가시 스펙트럼

Visible spectrum
백색광프리즘에 의해 가시 스펙트럼의 색상으로 분산된다.
가시 스펙트럼이 있는 레이저 빔

가시 스펙트럼은 사람의 눈보이는 전자기 스펙트럼의 부분이다. 파장의 범위에서 전자기 복사는 가시광선 또는 단순히 이라고 불립니다.일반적인 인간의 눈은 약 380나노미터에서 약 750나노미터[1]파장에 반응할 것이다.주파수의 관점에서 이는 400-790 테라헤르츠 부근의 대역에 해당한다.이러한 경계는 명확하게 정의되어 있지 않으며 [2]개인별로 다를 수 있습니다.최적의 조건에서 이러한 인간 지각 한계는 310nm(자외선)와 1100nm(근적외선)[3][4]까지 확장될 수 있습니다.광학 스펙트럼은 가시 스펙트럼과 동일한 것으로 간주되기도 하지만, 일부 저자는 전자파 스펙트럼의 [5]자외선과 적외선 부분을 포함하기 위해 이 용어를 더 넓게 정의한다.

스펙트럼에는 인간의 시각 시스템이 구별할 수 있는 모든 색상이 포함되어 있지 않다.를 들어 분홍색이나 자홍색과 같은 보라색 변종은 여러 파장의 혼합에서만 만들어질 수 있기 때문에 존재하지 않는다.하나의 파장만을 포함하는 색은 순수한 색 또는 스펙트럼 [6]색이라고도 불립니다.

가시 파장은 전자기 스펙트럼의 "광학 창" 영역을 통해 지구 대기를 대부분 감쇠되지 않고 통과합니다.이 현상의 한 예는 깨끗한 공기가 붉은 빛보다 푸른 빛을 더 많이 산란시켜 한낮의 하늘이 파란색으로 보이는 것이다(빛이 많이 산란되지 않기 때문에 하얀색으로 보이는 태양 주변 영역과는 별개로).광학 창은 인간의 가시적 반응 스펙트럼과 겹치기 때문에 "가시적 창"이라고도 한다.근적외선(NIR) 창은 다른 동물들이 경험할 수 있지만 중파장 적외선(MWIR) 창과 장파장 또는 원적외선(LWIR 또는 FIR) 창과 마찬가지로 인간의 시야 바로 바깥쪽에 있습니다.

역사

1704년 옵틱스에서 나온 뉴턴의 색원은 가 음표와 관련된 색을 보여준다.빨간색에서 보라색까지의 스펙트럼 색상은 D부터 시작하는 음계의 음표로 나뉩니다.그 원은 D에서 D까지 완전한 옥타브를 완성한다.뉴턴의 원은 스펙트럼의 한쪽 끝에 빨간색이 있고, 다른 쪽 끝에 보라색 옆에 있습니다.이는 붉은 빛과 보라색 빛이 섞일 때 스펙트럼이 아닌 보라색이 관찰된다는 사실을 반영한다.

13세기에 Roger Bacon은 무지개가 유리나 [7]크리스탈을 통해 빛이 통과하는 것과 유사한 과정에 의해 생성되었다고 이론을 세웠다.

17세기에, 아이작 뉴턴은 프리즘이 하얀 빛을 분해하고 재조립할 수 있다는 것을 발견하고 그의 Opticks에서 그 현상을 묘사했다.그는 1671년 광학에 대한 실험을 기술할 때 이러한 의미에서 스펙트럼(라틴어로 "외모" 또는 "어필리션"을 뜻하는)이라는 단어를 처음으로 사용했다.뉴턴은 좁은 햇빛유리 프리즘의 표면에 비스듬히 닿으면 일부는 반사되고 일부는 유리를 통과해 다른 색의 띠로 나타난다는 것을 관찰했다.뉴턴은 투명한 물질에서 다른 속도로 움직이는 빛의 다른 색상과 유리에서 보라색보다 더 빠르게 움직이는 붉은 빛과 함께, 다른 색깔의 "고립자"로 이루어진 빛이라는 가설을 세웠다.그 결과 붉은 빛은 프리즘을 통과할 때 보라색보다 덜 날카롭게 휘어져 다양한 색상의 스펙트럼을 만들어 냅니다.

뉴턴의 프리즘 색에 대한 관찰(데이비드 브루스터 1855)

뉴턴은 원래 스펙트럼을 6가지 색깔로 나누었다: 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 보라색.그는 7이 고대 그리스 소피스트에서 파생된 완벽한 숫자이며 색깔, 음표, 태양계의 알려진 물체, 그리고 [8]요일 사이에 연관성이 있다고 믿었기 때문에 나중에 7번째 으로 인디고를 추가했다.인간의 눈은 인디고의 주파수에 상대적으로 둔감하며, 다른 좋은 시력을 가진 사람들은 인디고와 파란색과 보라색을 구별하지 못한다.이러한 이유로, 아이작 [9]아시모프를 포함한 몇몇 후기 해설자들은 인디고는 그 자체로 색깔로 간주되지 않고 단지 파란색이나 보라색의 그늘로 간주되어야 한다고 제안했다.증거는 뉴턴이 "인디고"와 "파란"이 의미하는 것이 그 색깔 단어들의 현대적인 의미와 일치하지 않는다는 것을 보여준다.프리즘 색상에 대한 뉴턴의 관찰을 가시광선 스펙트럼의 색상과 비교하는 것은 "인디고"가 오늘날 파란색이라고 불리는 것에 해당하는 반면, 그의 "파란색"[10][11][12]청록색에 해당한다는 것을 보여준다.

18세기에 요한 볼프강 폰 괴테는 빛깔 이론에서 광학 스펙트럼에 대해 썼다.괴테는 "On Vision and Colors"에서 쇼펜하우어가 그랬던 것처럼 유령의 광학 잔상을 나타내기 위해 스펙트럼(Spektrum)이라는 단어를 사용했다.괴테는 연속 스펙트럼이 복합 현상이라고 주장했다.뉴턴이 광선을 좁혀 현상을 분리한 곳에서, 괴테는 넓은 구멍은 스펙트럼이 아니라 오히려 붉은 노란색과 푸른색 가장자리를 만들고 그 사이에 흰색을 띤다는 것을 관찰했다.스펙트럼은 이들 가장자리가 겹칠 정도로 가까운 경우에만 나타납니다.

19세기 초에 가시 범위 밖의 빛이 발견되었고 윌리엄 허셜요한 빌헬름 리터, 토마스 영, 토마스 요한 제벡, 그리고 [13]다른 사람들에 의해 특징지어지면서 가시 스펙트럼의 개념은 더욱 확실해졌다.영은 1802년에 [14]다른 색의 빛의 파장을 최초로 측정했다.

가시 스펙트럼과 색각 사이의 연관성은 19세기 초에 토마스 과 헤르만 폰 헬름홀츠에 의해 탐구되었다.그들의 색각 이론은 눈이 색을 인지하기 위해 세 개의 다른 수용체를 사용한다는 것을 정확하게 제안했다.

종에 걸친 색채 인식

가시광선이 사물과 상호작용하여 사물을 다채롭게 만드는 방법

많은 종들은 인간의 "가시 스펙트럼" 밖의 주파수에서 빛을 볼 수 있다.과 다른 많은 곤충들은 자외선을 감지할 수 있고, 이것은 그들이 꽃에서 꿀을 찾는데 도움을 준다.곤충의 수분작용에 의존하는 식물 종들은 인간에게 얼마나 다채롭게 보이는지 보다는 자외선에 비친 그들의 생김새에 의해 번식에 성공했을지도 모른다.새들도 자외선(300~400nm)을 들여다 볼 수 있고, 어떤 새들은 깃털에 자외선 [15][16]범위에서만 보이는 성별에 따른 반점이 있다.자외선 범위를 볼 수 있는 많은 동물들은 붉은 빛이나 다른 붉은 파장을 볼 수 없다.꿀벌의 가시 스펙트럼은 오렌지 파장이 [17]시작되기 직전에 약 590 nm에서 끝난다.새들은 인간만큼 [18]멀리 있는 빛 스펙트럼은 아니지만 몇몇 붉은 파장을 볼 수 있다.일반적인 금붕어가 적외선과 자외선을[19] 모두 볼 수 있는 유일한 동물이라는 속설은 틀렸다. 왜냐하면 금붕어는 적외선을 [20]볼 수 없기 때문이다.

대부분의 포유류는 이색성이며 개와 말은 종종 색맹으로 여겨진다.그들은 [21]인간만큼 많지는 않지만 색깔에 민감한 것으로 나타났다.어떤 뱀들은 5~30 μm파장에서 반사열을 [22]볼 수 있고, 시각장애인 방울뱀[23]먹이를 공격할 때 취약한 신체 부위를 노릴 수 있고, 기관을 가진 다른 뱀들은 1미터 [24]떨어진 곳에서 따뜻한 몸을 감지할 수 있다.체온조절과 포식자 [25][26]탐지에도 사용될 수 있다.(뱀의 적외선 감지 참조)

스펙트럼 컬러

sRGB rendering of the spectrum of visible light
색. 파장
(nm)
빈도수.
(THz)
광자 에너지
(eV)
380–450 670–790 2.75–3.26
450–485 620–670 2.56–2.75
485–500 600–620 2.48–2.56
500–565 530–600 2.19–2.48
565–590 510–530 2.10–2.19
590–625 480–510 1.98–2.10
625–750 400–480 1.65–1.98

좁은 파장대(단색광)의 가시광선에 의해 만들어질 수 있는 색을 순수한 스펙트럼 색이라고 한다.그림에 표시된 다양한 색상 범위는 근사치입니다.스펙트럼은 연속적이며, 한 색상과 다음 [27]색상의 경계가 명확하지 않다.

컬러 디스플레이 스펙트럼

디스플레이의 스펙트럼 색 근사 결과 색도가 다소 왜곡됩니다.

컬러 디스플레이(: 컴퓨터 모니터 텔레비전)는 사람의 눈으로 식별할 수 있는 모든 색상재현할 수 없습니다.대부분의 스펙트럼 색상과 같이 장치의 색역 밖의 색상은 근사치만 사용할 수 있습니다.

분광학

지구의 대기는 일부 파장의 전자기 복사를 부분적으로 또는 전체적으로 차단하지만 가시광선에서는 대부분 투명하다.

분광학은 물체가 발산, 흡수 또는 반사하는 색의 스펙트럼을 기반으로 하는 학문이다.가시광선 분광학은 천문학에서 중요한 도구이다(다른 파장에서의 분광학처럼). 여기서 과학자들은 멀리 있는 물체의 특성을 분석하기 위해 그것을 사용한다.발광선과 흡수선관측함으로써 천문 물체에서 화학 원소와 작은 분자를 검출할 수 있다.예를 들어, 헬륨태양의 스펙트럼을 분석하여 처음 검출되었다.스펙트럼 라인의 주파수 이동은 멀리 있는 물체의 도플러 이동(빨간색 이동 또는 블루시프트)을 측정하여 관측자를 향하거나 관측자로부터 떨어진 속도를 결정하는 데 사용됩니다.천문분광학에서는 매우 높은 스펙트럼 분해능에서 스펙트럼을 관찰하기 위해 고분산 회절 격자를 사용한다.

특성.

보이지 않는 적외선은 일반적으로 "열 복사"[28]라고 생각되지만 가시광을 포함한 모든 빛의 주파수는 이를 흡수하는 표면을 가열합니다.가시광선 레이저와 같이 순수 가시광선의 강력한 소스는 종이를 그을릴 수 있습니다.

생물학적 영향

고에너지 가시광선(HEV 빛)(파장 400-450nm의 [29]보라색/파란색 빛)은 특히 눈에 많은 생물학적 영향을 미친다.Harvard Health Publishing과 프랑스 ANSES의 연구는 푸른 빛에 노출되는 것이 수면에 부정적인 영향을 미치고 [30][31]시력 저하로 이어질 수 있다는 것을 발견했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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