ЧТО ТАКОЕ СВЕТ?
Человек наделен пятью органами чувств: зрением, слухом, обонянием, осязанием и вкусом. С помощью этих чувств мы получаем информацию об окружающем нас мире. Роль каждого из них в объеме получаемой нами информации существенно различается: около 80 % всей воспринимаемой человеком информации приходится на долю только одного чувства — зрения. Поэтому с полным основанием мы можем назвать зрение основным чувством, с помощью которого мы познаем мир, его красоту, богатство форм, красок, содержания.
Но для работы нашего органа зрения — глаза — необходимо наличие еще одного важнейшего фактора — света. Зрение и свет связаны самым непосредственным образом: если человеку завязать глаза (как бы выключить их) в светлом месте или ввести его с открытыми глазами в помещение без какого-либо света, то эффект будет одинаков — человек теряет ориентировку, и на помощь ему приходят другие чувства (слух, обоняние, осязание).
Так что же такое свет?
По современным научным представлениям свет — это электромагнитное излучение с определенными параметрами. Электромагнитных излучений как природного, так и искусственного происхождения существует множество: это и радиотелевизионные сигналы, рентгеновские и космические лучи, и свет, и многое другое. Общим для всех видов электромагнитных излучений является скорость их распространения в вакууме, равная 300 000 000 метров в секунду.
Электромагнитные излучения характеризуются частотой колебаний, показывающей число полных циклов колебаний в секунду, или длиной волны, то есть расстоянием, на которое распространяется излучение за время одного колебания (как говорят, за «один период колебаний»). Частота колебаний (обычно обозначается буквой/), длина волны (обозначается X) и скорость распространения излучений (обозначается с) связаны простым соотношением:
c = f X.
Если в радиотехнике обычно пользуются понятием «частота», то в светотехнике и в оптике принято характеризовать излучение длиной волны. Так вот, свет — это электромагнитное излучение с длина-
|
ми волн от 380 до 760 миллиардных долей метра или нанометров (сокращенно нм). Излучения с разной длиной волны воспринимаются глазом по - разному: от 380 до 450 нм — как фиолетовый цвет; от 450 до 480 — как синий; от 480 до 510 — как голубой; от 510 до 550 — как зеленый; от 550 до 575 — как желто-зеленый; от 575 до 590 — как желтый; от 590 до 610 — как оранжевый; более 610 нм — как красный цвет. Границы цветов приблизительны и у разных людей могут несколько различаться. Белый цвет — это совокупность всех или нескольких цветов, взятых в определенной пропорции. Если луч белого света пропустить через стеклянную призму, то он разложится на цветные составляющие. Совокупность цветных составляющих сложного излучения называется спектром излучения (рис. 1). |
|
Ультрафиолетовое |
Видимое |
Инфракрасное |
||||||||||
|
Бактерицидное |
Эритемное |
Загар |
Фиолетовое |
Синее |
Г олубое |
Зеленое |
Желто-зеленое |
Желтое |
Оранжевое |
Красное |
Нагрев |
Сушка |
|
Рис. 1. Спектр оптического излучения |
|
Чувствительность глаза к излучению разных цветов неодинакова — если на глаз попадает цветной свет с одинаковой мощностью электромагнитного излучения, то желтые и зеленые цвета будут казаться гораздо более светлыми, чем синие и красные. Международный комитет мер и весов в 1933 году принял единую стандартную чувствительность глаза к излучению разных цветов для дневного зрения. На рис. 2 показана стандартизованная кривая спектральной чувствительности глаза, называемая в светотехнической литературе также «кривой относительной спектральной световой эффективности излучения». На основе кривой спектральной чувствительности глаза для дневного зрения построена вся система световых величин и единиц. Максимум кривой спектральной чувствительности глаза лежит в желто-зеленой области спектра и приходится на дли- |
ну волны 555 нм. Если света мало, то кривая спектральной чувствительности смещается в сторону коротких длин волн, то есть в сторону синих цветов. Каждый человек по собственному опыту знает, что ночью голубые и синие цвета кажутся значительно светлее, а красные становятся черными. «Ночная» кривая чувствительности глаза также стандартизована международными организациями в 1951 году.
Излучения с длинами волн короче 380 и длиннее 760 нм глазом не воспринимаются. Коротковолновое излучение, называемое ультрафиолетовым, оказывает сильное биологическое действие — образует загар на коже человека, убивает микробы, а также вызывает различные фотохимические реакции (превращает обычный кислород воздуха в озон, приводит к выцветанию красок и т. п.). С помощью специальных веществ — люминофоров — ультрафиолетовое излучение может быть превращено в видимый свет (подробно об этом будет сказано в главе, посвященной люминесцентным лампам).
Длинноволновое излучение, называемое инфракрасным, воспринимается кожей человека как тепло. Это излучение используется для сушки лакокрасочных покрытий, нагревания предметов, в медицинских целях, в устройствах дистанционного управления радиоаппаратурой ит. п.
В совокупности видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения образуют оптический диапазон спектра электромагнитных колебаний или оптическое излучение.
