نور مرئی: تعریف، طول موج و طیف رنگی
نور مرئی، بخشی از طیف گسترده طیف الکترومغناطیسی است که چشمان ما قادر به درک آن هستند. این محدوده از تابش الکترومغناطیسی، با طول موج‌های بین 380 تا 750 نانومتر (nm) و فرکانس تقریبی 430 تا 750 تراهِرتز (THz) تعریف می‌شود. به زبان ساده، نور مرئی همان "نوری" است که ما می‌بینیم و امکان مشاهده رنگ‌ها و اشکال مختلف را فراهم می‌کند.
نکات کلیدی درباره نور مرئی
- تعریف: نور مرئی قسمتی از طیف الکترومغناطیسی است که توسط چشم انسان قابل تشخیص است.
- محدوده طیفی: این محدوده بین تابش فروسرخ (مادون قرمز) و فرابنفش قرار دارد و تقریباً بین 380 تا 750 نانومتر یا 430 تا 750 تراهِرتز است. البته، سن و عوامل دیگر می‌توانند این محدوده را تحت تأثیر قرار دهند و برخی افراد قادر به دیدن نور فروسرخ یا فرابنفش نیز هستند.
- تقسیم‌بندی رنگی: طیف نور مرئی به طور تقریبی به رنگ‌های قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش تقسیم می‌شود. با این حال، این تقسیم‌بندی‌ها اندازه‌های مساوی ندارند و تا حدی قراردادی هستند.
- علم مطالعه نور: مطالعه نور مرئی و تعامل آن با ماده، "اپتیک" نامیده می‌شود.
واحدهای اندازه‌گیری نور مرئی
برای اندازه‌گیری نور مرئی، دو دسته اصلی از واحدها وجود دارد: رادیومتری و فوتومتری. رادیومتری تمام طول موج‌های نور را اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که فوتومتری نور را با توجه به درک انسان از آن اندازه‌گیری می‌کند. به عبارت دیگر، فوتومتری به میزان روشنایی که چشم انسان درک می‌کند، توجه دارد.
واحدهای رادیومتری SI
واحدهای رادیومتری SI شامل موارد زیر است:
- ژول (J): واحد انرژی تابشی
- وات (W): واحد شار تابشی (میزان انرژی تابشی در واحد زمان)
واحدهای فوتومتری SI
واحدهای فوتومتری SI شامل موارد زیر است:
- لومن (lm): واحد شار نوری (میزان نور مرئی ساطع شده)
- لومن ثانیه (lm⋅s) یا تالبوت: واحد انرژی نوری
- کاندلا (cd): واحد شدت روشنایی (میزان نور ساطع شده در یک جهت خاص)
- لوکس (lx): واحد روشنایی (شار نوری تابیده شده بر سطح)
استفاده از این واحدها به ما کمک می‌کند تا نور و روشنایی را به طور دقیق اندازه‌گیری و مقایسه کنیم، که در زمینه‌های مختلفی از جمله طراحی روشنایی، عکاسی و علوم بینایی کاربرد دارد.
تغییرات در محدوده نور مرئی و سازوکار دیدن
چشم انسان زمانی نور را درک می‌کند که انرژی کافی با مولکول رتینال در شبکیه چشم تعامل داشته باشد. این تعامل انرژی، شکل مولکول را تغییر داده و یک ایمپالس عصبی را تحریک می‌کند که در مغز ثبت می‌شود. بسته به اینکه سلول‌های استوانه‌ای یا مخروطی فعال شوند، روشنایی/تاریکی یا رنگ درک می‌شود.
نور خورشید و محافظت از چشم
از آنجایی که انسان‌ها در طول روز فعال هستند، چشمان ما در معرض نور خورشید قرار دارند. نور خورشید دارای یک جزء قوی فرابنفش است که می‌تواند به سلول‌های استوانه‌ای و مخروطی آسیب برساند. به همین دلیل، چشم دارای فیلترهای فرابنفش داخلی برای محافظت از بینایی است. قرنیه چشم بیشتر نور فرابنفش (زیر 360 نانومتر) را جذب می‌کند، در حالی که عدسی چشم نور فرابنفش زیر 400 نانومتر را جذب می‌کند.
دیدن نور فرابنفش و فروسرخ
با وجود این محافظت‌ها، چشم انسان همچنان می‌تواند نور فرابنفش را درک کند. افرادی که عدسی چشم خود را برداشته‌اند (آفاکیا) یا تحت عمل جراحی آب مروارید قرار گرفته و لنز مصنوعی دریافت کرده‌اند، گزارش داده‌اند که نور فرابنفش را می‌بینند. پرندگان، زنبورها و بسیاری از حیوانات دیگر نیز نور فرابنفش را درک می‌کنند. شایان ذکر است که بیشتر حیواناتی که نور فرابنفش را می‌بینند، نمی‌توانند نور قرمز یا فروسرخ را ببینند. در شرایط آزمایشگاهی، انسان‌ها اغلب می‌توانند تا 1050 نانومتر در منطقه فروسرخ را ببینند. پس از آن نقطه، انرژی تابش فروسرخ برای ایجاد تغییر شکل مولکولی لازم برای تحریک یک سیگنال، بسیار کم است.
سازوکار دیدن و تغییرات فردی
بنابراین، محدوده نوری که ما قادر به دیدن آن هستیم، نه تنها به خواص فیزیکی نور، بلکه به ساختار و سازگاری‌های چشم ما نیز بستگی دارد. این سازگاری‌ها به ما کمک می‌کنند تا در محیط‌های مختلف و در معرض تابش‌های گوناگون، دیدی واضح و سالم داشته باشیم. تغییرات فردی و شرایط خاص مانند جراحی‌های چشم نیز می‌توانند بر محدوده دید ما تأثیر بگذارند.
رنگ‌های نور مرئی: طیف رنگین کمان
رنگ‌های نور مرئی، همان چیزی است که ما به عنوان "طیف مرئی" می‌شناسیم. هر رنگ در این طیف، به محدوده مشخصی از طول موج‌ها تعلق دارد.
تقسیم‌بندی رنگ‌ها توسط نیوتن
سر آیزاک نیوتن، طیف مرئی را به شش رنگ اصلی تقسیم کرد: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی و بنفش. او بعدها رنگ نیلی را نیز به این مجموعه اضافه کرد. با این حال، باید توجه داشت که "نیلی" نیوتن، به رنگ "آبی" امروزی نزدیک‌تر بوده و "آبی" او، بیشتر شبیه به رنگ "فیروزه‌ای" امروزی بوده است.
توالی رنگ‌ها و نام‌گذاری قراردادی
نام رنگ‌ها و محدوده طول موج‌های مربوط به آن‌ها، تا حدودی قراردادی هستند، اما توالی آن‌ها از فروسرخ به فرابنفش به این صورت است: فروسرخ، قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی (در برخی منابع) و بنفش.
استفاده از طول موج به جای نام رنگ
دانشمندان امروزی، برای جلوگیری از هرگونه ابهام، اغلب به جای نام رنگ‌ها، از طول موج آن‌ها استفاده می‌کنند. این روش، دقت بیشتری را در توصیف رنگ‌ها فراهم می‌کند و امکان مقایسه و تحلیل دقیق‌تر آن‌ها را فراهم می‌سازد. طیف رنگی نور مرئی، کلیدی برای درک بهتر دنیای رنگارنگ اطراف ماست.
حقایق جالب دیگر درباره نور
سرعت نور در خلاء دقیقاً برابر با 299,792,458 متر بر ثانیه تعریف شده است. این مقدار به این دلیل تعریف شده است که واحد متر، بر اساس سرعت نور تعریف می‌شود.
نور، انرژی است نه ماده
نور به جای اینکه ماده باشد، انرژی است، اما با این حال فشار وارد می‌کند و دارای تکانه (مومنتوم) است.
شکست و بازتاب نور
وقتی نور از یک محیط عبور می‌کند و خم می‌شود، این پدیده شکست نور نامیده می‌شود. اگر نور به یک سطح برخورد کند و بازگردد، این پدیده بازتاب نور نامیده می‌شود. این ویژگی‌ها، اساس بسیاری از پدیده‌های نوری و ابزارهای اپتیکی را تشکیل می‌دهند. درک خواص نور به ما کمک می‌کند تا فناوری‌های جدیدی را توسعه دهیم و دنیای اطراف خود را بهتر درک کنیم.
- شیمی
- علم
