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可见光与可见光源

时间:2012-11-11来源:http://shixinhua.com石鑫华视觉 作者:石鑫华 点击:

可见光与可见光源

什么是可见光

可见光(visible light)是电磁波谱中人眼可以感知的部分。可见光谱没有精确的范围:人的眼睛可以感知的电磁波波长一般在400到700纳米(nm)之间,但还有一些人能够感知到波长大约在380到780纳米(nm)之间的电磁波。正常视力的人眼对波长约为555纳米(nm)的电磁波最为敏感,这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。
通常所说的白光,通过三棱镜产生色散(折射率随波长改变)后形成可见光谱
通常所说的白光,通过三棱镜产生色散(折射率随波长改变)后形成可见光谱

可见光源

可见光的主要天然光源是太阳,主要人工光源是白炽物体(特别是白炽灯)。它们所发射的可见光谱是连续的。气体放电管也发射可见光,其光谱是分立的。常利用各种气体放电管加滤光片作为单色光源。
人眼可以看见的光的范围受大气层影响。大气层对于大部分的电磁波辐射来讲都是不透明的,只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外。不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样,例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段,对于寻找花蜜有很大帮助。
光谱中并不能包含所有人眼和脑可以识别颜色,如棕色、粉红、紫红等,因为它们需要由多种光波混合,以调整红的浓淡。
可见光的波长可以穿透光学窗口,也就是可穿透地球大气层而衰减不多的电磁波范围(蓝光散射的情况较红光为严重,这也正是为何我们看到天空是蓝色的)。人眼对可见光的反应是主观的定义方式,但是大气层的窗口则是用物理量测方式来定义。之所以称为可见光窗口是因为它正好涵盖了人眼可见的光谱。近红外线 (NIR)窗口刚好在人眼可见区段之外,中波长红外线(WMIR)和远红外线(LWIR、FIR)则较人眼可见区段较远。 由此之故,各种植物紫外光下的外观对它们吸引昆虫授粉、繁殖的影响较之在我们眼中的颜色更加相关。
可见光谱激光 (635nm, 532nm, 445nm)
可见光谱激光 (635nm, 532nm, 445nm)

对可见光的解释

早期对光谱的2种解说来自于艾萨克·牛顿的光学和哥德(Johann Wolfgang von Goethe)的色彩学。 牛顿首先在1671 年在他的光学试验的说明中使用了光谱这个字(在拉丁文中代表外观、显象)。牛顿观察到一束阳光以一个角度射入玻璃棱镜,部份会被反射, 部份则穿透玻璃,并呈现出不同的色带。牛顿假定阳光是由不同颜色的小粒子组成,而这些不同颜色在穿透物质时,前进速度不同。而红光的速度快于紫光,而导致了在穿过棱镜后红光的偏折(折射)较紫光为小,产生各色的光谱。
牛顿把光谱分成7种颜色:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。他依古希腊哲学家的想法,选这7种颜色,并和音符、太阳系的行星、和一周的天数连结。正因此之故,一些专家如艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)等都曾建议靛色不应被视为颜色,它只是蓝和紫的浓淡不同的区间而已。 哥德声称连续光谱是个复合现象。和牛顿则认为仅限可见光光谱是个单独现象,哥德观察到了更广泛的部份,他发现到了没有光谱的区间,如红黄边界和绿蓝边界是白的,原来在边界区会有色光重叠的现象。 至此大众接受了光是由光子组合成的(某些时候光有波的特性,其他时间则是粒子的特性,参阅波粒二象性),所有光在真空中是定速光速,而光在其他物质中的速度,都较光在真空中的速度为低。这个比例就是该物质的折射率。在某些已知的物质(非色散物质)中不同频率的光行进速度并无差别,但其他物质中,不同频率的光有不同的行进速度:玻璃就属于这种物质,所以玻璃棱镜能把白光进行分光。自然界的虹就是个借由折射看到光谱的理想例子。
可见光谱只占有宽广的电磁波谱的一小部分
可见光谱只占有宽广的电磁波谱的一小部分 
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