool parim vastus on see, et objektid ei läbi teatud sektorit valge värv see annab neile värvi, mida me näeme ja õhk laseb läbi kogu valge spektri, nii et me ei näe seda

Vastus alates Aleksei N. Skvortsov (SPbSPU)[guru]
Värv on lainepikkuse _subjektiivne_ taju nähtav värv(kui soovite - footonite energia). Nii et 680 nm näeb välja nagu sügavpunane ja 420 nm näeb välja nagu sinine.
Lubage mul ka rõhutada, et see on subjektiivne. Näiteks olen ma geneetiliselt värvipime ega näe vahet sellel, mida te nimetate helelillaks ja heleroheliseks.
Meie silm näeb ainult hajutatud (sh - HAJULT peegeldunud) valgust. Me ei näe paralleelseid valguskiiri (seega ei näe me ka puhta peegli pinda). Puhas õhk hajutab valgust väga nõrgalt (atmosfääri paksuses muutub see märgatavaks ja näeb välja nagu taeva sinine värv). Sel põhjusel me ei näe laserkiir läbides õhku. Kui aga lisada difuusor, näiteks tõsta seda, siis tuleb kiir nähtavale.
Objekti või aine värvus ilmneb siis, kui nad neelavad või hajutavad kiirgust optilises vahemikus (400-700 nm) erineval viisil. Lisaks: kõike imav aine näeb must välja; aine, mis kõike laiali ajab, paistab valge.

Vastus alates Kosovorotka[guru]
Me näeme ainult neid objekte, mis Peegeldavad valgust teatud ulatuses. Seega õhk EI peegelda valgust, seega on see meie jaoks läbipaistev.

Jooned tagasein silmamuna ja hõivab 72% selle pindalast sisepind. Seda nimetatakse võrkkest. Võrkkesta kuju on umbes veerand millimeetri paksune plaat ja koosneb 10 kihist.

Oma päritolult on võrkkest aju arenenud osa: embrüo arengu käigus moodustub võrkkest silmamullidest, mis on primaarse ajumulli esiseina eendid. Selle peamine kiht on valguskiht tundlikud rakud - FOTORESEPTORID. Neid on kahte tüüpi: KEPID ja KÄBUSED. Nad said oma kuju tõttu sellised nimed:

Igas silmas on umbes 125-130 miljonit varrast. Neid iseloomustatakse kõrge tundlikkus valgustada ja töötada vähese valgusega, see tähendab, et nad vastutavad hämaras nägemine. Vardad ei suuda aga värve eristada ja nende abiga näeme must-valget. Need sisaldavad visuaalset pigmenti RODOPSIIN.

Vardad paiknevad kogu võrkkestas, välja arvatud väga keskel, seetõttu tuvastatakse tänu neile objektid nägemisvälja perifeeriasse.

Käbisid on palju vähem kui vardaid – kummagi silma võrkkestas umbes 6-7 miljonit. Koonused pakuvad värvinägemine, kuid need on 100 korda vähem valgustundlikud kui vardad. Sellepärast värvinägemine- päeval ja pimedas, kui töötavad ainult pulgad, ei suuda inimene värve eristada. Koonused suudavad kiireid liigutusi tabada palju paremini kui vardad.

Koonuspigmenti, millele me värvinägemise võlgneme, nimetatakse IODOPSIN. Vardad on "sinised", "rohelised" ja "punased", sõltuvalt valguse lainepikkusest, mida nad eelistatavalt neelavad.

Käbid paiknevad peamiselt võrkkesta keskosas, nn KOLLANE TÄPP(nimetatud ka MACULA). Selles kohas on võrkkesta paksus minimaalne (0,05-0,08 mm) ja kõik kihid puuduvad, välja arvatud koonuste kiht. Makulas on kollane tõttu kõrge sisaldus kollane pigment. kollane laik inimene näeb kõige paremini: kogu sellele võrkkesta alale langev valgusteave edastatakse kõige täielikumalt ja moonutusteta, maksimaalse selgusega.

Inimese võrkkest on paigutatud ebatavaliselt: see on justkui tagurpidi pööratud. Valgustundlike rakkudega võrkkesta kiht ei ole ees, küljel klaaskeha, nagu arvata võib, aga taga, soonkesta küljelt. Varraste ja koonusteni jõudmiseks peab valgus esmalt läbima võrkkesta ülejäänud 9 kihti.

võrkkesta ja soonkesta on pigmendikiht, mis sisaldab musta pigmenti - melaniini. See pigment neelab võrkkesta läbivat valgust ja takistab selle tagasipeegeldumist silma sees hajutatuna. Albiinodel – inimestel, kellel on kaasasündinud melaniini puudumine kõigis keharakkudes – suures valguses peegeldub silmamuna sees olev valgus võrkkesta pindadelt igas suunas. Selle tulemusena peegeldub kõikjal üks diskreetne valgustäpp, mis tavaliselt ergutaks vaid mõne varda või koonuse, ja ergastab paljusid retseptoreid. Seetõttu on albiinodel nägemisteravus harva kõrgem kui 0,2-0,1 kiirusega 1,0.

Valguskiirte mõjul fotoretseptorites toimub fotokeemiline reaktsioon - visuaalsete pigmentide lagunemine. Selle reaktsiooni tulemusena vabaneb energia. See energia elektrilise signaali kujul edastatakse vaherakkudesse - BIPOLAARID(neid nimetatakse ka interneuroniteks või interneuroniteks) ja siis edasi GANGLIONIRAKUD mis tekitavad närviimpulsse ja närvikiud saata need ajju.

Iga koonus on bipolaarse raku kaudu ühendatud ühe ganglionrakuga. Kuid ganglionrakkudesse suunduvad varraste signaalid läbivad nn konvergentsi: mitu varda on ühendatud ühe bipolaarse rakuga, see võtab nende signaalid kokku ja edastab need ühte ganglionrakku. Konvergents võimaldab suurendada nii silma valgustundlikkust kui ka perifeerse nägemise tundlikkust liigutuste suhtes, koonuste puhul aga summeerimise puudumine võimaldab suurendada nägemisteravust, kuid "koonuse" nägemise tundlikkus väheneb.

Nägemisnärvi kaudu siseneb võrkkesta kujutise teave ajju ja töödeldakse seal nii, et näeme lõplik piltümbritsev maailm.

Loe lisaks: aju visuaalne süsteem(visuaalne analüsaator)

Struktuur visuaalne aparaat inimene
1 - võrkkest,
2 - ristumata kiud silmanärv,
3 - nägemisnärvi ristunud kiud,
4 - nägemistrakt,
5 - välimine vändaga korpus,
6 - visuaalne sära,
7 - visuaalne ajukoor
8 - okulomotoorne närv
9 - quadrigemina ülemised mugulad

Inimestel ja kõrgematel ahvidel ristuvad pooled parema ja vasaku külje kummagi nägemisnärvi kiududest (nn optiline kiasm või CHIASMA). Kiasmis ristuvad ainult need kiud, mis edastavad signaali silma võrkkesta sisemisest poolest. Ja see tähendab, et iga silma kujutise vasaku poole nägemine on suunatud vasak poolkera, ja kummagi silma parema poole nägemine - paremale!

Pärast kiasmi läbimist moodustavad iga nägemisnärvi kiud optilise trakti. Optilised traktid kulgevad mööda ajupõhja ja jõuavad subkortikaali visuaalsed keskused- väljas vändad kehad. Nendes keskustes paiknevate närvirakkude protsessid moodustavad visuaalse sära, mis moodustub enamus valge aine oimusagara aju, samuti parietaal- ja kuklasagara.

Lõppkokkuvõttes edastatakse kogu visuaalne teave vormis närviimpulsid ajule, selle kõrgeimale autoriteedile – ajukoorele, kus toimub visuaalse pildi teke.

Visuaalne ajukoor asub – kujutage ette! - sisse kuklasagara aju.

Praegu on visuaalse süsteemi mehhanismidest juba palju teada, kuid me peame seda ausalt tunnistama kaasaegne teadus ei tea veel täielikult, kuidas aju tuleb toime keerulise ülesandega muuta võrkkesta elektrilised signaalid meie tajutavaks visuaalseks stseeniks – kogu kujundite, sügavuse, liikumise ja värvide keerukusega. Kuid selle teema uurimine ei seisa paigal ja loodetavasti avab teadus tulevikus kõik visuaalse analüsaatori saladused ja suudab neid praktikas kasutada - meditsiinis, küberneetikas ja muudes valdkondades.

Õppevideo:
Visuaalse analüsaatori struktuur ja töö

Eluökoloogia: kinnitage oma pilk tekstireale ja ärge liigutage silmi. Samal ajal proovige suunata oma tähelepanu allolevale reale. Siis veel üks. Ja edasi. Poole minuti pärast tunnete, et teie silmad tunduvad olevat uduseks läinud: ainult mõned sõnad, millele teie silmad on keskendunud, on selgelt nähtavad ja kõik muu on udune. Tegelikult näeme me maailma nii. On alati. Ja samal ajal arvame, et näeme kõike kristallselgelt.

Kinnitage pilk tekstireale ja ärge liigutage silmi. Samal ajal proovige suunata oma tähelepanu allolevale reale. Siis veel üks. Ja edasi. Poole minuti pärast tunnete, et teie silmad tunduvad olevat uduseks läinud: ainult mõned sõnad, millele teie silmad on keskendunud, on selgelt nähtavad ja kõik muu on udune. Tegelikult näeme me maailma nii. On alati. Ja samal ajal arvame, et näeme kõike kristallselgelt.

Meil on võrkkesta peal väike väike punkt, milles on piisavalt tundlikke rakke – vardaid ja koonuseid –, et kõik oleks normaalselt näha. Seda punkti nimetatakse "keskseks foveaks". Fovea annab umbes kolmekraadise vaatenurga – praktikas vastab see küüne suurusele pöial väljasirutatud käel.

Ülejäänud võrkkesta pinnal on tundlikke rakke palju vähem – piisavalt, et eristada objektide ebamääraseid piirjooni, kuid mitte rohkem. Võrkkestas on auk, mis ei näe üldse midagi - "pime punkt", punkt, kus närv ühendub silmaga. Sa ei pane seda muidugi tähele. Kui sellest ei piisa, siis tuletan meelde, et ka sina pilgutad, st lülitad oma nägemise iga paari sekundi tagant välja. Millele ka tähelepanu ei pööra. Kuigi nüüd maksate. Ja see häirib sind.

Kuidas me üldse midagi näeme? Vastus näib olevat ilmne: me liigutame oma silmi väga kiiresti, keskmiselt kolm kuni neli korda sekundis. Neid teravaid sünkroonseid silmaliigutusi nimetatakse "sakkaadeks". Muide, me ei pane neid ka tavaliselt tähele, mis on hea: nagu arvata võis, nägemine sakkaadi ajal ei tööta. Kuid sakkaadide abil muudame pidevalt pilti foveas - ja selle tulemusena katame kogu vaatevälja.

Rahu läbi õlekõrre

Aga kui järele mõelda, pole see seletus hea. Võtke kokteilikõrs rusikasse, pange see silma ja proovige sellist filmi vaadata – ma ei räägi välja jalutamast. Kuidas on normaalne näha? See on teie kolmekraadine vaade. Liigutage põhku nii palju kui soovite - normaalne nägemine ei tööta.

Üldiselt pole küsimus triviaalne. Kuidas on võimalik, et me näeme kõike, kui me ei näe midagi? Võimalusi on mitu. Esiteks: me ei näe ikka veel midagi – meil on lihtsalt tunne, et näeme kõike. Kontrollimaks, kas see mulje on eksitav, nihutame silmi nii, et fovea oleks suunatud täpselt testitavasse punkti.

Ja me mõtleme: noh, see on ikka näha! Ja vasakul (silmad tõmblukk vasakul) ja paremal (silmad tõmblukk paremal). See on nagu külmkapiga: meie põhjal enda tundeid siis põleb tuli alati.

Teine variant: me ei näe võrkkestast tulevat kujutist, vaid hoopis teistsugust – seda, mille aju meile ehitab. See tähendab, et aju roomab edasi-tagasi nagu õlekõrs, koostab sellest püüdlikult ühtse pildi - ja nüüd tajume seda juba ümbritseva reaalsusena. Teisisõnu, me näeme mitte oma silmadega, vaid ajukoorega.

Mõlemad variandid nõustuvad ühes asjas: ainus viis midagi näha – liigutage silmi. Kuid on üks probleem. Katsed näitavad, et me eristame objekte fenomenaalse kiirusega – kiiremini, kui silmalihastel on aega reageerida. Ja me ise ei saa sellest aru. Meile tundub, et oleme juba silmi nihutanud ja objekti selgelt näinud – kuigi tegelikult me ​​alles teeme seda. Selgub, et aju ei analüüsi ainult nägemise abil saadud pilti – ta ennustab seda ka ette.

Väljakannatamatult tumedad triibud

Saksa psühholoogid Arvid Herwig ja Werner Schneider viisid läbi eksperimendi: kinnitasid vabatahtlikele oma pead ja salvestasid spetsiaalsete kaameratega nende silmade liikumist. Katsealused vahtisid ekraani tühja keskosa. Küljel - külgmises vaateväljas - kuvati ekraanile triibuline ring, millele vabatahtlikud kohe oma pilgu pöörasid.

Siin tegid psühholoogid keeruka triki. Sakaadi ajal nägemine ei tööta – inimene jääb mõneks millisekundiks pimedaks. Kaamerad tabasid, et katsealune hakkas oma silmi ringi suunas liigutama ning arvuti asendas sel hetkel triibulise ringi teisega, mis erines esimesest triipude arvust. Eksperimendis osalejad muutust ei märganud.

Selgus järgmine: perifeerne nägemine vabatahtlikele näidati kolme triibuga ringi ja fokuseeritud või kesksel ribal oli neid näiteks neli.

Sel viisil koolitati vabatahtlikke seostama ühe figuuri ebamäärast (külgmist) kujutist teise figuuri selge (keskse) kujutisega. Operatsiooni korrati poole tunni jooksul 240 korda.

Peale koolitust algas eksam. Jälle fikseeriti pea ja pilk ning külgvaateväljale joonistati jälle triibuline ring. Nüüd aga, niipea kui vabatahtlik silmi liigutama hakkas, kadus ring ära. Sekund hiljem ilmus ekraanile uus ring juhusliku arvu triipudega.

Eksperimendis osalejatel paluti kasutada klahve triipude arvu reguleerimiseks, et nad saaksid just perifeerse nägemisega nähtud figuuri.

Kontrollrühma vabatahtlikud, kellele näidati treeningetapis samu näitajaid külg- ja kesknägemises, määrasid “triibutuse astme” üsna täpselt. Kuid need, kellele õpetati vale seost, nägid seda kuju teisiti. Kui treeningu ajal suurendati triipude arvu, siis eksamifaasis tunnistasid katsealused kolmetriibulised ringid neljatriibulisteks. Kui nad seda vähendasid, tundusid ringid neile kaherealised.

Nägemise illusioon ja maailma illusioon

Mida see tähendab? Selgub, et meie aju õpib pidevalt seostama välimus objekti perifeerses nägemises, kuidas see objekt välja näeb, kui me seda vaatame. Ja kasutab neid seoseid ennustuste tegemiseks. See seletab meie fenomeni visuaalne taju: Tunneme objektid ära juba enne, kui me neid rangelt võttes näeme, sest meie aju analüüsib udust pilti ja jätab varasema kogemuse põhjal meelde, kuidas see pilt pärast teravustamist välja näeb. Ta teeb seda nii kiiresti, et meile jääb mulje selge nägemine. See tunne on illusioon.

Üllatav on ka see, kui tõhusalt õpib aju selliseid ennustusi tegema: vaid pooletunnisest külg- ja tsentraalse nägemise mittevastavatest piltidest piisas, et vabatahtlikud hakkaksid valesti nägema. Arvestades seda sisse päris elu me liigutame oma silmi sadu tuhandeid kordi päevas, kujutage ette, kui palju terabaiti võrkkesta videot aju kühveldab iga kord, kui tänaval kõnnite või filmi vaatate.

Asi pole isegi nägemises kui sellises – see on lihtsalt kõige eredam näide sellest, kuidas me maailma tajume.

Meile tundub, et istume läbipaistvas skafandris ja imeme endasse ümbritsevat reaalsust. Tegelikult me ​​ei suhtle temaga üldse otseselt. See, mis meile tundub meid ümbritseva maailma jäljena, ehitab tegelikult aju Virtuaalne reaalsus, mis väljastatakse teadvusele nimiväärtusega.

See pakub teile huvi:

Ajul kulub informatsiooni töötlemiseks ja töödeldud materjalist enam-vähem tervikliku pildi loomiseks umbes 80 millisekundit. Need 80 millisekundit on viivitus reaalsuse ja meie selle reaalsuse tajumise vahel.

Me elame alati minevikus – täpsemalt, meile jutustatud muinasjutus minevikust närvirakud. Me kõik oleme selle muinasjutu õigsuses kindlad – see on ka meie aju omadus ja sellest ei pääse enam. Aga kui igaüks meist vähemalt aeg-ajalt meenutaks neid 80 millisekundilist enesepettust, siis oleks maailm, nagu mulle tundub, veidi lahkem. avaldatud

keemiateaduste kandidaat O. BELOKONEVA.

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Kujutage ette, et seisate päikesepaistelisel heinamaal. Kui palju erksaid värve on ümberringi: roheline muru, kollased võililled, punased maasikad, lilla-sinised kellukad! Kuid maailm on helge ja värviline ainult päeval, hämaras muutuvad kõik objektid ühtviisi halliks ja öösel on nad täiesti nähtamatud. See on valgus, mis võimaldab teil näha maailm kogu oma värvilises hiilguses.

Peamiseks valgusallikaks Maal on Päike, tohutu kuum pall, mille sügavustes toimuvad pidevalt tuumareaktsioonid. Osa nende reaktsioonide energiast saadab Päike meile valguse kujul.

Mis on valgus? Teadlased on selle üle vaielnud sajandeid. Mõned uskusid, et valgus on osakeste voog. Teised viisid läbi katseid, millest see selgelt järgnes: valgus käitub nagu laine. Mõlemad osutusid õigeks. Valgus on elektromagnetkiirgus, mida võib käsitleda kui liikuvat lainet. Laine tekivad elektri- ja magnetvälja kõikumised. Mida kõrgem on võnkesagedus, seda rohkem energiat kiirgus kannab. Ja samas võib kiirgust käsitleda ka osakeste – footonite voona. Seni on meie jaoks olulisem, et valgus oleks laine, kuigi lõpuks peame meeles pidama ka footoneid.

Inimsilm (kahjuks või võib-olla õnneks) suudab elektromagnetkiirgust tajuda vaid väga kitsas lainepikkuste vahemikus 380–740 nanomeetrit. Seda nähtavat valgust kiirgab fotosfäär – suhteliselt õhuke (alla 300 km paksune) Päikese kest. Kui me lagundame "valge" päikesevalgus lainepikkuste järgi saad nähtava spektri – kõigile hästi tuntud vikerkaare, milles lained erinevad pikkused tajume seda erinevate värvidena: punasest (620-740 nm) lillani (380-450 nm). Kiirgus lainepikkusega üle 740 nm (infrapuna) ja alla 380–400 nm (ultraviolettkiirgus) inimese silm nähtamatuks. Silma võrkkestal on spetsiaalsed puurid- värvi tajumise eest vastutavad retseptorid. Neil on kooniline kuju, mistõttu neid nimetatakse koonusteks. Inimesel on kolme tüüpi käbisid: ühed tajuvad valgust kõige paremini sinakasvioletses piirkonnas, teised kollakasrohelises ja teised punases.

Mis määrab meid ümbritsevate asjade värvi? Selleks, et meie silm näeks mis tahes objekti, on vaja, et valgus tabaks esmalt seda objekti ja alles seejärel võrkkesta. Me näeme objekte, kuna need peegeldavad valgust ja see peegeldunud valgus, läbides pupilli ja läätse, tabab võrkkesta. Objekti neeldunud valgus ei ole silmaga nähtav. Näiteks tahm neelab peaaegu kogu kiirguse ja tundub meile must. Lumi seevastu peegeldab peaaegu kogu sellele langeva valguse ühtlaselt ja tundub seetõttu valge. Ja mis juhtub, kui päikesevalgus tabab siniseks värvitud seina? Sellest peegelduvad ainult sinised kiired ja ülejäänu neeldub. Seetõttu tajume seina värvi sinisena, sest neeldunud kiirtel pole lihtsalt võimalust võrkkestale pihta saada.

Erinevad objektid, olenevalt sellest, mis ainest need on valmistatud (või mis värviga värvitud), neelavad valgust erineval viisil. Kui me ütleme: "Pall on punane", peame silmas seda, et selle pinnalt peegelduv valgus mõjutab ainult neid võrkkesta retseptoreid, mis on punase suhtes tundlikud. Ja see tähendab, et palli pinnal olev värv neelab kõik valguskiired, välja arvatud punased. Objektil endal pole värvi, värvus tekib siis, kui sellelt peegelduvad nähtava ulatusega elektromagnetlained. Kui sul paluti ära arvata, mis värvi on kinnises mustas ümbrikus paber, siis ei patusta sa sugugi tõe vastu, kui vastad: “Ei!”. Ja kui punane pind on rohelise tulega valgustatud, siis paistab see must, sest roheline tuli ei sisalda punasele vastavaid kiiri. Kõige sagedamini neelab aine sisse kiirgust erinevad osad nähtav spekter. Näiteks klorofülli molekul neelab valgust punases ja sinises piirkonnas ning peegeldunud lained annavad roheline värv. Tänu sellele saame imetleda metsade ja kõrreliste rohelust.

Miks mõned ained neelavad rohelist valgust, teised aga punast? Selle määrab nende molekulide struktuur, millest aine koosneb. Aine interaktsioon valguskiirgusega toimub nii, et korraga "neelab" üks molekul alla vaid ühe osa kiirgusest ehk teisisõnu ühe valguskvanti või footoni (siit tekibki idee valgusest kui osakeste voog tuli kasuks!). Footoni energia on otseselt seotud kiirguse sagedusega (mida suurem energia, seda suurem sagedus). Pärast footoni neeldumist läheb molekul kõrgemale energia tase. Molekuli energia ei suurene mitte sujuvalt, vaid järsult. Seetõttu ei neela molekul elektromagnetlaineid, vaid ainult neid, mis talle “portsjoni” suuruse poolest sobivad.

Nii selgub, et ükski objekt pole iseenesest maalitud. Värvus tuleneb aine selektiivsest neeldumisest nähtav valgus. Ja kuna meie maailmas on väga palju imendumisvõimelisi aineid - nii looduslikke kui ka keemikute loodud -, on päikese all olev maailm värvitud erksate värvidega.

Võnkesagedus ν, valguse lainepikkus λ ja valguse kiirus c on seotud lihtsa valemiga:

Valguse kiirus vaakumis on konstantne (300 miljonit nm/s).

Valguse lainepikkust mõõdetakse tavaliselt nanomeetrites.

1 nanomeeter (nm) on pikkuse ühik, mis võrdub ühe miljardiku meetriga (10–9 m).

Ühes millimeetris on miljon nanomeetrit.

Võnkesagedust mõõdetakse hertsides (Hz). 1 Hz on üks võnkumine sekundis.

Äärmiselt oluline energiavorm. Elu Maal sõltub päikesevalguse energiast. Lisaks on valgus kiirgus, mis annab meile visuaalseid aistinguid. laserkiirgus Seda rakendatakse paljudes valdkondades - alates teabe edastamisest kuni terase lõikamiseni.

Me näeme objekte, kui nende valgus jõuab meie silmadeni. Need objektid kas kiirgavad ise valgust või peegeldavad teiste objektide kiirgavat valgust või lasevad seda ise läbi. Näeme näiteks Päikest ja tähti, sest need kiirgavad valgust. Enamikku meid ümbritsevatest objektidest näeme tänu nende peegelduvale valgusele. Ja mõned materjalid, näiteks katedraalide vitraažaknad, paljastavad nende värvide rikkalikkuse, lastes valgusel neist läbi pääseda.

Ere päikesevalgus näib meile puhasvalge, st värvitu. Kuid siin me eksime, kuna valge valgus koosneb paljudest värvidest. Need on nähtavad siis, kui päikesekiired valgustavad vihmapiisku ja meie vaatleme vikerkaart. Mitmevärviline riba tekib ka siis, kui päikesevalgus peegeldub peegli kaldservalt või läbib klaasist kaunistust või anumat. Seda riba nimetatakse valgusspektriks. See algab punase värviga ja järk-järgult muutudes lõpeb vastupidises otsas lillaga.

Tavaliselt me ​​nõrgemaid värvitoone ei arvesta ja seetõttu loeme spektri koosnevaks kõigist seitsmest värviribast. Spektri värvid, mida nimetatakse seitsmeks vikerkaarevärviks, on punane, oranž, kollane, roheline, tsüaan, indigo, violetne.

Prismad

1760. aastatel katsetas Isaac Newton valgusega. Valguse komponentideks lagundamiseks ja spektri saamiseks kasutas ta kolmetahulist klaasprismat. Teadlane avastas, et killustunud kiirte teise prisma abil kogudes saate taas valge valguse. Niisiis tõestas ta, et valge valgus on segu erinevad värvid.

Valguse põhivärvid on punane, roheline ja sinine. Nende kombinatsioon moodustab valge valguse. Paarikaupa segatuna moodustavad nad kollase, sinise või lilla värvi. Värvide pigment ehk põhivärvid on lilla, sinine, kollane Nende kombinatsioon on näidatud joonisel.

Prismat läbivad valguskiired murduvad. Kuid erinevat värvi kiired murduvad sisse erineval määral- väikseimas punane, suurimas lilla. Sellepärast jaguneb valge värv prismat läbides liitvärvideks.

Valguse murdumist nimetatakse murdumiseks ja valge valguse lagunemist erinevateks värvideks nimetatakse dispersiooniks. Kui vihmapiisad hajutavad päikesevalgust, tekib vikerkaar.

Elektromagnetlained

Valgusspekter on vaid osa tohutust kiirguse vahemikust, mida nimetatakse elektromagnetiliseks spektriks. See hõlmab gamma-, röntgen-, ultraviolett-, infrapuna- (termilist) kiirgust ja raadiolaineid. Igat tüüpi elektromagnetiline kiirgus levib elektriliste ja magnetiliste võnkumiste lainetena valguse kiirusel - umbes 300 000 km / s. Elektromagnetlained erinevad peamiselt oma lainepikkuse poolest. Selle määrab sagedus, st nende lainete moodustumise kiirus. Mida kõrgem on sagedus, seda lähemal on need üksteisele ja seda lühem on nende pikkus. Spektris asuvad valguslained infrapuna- ja ultraviolettkiirguse piirkondade vahel.

Päike kiirgab lai valik elektromagnetiline kiirgus. Skaala annab lainepikkused nanomeetrites (üks miljardik meetrit) ja suuremates ühikutes.

läätsed

Pilt kaamerates ja optilistes instrumentides saadakse objektiivide ja neis leiduvate valguskiirte murdumise nähtuse abil. Võib-olla olete märganud, et näiteks odavate teleskoopide objektiivides tekib pildi kontuuride ümber värviline ääris. See juhtub seetõttu, et nagu prisma, lihtne objektiiv, valmistatud ühest klaasist või plastist, murrab erinevat värvi kiiri erineval määral. Kõrgema kvaliteediga seadmetes kõrvaldatakse see defekt kahe omavahel ühendatud objektiivi abil. Sellise liitläätse esimene osa lagundab valge valguse erinevateks värvideks ja teine ​​osa ühendab need uuesti, eemaldades nii tarbetu piiri.

Põhivärvid

Nagu Newton näitas, valge küünal on võimalik saada vikerkaare seitsme värvi segamisel. Kuid seda saab teha veelgi lihtsamalt, kui segada kokku ainult kolm värvi - punane, roheline ja sinine. Neid nimetatakse valguse põhivärvideks. Muud värvid saame põhivärve kombineerides. Nii et näiteks punase ja rohelise segu annab kollase.

Kumer lääts fokusseerib paralleelsed kiired. Kuna valge valgus koosneb rohkem kui ühest värvist, murduvad nende kiired erineval määral ja fokusseeritakse objektiivist erinevatele kaugustele. Selle tulemusena moodustub pildi kontuuride ümber värviline ääris.

Ilma värvilise ääriseta piltide saamiseks saab kasutada kahte tüüpi klaasist objektiivi. Objektiivi esimene osa murrab erinevat värvi kiiri erineval määral, põhjustades nende lahknemist. Teine kogub need uuesti kokku, kõrvaldades värvimoonutused.

Asjaolu, et valge valgus koosneb mitmest värvist, selgitab, miks me näeme ühe või teise värviga objekte. (Lihtsuse huvides oletame, et valge valgus koosneb ainult punasest, rohelisest ja sinisest.) Me näeme objekti valgena, kui see peegeldab valge valguse kõiki kolme komponenti, ja musta, kui see ei peegelda ühtki neist. Kuid valge valgusega valgustatud punane objekt näib punane, kuna see peegeldab peamiselt valge punast komponenti ja neelab enamiku sinistest ja rohelistest komponentidest. Selle tulemusena näeme enamasti punast. Samamoodi peegeldab sinine objekt siniseid kiiri, neelates samal ajal punaseid ja rohelisi. Roheline objekt peegeldab rohelisi kiiri, neelates punast ja sinist.

Kärbeste liitsilmad koosnevad tuhandetest läätsedest. Igaüks neist fokusseerib valguse vaid mõnele valgustundlikule rakule, nii et kärbes ei näe objekti kõiki detaile. Lill näeb läbi kärbse silmade välja nagu pilt, mis koosneb tuhandetest tükkidest.

WebProm bännervõrk

Kui segate värve erinevad värvid, siis neelavad (neelavad) kõik valge valguse erinevad komponendid, segu muutub tumedamaks. Seega on värvide segamine värvikiirte segamise vastupidine protsess. Teatud värvivahemiku saamiseks peate kasutama teistsugust põhivärvide komplekti. Värvimisel kasutatavaid põhivärve nimetatakse primaarseteks pigmendivärvideks. See on magenta või "täiuslik punane" värv, sinist ja kollast nimetatakse tavaliselt (kuid ekslikult) punaseks, siniseks ja kollaseks. Must on lisatud tumedate alade tiheduse suurendamiseks ja kõigi põhivärvide rikkalik segu peegeldab siiski mingil määral valgust. Tulemuseks on musta asemel tumepruun.

Lained ja osakesed

Kuidas valguskiired tekivad ja levivad, on sajandeid jäänud täielikuks saladuseks. Ja täna ei ole teadlased seda nähtust täielikult uurinud.

17. sajandil uskusid Isaac Newton ja teised, et valgus koosneb kiiresti liikuvatest osakestest, mida nimetatakse korpuskliteks. Taani teadlane Christian Huygens väitis, et valgus koosneb lainetest.

Inglise teadlane Thomas Young tegi 1801. aastal mitmeid katseid valguse difraktsiooniga, mis seisneb selles, et väga kitsast pilust läbides valgus hajub kergelt, mitte ei levi sirgjooneliselt. Young selgitas difraktsiooni kui valguse levikut lainete kujul. Ja XIX sajandi 60ndatel tegi Šoti teadlane James Clark Maxwell ettepaneku, et elektromagnetiline energia levib lainetena ja valgus eriline liik seda energiat.

Mirage on optiline illusioon täheldatud kuumades kõrbetes (üleval). Kui päike soojendab maad, soojeneb ka õhk selle kohal. Kui temperatuur muutub erinevad kõrgused, valgus õhus murdub, nagu on näidatud pildil. Puu ladva nägemiseks peab vaatleja vaatama alla, nii et puu paistab tagurpidi. Mõnikord näeb taevast langev valgus välja nagu maapinnale valgunud lombid. Külma õhukihid mere kohal võivad põhjustada vastupidise nähtuse (allpool). Kaugelt laevalt peegelduv valgus murdub nii, et laev näib hõljuvat taevas.

Saksa teadlane Max Planck tõestas aga 20. sajandi alguseks oma töödes, et kiirgusenergia saab eksisteerida vaid tillukeste kimpude – kvantidena. See tõend on aluseks Plancki kvantteooriale, mille eest ta sai 1918. aastal Nobeli preemia füüsika valdkonnas Valguskiirguse kvant on osake, mida nimetatakse footoniks. Kiirgamisel või neeldumisel käitub valgus alati nagu footonite voog.

Seega käitub valgus mõnikord nagu lained, mõnikord nagu osakesed. Seetõttu peetakse seda kahetise iseloomuga. Teadlased võivad vaatlusandmete selgitamisel kasutada kas laineteooriat või osakeste teooriat.

Hauliidikalad eraldavad kõhuorganitest (fotofooridest) bioluminestseeruvat valgust. Kala reguleerib oma heledust nii, et see vastaks pinnalt tuleva valguse eredusele.

Valguse genereerimine

meeldib elektrivool, valgust saab genereerida ka teiste energialiikidega. Päike tekitab valgust ja muud elektromagnetkiirgust võimsate termotuumasünteesi reaktsioonide kaudu, mis muudavad vesiniku heeliumiks. Söe või puidu põletamisel muundub kütuse keemiline energia soojuseks ja valguseks. Elektripirnis oleva õhukese hõõgniidi voolu läbiviimine annab sama tulemuse. Päevavalguslamp töötab teisel põhimõttel. Auruga (tavaliselt elavhõbedaga) täidetud toru otstele rakendatakse kõrge rõhu all kõrgepinge. Aur hakkab hõõguma, kiirgama ultraviolettkiirgust, mis mõjutab keemilist katet siseseinad torud. Kate neelab nähtamatut ultraviolettkiirgust ja kiirgab ise valgusenergiat. Seda kiirguse muundamise protsessi nimetatakse fluorestsentsiks.

Fosforestsents on samalaadne nähtus, kuid kuma jätkub üsna kaua ka pärast kiirgusallika eemaldamist. Helendav värv fosforestseerub. Pärast lühikest kokkupuudet ereda valgusega helendab see tunde. Fluorestsents ja fosforestsents on luminestsentsi vormid - valguse kiirgamine ilma soojuse mõjuta.

bioluminestsents

Mõned elusorganismid, sealhulgas jaanimardikad, teatud tüübid kalad, seened ja bakterid tekitavad valgust bioluminestsentsi teel. Seda tüüpi luminestsentsi puhul on valgusallikaks keemiline energia, mis tekib lutsiferiiniks nimetatud aine oksüdatsioonil.

Üks kõige enam kasulikud allikad valgus on laser. See sõna koosneb täistermini "valguse võimendamine stimuleeritud kiirgusemissiooniga" esimestest tähtedest. Lasertorus eralduvad elektri mõjul aatomitest footonid. Need väljuvad torust kitsa valguskiire või mõne muu elektromagnetilise kiirguse vormina, olenevalt footonite tootmiseks kasutatavast ainest.

Rokk-kontsertidel hingematvad efektid saadakse suitsugeneraatorite abil. Selle osakesed hajutavad prožektorite valgusvihku, andes neile nähtava kontuuri.

Erinevalt tavalisest valgusest on laservalgus koherentne. See tähendab, et kiiratavad valguslained tõusevad ja langevad koos. Tekkiv valguskiirgus on tugevalt suunatud ja kõrge tihedusega energial on erinevaid valdkondi rakendused, sealhulgas kudede õmblemine kirurgias, terase lõikamine, rakettide sihtimine sihtmärkidele, teabe edastamine.