Azt gondoljuk, hogy tisztán és valós időben látjuk a világot, de a látás másként működik. Miért látunk tárgyakat

A kérdésre vonatkozó részben, hogy mi a szín természete? Miért látunk tárgyakat, de nem levegőt? a szerző adta szarufa a legjobb válasz az, mert az objektumok nem haladnak át egy bizonyos szektoron fehér szín ez adja nekik azt a színt, amit látunk, és a levegő átengedi a fehér teljes spektrumát, így nem látjuk

Válasz tőle Alekszej N. Skvorcov (SPbSPU)[guru]
A szín a hullámhossz _szubjektív_ érzékelése látható szín(ha úgy tetszik - a fotonok energiája). Tehát a 680 nm mélyvörösnek, a 420 nm pedig kéknek tűnik.
Hadd hangsúlyozzam azt is, hogy ez szubjektív. Például genetikailag színvak vagyok, és nem látom a különbséget az általad világos lila és a világoszöld között.
Szemünk csak szórt (beleértve - SZÓRÓAN visszavert) fényt lát. Nem látunk párhuzamos fénysugarakat (tehát nem látjuk a tiszta tükör felületét). A tiszta levegő nagyon gyengén szórja a fényt (a légkör vastagságában ez észrevehetővé válik, és úgy néz ki, mint az égbolt kék színe). Emiatt nem látjuk lézersugáráthaladva a levegőn. Ha azonban diffúzort ad hozzá, például megemeli, akkor a sugár láthatóvá válik.
Egy tárgy vagy anyag színe akkor jelenik meg, ha az optikai tartományban (400-700 nm) különböző módon nyeli el vagy szórja el a sugárzást. Továbbá: a mindent elnyelő anyag feketének tűnik; a mindent szétszóró anyag fehérnek látszik.

Válasz tőle Kosovorotka[guru]
Csak azokat a tárgyakat látjuk, amelyek egy bizonyos tartomány fényét veri vissza. Ennek megfelelően a levegő NEM veri vissza a fényt, ezért számunkra átlátszó.

Vonalak hátsó fal szemgolyóés területének 72%-át foglalja el belső felület. Ez az úgynevezett RETINA. A retina körülbelül negyed milliméter vastag lemez alakú, és 10 rétegből áll.

A retina eredeténél fogva az agy előrehaladott része: az embrió fejlődése során a retina a szembuborékokból alakul ki, amelyek az elsődleges agybuborék elülső falának nyúlványai. Rétegei közül a fő a fényréteg érzékeny sejtek - FOTÓRECEPTOROK. Két típusuk van: BOTOKés KÚPOK. Alakjuk miatt ilyen neveket kaptak:

Mindegyik szemben körülbelül 125-130 millió rúd található. Jellemzik őket nagy érzékenység világítani és gyenge fényviszonyok mellett dolgozni, vagyis ők felelősek alkonyi látás. A rudak azonban nem képesek megkülönböztetni a színeket, segítségükkel fekete-fehérben látunk. Vizuális pigmentet tartalmaznak RHODOPSIN.

A rudak a retinában helyezkednek el, kivéve a közepét, ezért nekik köszönhetően a látómező perifériáján lévő tárgyakat észlelik.

Sokkal kevesebb kúp található, mint rúd – körülbelül 6-7 millió minden szem retinájában. A kúpok biztosítják színlátás, de 100-szor kevésbé érzékenyek a fényre, mint a rudak. Ezért színlátás- nappal, és sötétben, amikor csak a botok működnek, az ember nem tudja megkülönböztetni a színeket. A kúpok sokkal jobban képesek felvenni a gyors mozgásokat, mint a rudak.

Azt a kúpos pigmentet, amelynek a színlátást köszönhetjük, az úgynevezett IODOPSIN. A rudak „kék”, „zöld” és „piros” színűek, a fény hullámhosszától függően, amelyeket előnyben részesítenek.

A kúpok elsősorban a retina közepén, az ún SÁRGA FOLT(más néven MACULA). Ezen a helyen a retina vastagsága minimális (0,05-0,08 mm), és minden réteg hiányzik, kivéve a kúpréteget. A makulának van sárga következtében magas tartalom sárga pigment. sárga folt az ember a legjobban lát: minden fényinformáció, amely a retina ezen területére esik, a legteljesebben és torzítás nélkül, maximális tisztasággal kerül továbbításra.

Az emberi retina szokatlan módon van elrendezve: mintegy fejjel lefelé fordítva. A retina fényérzékeny sejteket tartalmazó rétege nem elöl, oldalt található üveges test, ahogy az várható is, de hátulról, az érhártya oldaláról. A rudak és kúpok eléréséhez a fénynek először át kell jutnia a retina másik 9 rétegén.

a retina között és érhártya van egy pigmentréteg, amely fekete pigmentet - melanint - tartalmaz. Ez a pigment elnyeli a retinán áthaladó fényt, és megakadályozza annak visszaverődését, szétszóródását a szem belsejében. Az albínóknál – akiknek veleszületett a melanin hiánya a test összes sejtjében – erős fényben a szemgolyó belsejében lévő fény minden irányban visszaverődik a retina felszínén. Ennek eredményeként egyetlen különálló fényfolt, amely általában csak néhány rudat vagy kúpot gerjeszt, mindenhol visszaverődik, és sok receptort gerjeszt. Ezért az albínóknál a látásélesség ritkán haladja meg a 0,2-0,1-et 1,0-es arány mellett.

A fotoreceptorokban lévő fénysugarak hatására fotokémiai reakció megy végbe - a vizuális pigmentek szétesése. A reakció eredményeként energia szabadul fel. Ezt az energiát elektromos jel formájában a köztes cellákba továbbítják - BIPOLÁRIS(interneuronoknak vagy interneuronoknak is nevezik), majd tovább GANGLIONOS SEJTEK amelyek idegimpulzusokat generálnak és idegrostok küldje el őket az agyba.

Mindegyik kúp egy bipoláris sejten keresztül kapcsolódik egy ganglionsejthez. De a ganglionsejtekbe jutó rúdjelek úgynevezett konvergencián mennek keresztül: egy bipoláris sejthez több rúd kapcsolódik, ezek jeleit összegzi és továbbítja egy ganglionsejtnek. A konvergencia lehetővé teszi a szem fényérzékenységének, valamint a perifériás látás mozgásérzékenységének növelését, míg a kúpok esetében az összegzés hiánya a látásélesség növelését teszi lehetővé, a "kúp" látás érzékenysége viszont csökken.

A látóidegen keresztül a retinából származó képre vonatkozó információ bejut az agyba, és ott feldolgozódik oly módon, hogy látjuk végső kép a környező világot.

Bővebben: agy vizuális rendszer(vizuális analizátor)

Szerkezet vizuális berendezés emberi
1 - retina,
2 - nem keresztezett szálak látóideg,
3 - a látóideg keresztezett rostjai,
4 - optikai traktus,
5 - külső hajtókaros test,
6 - vizuális ragyogás,
7 - vizuális kéreg
8 - oculomotoros ideg
9 - a quadrigemina felső gumói

Az embernél és a magasabb rendű majmoknál a jobb és bal oldali látóideg rostjainak fele metszi egymást (az ún. látóideg, ill. CHIASMA). A chiasmában csak azok a rostok keresztezik egymást, amelyek a szem retinájának belső feléből jelet továbbítanak. És ez azt jelenti, hogy minden szem képének bal felének látása irányul bal agyfélteke, és mindkét szem jobb felének látása - jobbra!

A chiasmon való áthaladás után az egyes látóideg rostjai alkotják a látótraktust. Az optikai pályák az agy alapja mentén futnak és elérik a kéreg alatti területet vizuális központok- kültéri hajlított testek. Az ezekben a központokban található idegsejtek folyamatai vizuális sugárzást képeznek, amely kialakul a legtöbb fehér anyag halántéklebeny agy, valamint a parietális és occipitalis lebeny.

Végső soron minden vizuális információ a formában kerül továbbításra ideg impulzusok az agynak, a legmagasabb hatóságnak - a kéregnek, ahol a vizuális kép kialakulása történik.

A vizuális kéreg található – képzeld! - ban ben nyakszirti lebeny agy.

Jelenleg már sok mindent tudunk a vizuális rendszer mechanizmusairól, de ezt őszintén el kell ismernünk modern tudomány még nem tudja teljesen, hogy az agy hogyan birkózik meg azzal az összetett feladattal, hogy a retina elektromos jeleit olyan vizuális jelenetté alakítsa, ahogyan azt észleljük – a formák, a mélység, a mozgás és a szín összes összetettségével együtt. Ennek a kérdésnek a tanulmányozása azonban nem áll meg, és remélhetőleg a tudomány a jövőben megfejti a vizuális elemző összes titkát, és képes lesz a gyakorlatban használni - az orvostudományban, a kibernetikában és más területeken.

Oktató videó:
A vizuális analizátor felépítése és működése

Az élet ökológiája: Állítsa a tekintetét egy szövegsorra, és ne mozgassa a szemét. Ugyanakkor próbálja meg a figyelmét az alábbi sorra irányítani. Aztán még egyet. És tovább. Fél perc elteltével úgy fogod érezni, mintha elhomályosultak volna a szemeid: csak néhány szó látszik jól, amelyre a szeme fókuszál, és minden más homályos. Valójában így látjuk a világot. Mindig. És ugyanakkor azt gondoljuk, hogy mindent kristálytisztán látunk.

Állítsa a tekintetét a szövegsorra, és ne mozgassa a szemét. Ugyanakkor próbálja meg a figyelmét az alábbi sorra irányítani. Aztán még egyet. És tovább. Fél perc elteltével úgy fogod érezni, mintha elhomályosultak volna a szemeid: csak néhány szó látszik jól, amelyre a szeme fókuszál, és minden más homályos. Valójában így látjuk a világot. Mindig. És ugyanakkor azt gondoljuk, hogy mindent kristálytisztán látunk.

A retinán van egy kicsi, kicsi pontunk, amiben van elég érzékeny sejt - pálcika és kúp -, hogy minden normálisan látható legyen. Ezt a pontot "centrális foveának" nevezik. A fovea körülbelül három fokos látószöget biztosít - a gyakorlatban ez megfelel a köröm méretének hüvelykujj kinyújtott kézen.

A retina többi felületén sokkal kevesebb érzékeny sejt található – ez elég a tárgyak homályos körvonalainak megkülönböztetéséhez, de nem több. A retinán van egy lyuk, amely egyáltalán nem lát semmit - a "vakfolt", az a pont, ahol az ideg a szemhez kapcsolódik. Persze nem veszed észre. Ha ez nem elég, akkor hadd emlékeztesselek arra, hogy te is pislogsz, vagyis pár másodpercenként kapcsold ki a látásodat. Amire te sem figyelsz. Bár most fizetsz. És ez zavar téged.

Hogyan látunk egyáltalán bármit is? A válasz kézenfekvőnek tűnik: nagyon gyorsan mozgatjuk a szemünket, átlagosan másodpercenként három-négy alkalommal. Ezeket az éles szinkron szemmozgásokat "szakkádoknak" nevezik. Egyébként mi sem szoktuk észrevenni őket, ami jó: ahogy sejthető, a látás nem működik szakkád alatt. De a szakkádok segítségével folyamatosan változtatjuk a képet a foveában - és ennek eredményeként a teljes látómezőt lefedjük.

Béke szalmán keresztül

De ha jobban belegondolunk, ez a magyarázat nem jó. Vegyél a markodba egy koktélos szívószálat, tedd a szemedhez, és próbálj meg egy ilyen filmet nézni – nem arról beszélek, hogy sétálni kell. Milyen normális látni? Ez a három fokos nézeted. Mozgassa a szívószálat, amennyit csak akar – a normál látás nem fog működni.

Általában véve a kérdés nem triviális. Hogy van az, hogy mindent látunk, ha semmit sem látunk? Több lehetőség is van. Először is: még mindig nem látunk semmit – csak az az érzésünk, hogy mindent látunk. Annak ellenőrzésére, hogy ez a benyomás félrevezető-e, elmozdítjuk a szemünket úgy, hogy a fovea pontosan arra a pontra irányuljon, amelyet tesztelünk.

És azt gondoljuk: hát még mindig látszik! És a bal oldalon (balra cipzár a szem), és a jobb oldalon (jobbra a szem cipzár). Olyan ez, mint a hűtővel: a mi alapján saját érzéseit akkor a lámpa mindig ég.

A második lehetőség: nem egy képet látunk a retinából, hanem egy teljesen mást – azt, amit az agy épít nekünk. Vagyis az agy szalmaszálként mászkál össze-vissza, ebből szorgalmasan alkot egyetlen képet - és most már a környező valóságként érzékeljük. Más szóval, nem a szemünkkel látunk, hanem az agykéreggel.

Mindkét lehetőség egy dologban megegyezik: az egyetlen módja látni valamit – mozgassa a szemét. De van egy probléma. A kísérletek azt mutatják, hogy a tárgyakat fenomenális sebességgel különböztetjük meg – gyorsabban, mint amennyire a szemmotoros izmoknak van idejük reagálni. És ezt mi magunk sem értjük. Úgy tűnik számunkra, hogy már elfordítottuk a szemünket, és tisztán láttuk a tárgyat – bár valójában csak ezt fogjuk tenni. Kiderült, hogy az agy nemcsak elemzi a látás segítségével kapott képet, hanem előre is jelzi azt.

Elviselhetetlenül sötét csíkok

Arvid Herwig és Werner Schneider német pszichológusok kísérletet végeztek: önkéntesekre szegezték a fejüket, és speciális kamerákkal rögzítették szemmozgásukat. Az alanyok a képernyő üres közepét bámulták. Oldalt - az oldalsó látómezőben - egy csíkos kör jelent meg a képernyőn, amelyre az önkéntesek azonnal tekintetüket fordították.

Itt a pszichológusok trükkös trükköt hajtottak végre. Szakkád alatt a látás nem működik – az ember néhány milliszekundumra megvakul. A kamerák felfogták, hogy az alany a kör felé kezdte mozgatni a szemét, és ebben a pillanatban a számítógép a csíkos kört egy másikra cserélte, ami eltért az első számú csíktól. A kísérletben résztvevők nem vették észre a változást.

A következő derült ki: perifériás látás az önkénteseknek három csíkos kört mutattak, és például egy fókuszált vagy központi sávban négy volt.

Ily módon az önkénteseket arra képezték ki, hogy az egyik alak homályos (oldalsó) képét egy másik alak világos (középső) képéhez társítsák. A műtétet fél órán belül 240 alkalommal ismételték meg.

Edzés után kezdődött a vizsga. A fej és a tekintet ismét rögzült, és ismét egy csíkos kör rajzolódott ki az oldalsó látómezőben. De most, amint az önkéntes mozgatni kezdte a szemét, a kör eltűnt. Egy másodperccel később egy új kör jelent meg a képernyőn véletlenszerű számú csíkkal.

A kísérletben résztvevőket arra kérték, hogy a gombokkal állítsák be a csíkok számát, hogy olyan alakot kapjanak, amelyet perifériás látással láttak.

A kontrollcsoport önkéntesei, akiknek ugyanazokat az ábrákat mutatták oldalirányú és központi látásban a képzési szakaszban, meglehetősen pontosan határozták meg a „csíkozás mértékét”. De azok, akiket rossz asszociációra tanítottak, másképp látták a figurát. Ha a képzés során a csíkok számát növelték, akkor a vizsgálati szakaszban az alanyok a háromcsíkos köröket négy csíknak ismerték fel. Ha csökkentették, akkor a körök kétsávosnak tűntek számukra.

A látás illúziója és a világ illúziója

Mit is jelent ez? Kiderült, hogy az agyunk folyamatosan asszociálni tanul megjelenés tárgyat a perifériás látásban azzal, ahogyan ez a tárgy kinéz, amikor ránézünk. És tovább használja ezeket az asszociációkat előrejelzésekhez. Ez magyarázza a mi jelenségünket vizuális észlelés: Még azelőtt felismerjük a tárgyakat, hogy szigorúan véve látnánk őket, mert agyunk egy homályos képet elemez, és a korábbi tapasztalatok alapján emlékszik arra, hogyan néz ki ez a kép a fókuszálás után. Olyan gyorsan csinálja, hogy az a benyomásunk támad tiszta látás. Ez az érzés egy illúzió.

Meglepő az is, hogy az agy milyen hatékonyan tanul meg ilyen jóslatokat készíteni: az oldalsó és a központi látásban mindössze fél óra nem egyező kép elegendő volt ahhoz, hogy az önkéntesek rosszul láthassanak. Tekintettel arra, hogy benne való élet naponta több százezer alkalommal mozgatjuk meg a szemünket, képzeljük el azt a terabájtnyi videót a retinából, amit az agy lapátol, valahányszor sétálunk az utcán vagy filmet nézünk.

Még csak nem is a látásról, mint olyanról van szó – ez csak a legélénkebb szemléltetése annak, hogyan érzékeljük a világot.

Nekünk úgy tűnik, hogy átlátszó szkafanderben ülünk, és szívjuk magunkba a környező valóságot. Valójában egyáltalán nem érintkezünk vele közvetlenül. Ami számunkra a minket körülvevő világ lenyomatának tűnik, azt valójában az agy építi fel virtuális valóság, amelyet névértéken adnak ki a tudatnak.

Ez érdekelni fogja Önt:

Körülbelül 80 ezredmásodperc kell ahhoz, hogy az agy feldolgozza az információkat, és többé-kevésbé teljes képet alkosson a feldolgozott anyagból. Ez a 80 ezredmásodperc a késés a valóság és a valóság észlelése között.

Mindig a múltban élünk – pontosabban a múltról szóló, nekünk elmesélt mesében idegsejtek. Mindannyian biztosak vagyunk ennek a mesének a valódiságában – ez is agyunk sajátossága, és nem lehet kikerülni. De ha mindannyiunknak legalább időnként eszébe jutna ez a 80 ezredmásodperces önámítás, akkor úgy tűnik számomra, hogy a világ egy kicsit kedvesebb lenne. közzétett

A kémiai tudományok kandidátusa, O. BELOKONEVA.

Tudomány és élet // Illusztrációk

Tudomány és élet // Illusztrációk

Tudomány és élet // Illusztrációk

Képzeld el, hogy egy napsütötte réten állsz. Mennyi élénk szín van a környéken: zöld fű, sárga pitypang, piros eper, lilás-kék harang! De a világ csak nappal fényes és színes, alkonyatkor minden tárgy egyformán szürkévé válik, éjjel pedig teljesen láthatatlan. Ez a fény, amely lehetővé teszi, hogy láss a világ teljes színes pompájában.

A Föld fő fényforrása a Nap, egy hatalmas forró labda, melynek mélyén folyamatosan zajlanak a nukleáris reakciók. E reakciók energiájának egy részét a Nap fény formájában küldi nekünk.

Mi a fény? A tudósok évszázadok óta vitatkoznak erről. Egyesek úgy vélték, hogy a fény részecskék áramlása. Mások kísérleteket végeztek, amelyekből egyértelműen az következett: a fény hullámként viselkedik. Mindkettőnek igaza volt. A fény elektromágneses sugárzás, amely utazó hullámnak tekinthető. A hullámot elektromos és mágneses mezők ingadozása hozza létre. Minél nagyobb az oszcillációs frekvencia, annál több energiát hordoz a sugárzás. És ugyanakkor a sugárzás részecskék - fotonok - áramának tekinthető. Eddig számunkra fontosabb, hogy a fény hullám legyen, bár a végén a fotonokról is emlékeznünk kell majd.

Az emberi szem (sajnos, vagy talán szerencsére) csak nagyon szűk, 380-740 nanométeres hullámhossz-tartományban képes érzékelni az elektromágneses sugárzást. Ezt a látható fényt a fotoszféra bocsátja ki – a Nap viszonylag vékony (300 km-nél kevesebb vastagságú) héja. Ha felbontjuk a "fehér" napfény hullámhosszon keresztül megkapja a látható spektrumot - egy mindenki által jól ismert szivárványt, amelyben a hullámok különböző hosszúságú különböző színekként érzékeljük: a vöröstől (620-740 nm) a liláig (380-450 nm). 740 nm-nél nagyobb (infravörös) és 380–400 nm-nél (ultraibolya) hullámhosszú sugárzás emberi szem láthatatlan. A szem retinájának van speciális ketrecek- a színérzékelésért felelős receptorok. Kúp alakúak, ezért kúpnak nevezik őket. Az embernek háromféle kúpja van: egyesek a kék-ibolya tartományban érzékelik a legjobban a fényt, mások a sárgászöldben és mások a vörösben.

Mi határozza meg a minket körülvevő dolgok színét? Ahhoz, hogy a szemünk bármilyen tárgyat lásson, szükséges, hogy a fény először ezt a tárgyat érje, és csak azután a retinát. A tárgyakat azért látjuk, mert visszaverik a fényt, és ez a visszavert fény a pupillán és a lencsén áthaladva eléri a retinát. A tárgy által elnyelt fényt a szem nem láthatja. A korom például szinte minden sugárzást elnyel, és feketének tűnik számunkra. A hó ezzel szemben szinte az összes ráeső fényt egyenletesen visszaveri, ezért fehérnek tűnik. És mi történik, ha a napfény eléri a kékre festett falat? Csak a kék sugarak verődnek vissza róla, a többit elnyeli. Ezért a fal színét kéknek érzékeljük, mert az elnyelt sugarak egyszerűen nem érhetik el a retinát.

A különböző tárgyak, attól függően, hogy milyen anyagból készültek (vagy milyen festékkel vannak festve), más-más módon nyeli el a fényt. Amikor azt mondjuk: „A golyó piros”, akkor a felületéről visszaverődő fény csak a retina vörösre érzékeny receptorait érinti. Ez pedig azt jelenti, hogy a labda felületén lévő festék minden fénysugarat elnyel, kivéve a vöröset. Magának a tárgynak nincs színe, a szín akkor következik be, amikor a látható tartományba tartozó elektromágneses hullámok visszaverődnek róla. Ha arra kérik, hogy tippelje meg, milyen színű a lezárt fekete borítékban lévő papír, akkor egyáltalán nem vétkezik az igazság ellen, ha azt válaszolja: „Semmi!”. És ha egy piros felületet zöld fénnyel világítunk meg, akkor feketének fog tűnni, mivel a zöld fény nem tartalmaz vörösnek megfelelő sugarakat. Leggyakrabban egy anyag elnyeli a sugárzást Különböző részek látható spektrum. A klorofill molekula például elnyeli a fényt a vörös és kék tartományban, és a visszavert hullámok zöld szín. Ennek köszönhetően gyönyörködhetünk az erdők, füvek zöldjében.

Miért szívják el egyes anyagok a zöld fényt, míg mások a vörös fényt? Ezt az anyagot alkotó molekulák szerkezete határozza meg. Az anyag kölcsönhatása a fénysugárzással úgy megy végbe, hogy egy molekula egyszerre csak a sugárzás egy részét „nyeli el”, más szóval egy fénykvantumot vagy egy fotont (itt jön a fény, mint jól jött a részecskefolyam!). A foton energiája közvetlenül összefügg a sugárzás frekvenciájával (minél nagyobb az energia, annál nagyobb a frekvencia). A foton elnyelése után a molekula magasabb szintre kerül energia szint. A molekula energiája nem simán, hanem hirtelen növekszik. Ezért a molekula semmilyen elektromágneses hullámot nem nyel el, csak azokat, amelyek az „adag” méretét tekintve megfelelnek neki.

Így kiderül, hogy egyetlen tárgy sem festett önmagától. A szín az anyag szelektív abszorpciójából adódik látható fény. És mivel világunkban nagyon sok felszívódni képes anyag van - természetes és vegyészek által előállított -, a Nap alatti világot élénk színek színezik.

A ν oszcillációs frekvencia, a λ fény hullámhossza és a c fénysebesség egy egyszerű képlettel van összefüggésben:

A fény sebessége vákuumban állandó (300 millió nm/s).

A fény hullámhosszát általában nanométerben mérik.

Az 1 nanométer (nm) a méter egymilliárd részének (10-9 m) egyenlő hosszúsági egység.

Egy milliméterben egymillió nanométer van.

Az oszcillációs frekvenciát hertzben (Hz) mérjük. 1 Hz másodpercenként egy rezgés.

Rendkívül fontos energiaforma. A földi élet a napfény energiájától függ. Ezenkívül a fény olyan sugárzás, amely vizuális érzeteket kelt. lézersugárzás Számos területen alkalmazzák – az információátadástól az acélvágásig.

Akkor látunk tárgyakat, amikor a belőlük érkező fény eléri a szemünket. Ezek a tárgyak vagy maguk bocsátanak ki fényt, vagy visszaverik más tárgyak által kibocsátott fényt, vagy átengedik azt magukon. Látjuk például a Napot és a csillagokat, mert fényt bocsátanak ki. A körülöttünk lévő tárgyak többségét az általuk visszavert fénynek köszönhetően látjuk. Egyes anyagok pedig, mint például a katedrálisok ólomüveg ablakai, felfedik színeik gazdagságát azáltal, hogy átengedik rajtuk a fényt.

Az erős napfény tiszta fehérnek, azaz színtelennek tűnik számunkra. De itt tévedünk, mivel a fehér fény sok színből áll. Akkor láthatóak, amikor a napsugarak megvilágítják az esőcseppeket, mi pedig a szivárványt figyeljük meg. Többszínű csík akkor is keletkezik, ha a napfény visszaverődik a tükör ferde széléről, vagy áthalad egy üvegdíszítésen vagy edényen. Ezt a sávot fényspektrumnak nevezik. Vörös színnel kezdődik, és fokozatosan változik, az ellenkező végén lilával végződik.

Általában nem vesszük figyelembe a gyengébb színárnyalatokat, ezért úgy tekintjük, hogy a spektrum mind a hét színsávból áll. A spektrum színei, amelyeket a szivárvány hét színének neveznek, a következők: vörös, narancs, sárga, zöld, cián, indigó, ibolya.

Prizmák

Az 1760-as években Isaac Newton fénnyel kísérletezett. A fény összetevőire bontásához és spektrum előállításához háromszögű üvegprizmát használt. A tudós felfedezte, hogy a töredezett sugarat egy második prizma segítségével összegyűjtve ismét fehér fényt kaphat. Tehát bebizonyította, hogy a fehér fény keverék különböző színek.

A fény elsődleges színei a piros, a zöld és a kék. Kombinációjuk fehér fényt alkot. Párban keverve sárga, kék vagy lila színeket alkotnak. A festékek pigmentje vagy alapszíne a lila, kék, sárga Ezek kombinációja az ábrán látható.

A prizmán áthaladó fénysugarak megtörnek. De a különböző színű sugarak megtörnek változó mértékben- a legkisebbben piros, a legnagyobbban lila. Ezért a fehér szín egy prizmán áthaladva összetett színekre oszlik.

A fénytörést fénytörésnek, a fehér fény különböző színekre bomlását pedig diszperziónak nevezzük. Amikor az esőcseppek szórják a napfényt, szivárvány képződik.

Elektromágneses hullámok

A fényspektrum csak egy része egy hatalmas sugárzási tartománynak, amelyet elektromágneses spektrumnak neveznek. Ez magában foglalja a gamma-, röntgen-, ultraibolya-, infravörös (termikus) sugárzást és rádióhullámokat. Minden típusú elektromágneses sugárzás elektromos és mágneses rezgések hullámai formájában terjed fénysebességgel - körülbelül 300 000 km / s. Az elektromágneses hullámok főként hullámhosszukban különböznek egymástól. Ezt a frekvencia határozza meg, vagyis az a sebesség, amellyel ezek a hullámok keletkeznek. Minél nagyobb a frekvencia, annál közelebb vannak egymáshoz, és annál rövidebb mindegyik. A spektrumban a fényhullámok helyet foglalnak el az infravörös és az ultraibolya tartomány között.

A nap bocsát ki széleskörű elektromágneses sugárzás. A skála nanométerben (a méter egymilliárd része) és nagyobb egységekben adja meg a hullámhosszokat.

lencsék

A kamerákban és optikai műszerekben a képet lencsék és a bennük lévő fénysugarak törésének jelensége segítségével nyerik. Talán észrevette, hogy például az olcsó teleszkópok lencséiben színes szegély képződik a kép kontúrjai körül. Ez azért történik, mert mint egy prizma, egyszerű lencse, egyetlen üvegből vagy műanyagból készült, különböző színű sugarakat tör meg különböző mértékben. A jobb minőségű készülékeknél ez a hiba két egymáshoz csatlakoztatott lencse használatával kiküszöbölhető. Az ilyen összetett lencsék első része a fehér fényt különböző színekre bontja, a második része pedig újra egyesíti őket, így eltávolítja a felesleges szegélyt.

Elsődleges színek

Ahogy Newton megmutatta, fehér gyertya a szivárvány hét színének keverésével kaphatjuk meg. De ez még könnyebben megtehető, ha csak három színt keverünk össze - piros, zöld és kék. Ezeket a fény elsődleges színeinek nevezik. Más színeket kapunk a főbbek kombinálásával. Így például a vörös és a zöld keveréke sárgát ad.

A konvex lencse párhuzamos sugarakat fókuszál. Mivel a fehér fény egynél több színből áll, sugaraik különböző mértékben törnek meg, és a lencsétől eltérő távolságra fókuszálnak. Ennek eredményeként a kép kontúrjai körül színes szegély képződik.

Kétféle üvegből készült lencsével színes keret nélküli képeket készíthetünk. A lencse első része a különböző színű sugarakat különböző mértékben töri meg, ami miatt azok szétválnak. A második ismét összegyűjti őket, kiküszöbölve a színtorzulásokat.

Az a tény, hogy a fehér fény több színből áll, megmagyarázza, miért látunk ilyen vagy olyan színű tárgyakat. (Az egyszerűség kedvéért tegyük fel, hogy a fehér fény csak vörösből, zöldből és kékből áll.) Fehérnek látunk egy tárgyat, ha a fehér fény mindhárom összetevőjét visszaveri, és feketének, ha egyiket sem veri vissza. A fehér fénnyel megvilágított vörös tárgy azonban vörösnek tűnik, mert leginkább a fehér vörös komponensét tükrözi, és elnyeli a kék és zöld komponensek nagy részét. Ennek eredményeként többnyire vöröset látunk. Hasonlóképpen, egy kék tárgy visszaveri a kék sugarakat, miközben elnyeli a vörös és zöld sugarakat. A zöld tárgy zöld sugarakat veri vissza, elnyeli a vöröset és a kéket.

A legyek összetett szeme több ezer lencséből áll. Mindegyik csak néhány fényérzékeny sejtre fókuszálja a fényt, így a légy nem láthatja az objektum minden részletét. Egy virág a légy szemével úgy néz ki, mint egy több ezer darabból álló kép.

WebProm banner hálózat

Ha kevered a színeket különböző színek, akkor mindegyik elnyeli (elnyeli) a fehér fény különböző összetevőit, a keverék sötétebb lesz. Így a festékek keverése a színsugarak keverésének ellenkező folyamata. Egy bizonyos színtartomány eléréséhez más elsődleges színkészletet kell használnia. A festészetben használt elsődleges színeket elsődleges pigmentszíneknek nevezzük. Ez a bíbor vagy "tökéletes piros" szín, a kéket és a sárgát általában (de helytelenül) pirosnak, kéknek és sárgának nevezik. A fekete színt a sötét területek sűrűségének növelése érdekében adják hozzá, és az összes alapszín gazdag keveréke bizonyos mértékig visszaveri a fényt. Az eredmény fekete helyett sötétbarna.

Hullámok és részecskék

A fénysugarak keletkezésének és terjedésének módja évszázadok óta teljes rejtély maradt. És ma ezt a jelenséget a tudósok nem vizsgálják teljesen.

A 17. században Isaac Newton és mások úgy gondolták, hogy a fény gyorsan mozgó részecskékből, úgynevezett testecskékből áll. Christian Huygens dán tudós azt állította, hogy a fény hullámokból áll.

1801-ben Thomas Young angol tudós kísérletsorozatot végzett a fény diffrakciójával, amely abban áll, hogy egy nagyon keskeny résen áthaladva a fény enyhén szétszóródik, és nem terjed egyenes vonalban. Young a diffrakciót a fény hullámok formájában történő terjedésével magyarázta. És a XIX. század 60-as éveiben James Clark Maxwell skót tudós azt javasolta, hogy az elektromágneses energia hullámokban terjed, és hogy a fény különleges fajta ezt az energiát.

Mirage az érzékcsalódás forró sivatagokban figyelhető meg (felül). Amikor a nap felmelegíti a földet, a felette lévő levegő is felmelegszik. Amikor a hőmérséklet megváltozik különböző magasságúak, a képen látható módon megtörik a levegő fénye. A fa tetejének megtekintéséhez a megfigyelőnek le kell néznie, így a fa fejjel lefelé jelenik meg. Néha az égből hulló fény úgy néz ki, mint a földre ömlött tócsák. A tenger feletti hideg levegőrétegek az ellenkező jelenséget okozhatják (lent). A távoli hajóról visszaverődő fény megtörik, így a hajó az égen lebegni látszik.

A 20. század elejére azonban Max Planck német tudós bebizonyította munkáiban, hogy a sugárzási energia csak apró csomók - kvantumok - formájában létezhet. Ez a bizonyíték alapozza meg Planck kvantumelméletét, amelyet 1918-ban kapott Nóbel díj a fizika területén A fénysugárzás kvantuma a fotonnak nevezett részecske. Kibocsátásakor vagy elnyelésekor a fény mindig fotonfolyamként viselkedik.

Így a fény néha hullámként, néha részecskékként viselkedik. Ezért úgy tekintik, hogy kettős természetű. A tudósok a megfigyelési adatok magyarázatakor akár hullámelméletet, akár részecskeelméletet használhatnak.

A Howliod halak biolumineszcens fényt bocsátanak ki a hasi szervekből (fotoforok). A hal a felszínről érkező fény fényerejének megfelelően állítja be a fényerőt.

Fénygeneráció

Tetszik elektromos áram, a fény más energiaformákkal is előállítható. A Nap fényt és egyéb elektromágneses sugárzást generál erőteljes fúziós reakciók révén, amelyek a hidrogént héliummá alakítják. Szén vagy fa elégetésekor a tüzelőanyag kémiai energiája hővé és fénnyé alakul. Ugyanezt az eredményt adja, ha áramot vezetünk át egy elektromos izzóban lévő vékony izzószálon. A nappali lámpa más elven működik. A gőzzel (általában higannyal) töltött cső végeire nagy nyomás alatt nagy feszültséget kapcsolnak. A gőz izzani kezd, kibocsát ultraibolya sugárzás, amely a kémiai bevonatra hat belső falak csövek. A bevonat elnyeli a láthatatlan ultraibolya sugárzást, és maga is fényenergiát bocsát ki. A sugárzás átalakításának ezt a folyamatát fluoreszcenciának nevezik.

A foszforeszcencia ugyanilyen jelenség, de a ragyogás még a sugárforrás eltávolítása után is hosszú ideig fennmarad. A fényes festék foszforeszkál. Erős fénynek való rövid expozíció után órákig világít. A fluoreszcencia és a foszforeszcencia a lumineszcencia formái – a fény kibocsátása hőhatás nélkül.

biolumineszcencia

Néhány élő szervezet, köztük a szentjánosbogár, bizonyos fajták halak, gombák és baktériumok, fényt generálnak a biolumineszcencia útján. Az ilyen típusú lumineszcenciában a fényforrás a luciferin nevű anyag oxidációja során keletkező kémiai energia.

Az egyik legtöbb hasznos források a fény egy lézer. Ez a szó a "fényerősítés stimulált sugárzáskibocsátással" teljes kifejezés első betűiből áll. A lézercsőben elektromosság hatására fotonok szabadulnak fel az atomokból. A fotonok előállításához használt anyagtól függően keskeny fénysugárként vagy más elektromágneses sugárzásként jönnek ki a csőből.

A rockkoncertek lélegzetelállító hatását füstgenerátorok segítségével érik el. Részecskéi szétszórják a reflektorok sugarait, látható körvonalat adva nekik.

A hagyományos fénnyel ellentétben a lézerfény koherens. Ez azt jelenti, hogy a kibocsátott fényhullámok együtt emelkednek és süllyednek. A keletkező fénysugárzás erősen irányított és nagy sűrűségű energiával rendelkezik különböző területeken alkalmazások, beleértve a sebészeti szövetek varrását, acél vágását, rakéták célba irányítását, információtovábbítást.