Саме світло дозволяє побачити навколишній світ у всьому його різнобарвному пишноті.
Кандидат хімічних наук О. Белоконева.
Уявіть, що ви стоїте на залитому сонцем лузі. Скільки навколо яскравих фарб: зелена трава, жовті кульбаби, червона суниця, бузково-сині дзвіночки! Але світ яскравий і барвистий тільки вдень, в сутінках всі предмети стають однаково сірими, а вночі і зовсім невидимими. Саме світло дозволяє побачити навколишній світ у всьому його різнобарвному пишноті.
Головне джерело світла на Землі - Сонце, величезний розпечений куля, в глибинах якого безперервно йдуть ядерні реакції. Частина енергії цих реакцій Сонце посилає нам у вигляді світла.
Що ж таке світло? Вчені сперечалися про це протягом століть. Одні вважали, що світло - потік частинок. Інші проводили досліди, з яких з очевидністю випливало: світло поводиться як хвиля. Праві виявилися і ті, і інші. Світло - це електромагнітне випромінювання, яке можна уявити як біжить хвилю. Хвиля створюється коливаннями електричного і магнітного полів. Чим вище частота коливань, тим більшу енергію несе випромінювання. І в той же час випромінювання можна розглядати як потік частинок - фотонів. Поки нам важливіше, що світло - це хвиля, хоча, в кінці кінців, доведеться згадати і про фотонах.
Що ж таке світло? Вчені сперечалися про це протягом століть. Одні вважали, що світло - потік частинок. Інші проводили досліди, з яких з очевидністю випливало: світло поводиться як хвиля. Праві виявилися і ті, і інші. Світло - це електромагнітне випромінювання, яке можна уявити як біжить хвилю. Хвиля створюється коливаннями електричного і магнітного полів. Чим вище частота коливань, тим більшу енергію несе випромінювання. І в той же час випромінювання можна розглядати як потік частинок - фотонів. Поки нам важливіше, що світло - це хвиля, хоча врешті-решт доведеться згадати і про фотонах.
Людське око (на жаль, а може бути, і на щастя) здатний сприймати електромагнітне випромінювання тільки в дуже вузькому діапазоні довжин хвиль, від 380 до 740 нанометрів. Цей видиме світло випромінює фотосфера - відносно тонка (менш 300км товщиною) оболонка Сонця. Якщо розкласти «білий» сонячне світло по довжинах хвиль, вийде видимий спектр - добре відома всім веселка, в якій хвилі різної довжини сприймаються нами як різні кольори: від червоного (620-740 нм) до фіолетового (380-450 нм). Випромінювання з довжиною хвилі більше 740 нм (інфрачервоний) і менше 380-400 нм (ультрафіолетовий) для людського ока невидимо. У сітківці ока є спеціальні клітини - рецептори, що відповідають за сприйняття кольору. Вони мають конічну форму, тому їх називають колбочками. У людини три типи колбочок: одні найкраще сприймають світло в синьо-фіолетової області, інші - в жовто-зеленої, треті - в червоній.
Що ж визначає колір оточуючих нас речей? Для того щоб наше око побачив якийсь предмет, потрібно, щоб світло спочатку потрапив на цей предмет, а вже потім - на сітківку. Ми бачимо предмети, тому що вони відбивають світло, і цей відбите світло, пройшовши через зіницю і кришталик, потрапляє на сітківку. Світло, поглинений предметом, очей, природно, побачити не може. Сажа, наприклад, поглинає майже все випромінювання і здається нам чорної. Сніг, навпаки, рівномірно відображає майже весь падаючий на нього світло і тому виглядає білим. А що буде, якщо сонячне світло впаде на пофарбовану синьою фарбою стіну? Від неї позначаться тільки сині промені, а решта будуть поглинені. Тому ми і сприймаємо колір стіни як синій, адже у поглинених променів просто немає шансу потрапити на сітківку ока.
Різні предмети, в залежності від того, з якої речовини вони зроблені (або якою фарбою пофарбовані), поглинають світло по-різному. Коли ми говоримо: «М'ячик червоний», то маємо на увазі, що відбите від його поверхні світло впливає тільки на ті рецептори сітківки ока, які чутливі до червоного кольору. А це означає, що фарба на поверхні м'ячика поглинає всі світлові промені, крім червоних. Предмет сам по собі не має ніякого кольору, колір виникає при відображенні від нього електромагнітних хвиль видимого діапазону. Якщо вас попросили відгадати, якого кольору папірець лежить в запечатаному чорному конверті, ви анітрохи не згрішите проти істини, якщо відповісте: «Ніякого!». І якщо червону поверхню висвітлити зеленим світлом, то вона здасться чорної, тому що зелене світло не містить променів, що відповідають червоному кольору. Найчастіше речовина поглинає випромінювання в різних частинах видимого спектру. Молекула хлорофілу, наприклад, поглинає світло в червоній і блакитний області, а відбиті хвилі дають зелений колір. Завдяки цьому ми можемо милуватися зеленню лісів і трав.
Чому одні речовини поглинають зелене світло, а інші - червоний? Це визначається структурою молекул, з яких речовина складається. Взаємодія речовини зі світловим випромінюванням відбувається таким чином, що за один прийом одна молекула «заковтує» тільки одну порцію випромінювання, інакше кажучи, один квант світла або фотон (ось нам і стало в нагоді уявлення про світло як про потік частинок!). Енергія фотона прямо пов'язана з частотою випромінювання (чим вище енергія - тим більше частота). Поглинувши фотон, молекула переходить на більш високий енергетичний рівень. Енергія молекули підвищується не плавно, а стрибком. Тому молекула поглинає не будь-які електромагнітні хвилі, а тільки ті, які підходять їй за величиною «порції».
Ось і виходить, що жоден предмет не забарвлений сам по собі. Колір виникає з вибіркового поглинання речовиною видимого світла. А оскільки здатних до поглинання речовин - і природних, і створених хіміками - в нашому світі безліч, світ під Сонцем розцвічено яскравими фарбами.
частота коливань # 957 ;, довжина хвилі світла # 955; і швидкість світла c пов'язані між собою простою формулою:
# 955; = C / # 957 ;.
Швидкість світла у вакуумі постійна (300 млн м / с).
Довжину хвилі світла прийнято вимірювати в нанометрах.
1 нанометр (нм) - одиниця вимірювання довжини, рівна однієї мільярдної частки метра (10-9м).
В одному міліметрі міститься мільйон нанометрів.
Частоту коливань вимірюють у герцах (Гц). 1 Гц - це одне коливання в секунду.
У 1665 році Ісаак Ньютон направив на призму вузький пучок денного світла і отримав на протилежній стіні райдужну смужку, яку він назвав «spectrum» (в перекладі з латині - образ). Ньютон зрозумів, що звичайне денне світло є сумішшю променів різного кольору - від червоного до фіолетового. Промені з різною довжиною хвилі, заломлюючись в призмі, відхиляються на різні кути, і «білий» світло розщеплюється на різнокольоровий пучок, схожий на веселку.
Видиме світло - це лише мала частина електромагнітного випромінювання Сонця, що включає радіо- і мікрохвильове, інфрачервоне, видиме (від 380 до 740 нанометрів), ультрафіолетове, рентгенівське і гамма-випромінювання. У радиоволнового випромінювання довжини хвиль - від декількох дециметрів до декількох кілометрів, а у гамма-променів довжина хвилі складає соті і тисячні частки нанометра. Видиме світло випускається не тільки Сонцем, а й іншими джерелами - лампами, полум'ям багаття, розпеченим шматком металу.
Інші матеріали по темі
