معلومة

هل الرؤية البشرية حساسة للتردد أو الطول الموجي؟

هل الرؤية البشرية حساسة للتردد أو الطول الموجي؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في الفراغ ، يوجد تطابق واحد لواحد بين تردد الضوء ($ nu $) وطول الموجة ($ lambda $) ، أي. $ لامدا = c / nu $. لكن في وسط الانكسار ، $ lambda = v / nu $ ، لذلك بينما قد يظل التردد ثابتًا ، قد لا يكون الطول الموجي.

لقد رأيت أنه في علم الأحياء ، يتم استخدام الطول الموجي في الغالب. لكني أذكر أنني قرأت أن الرؤية البشرية حساسة للتردد. إذن ، هل الرؤية البشرية حساسة لطول الموجة أو التردد؟


ليس الطول الموجي أو التردد هو الذي يحدد امتصاص الضوء - إن ما يهم هو طاقة الفوتون. يجب أن تتطابق طاقة الضوء الساقط مع طاقة الإثارة لحامل اللون. يمكن أن يؤثر الوسط نفسه أيضًا على امتصاص الضوء من خلال التفاعل إلكترونيًا مع حامل اللون. التردد يتناسب مع الطاقة (معطى بالعلاقة $ E = h nu $) ؛ بينما يتغير الطول الموجي والسرعة في الوسائط المختلفة ، يظل التردد والطاقة ثابتًا.

يمتص Chromophore في opsins (الشبكية) الطاقة ليصبح نشطًا ويمكنك القول أنهم يكتشفون التردد. ومع ذلك ، يجب أن يصبح عدد كافٍ من opsins نشطًا لخلايا الشبكية لنقل الإشارة. لذا فإن التدفق الكلي للضوء مهم أيضًا. من المثير للاهتمام ملاحظة أن تنشيط الأوبسين يفرط في استقطاب الخلية المستقبلة للضوء ويقلل من ميلها إلى إطلاق النار.

يلعب الطول الموجي دورًا في الانعراج ، وبالتالي يكون الانعراج أقل في وسط ذي معامل انكسار أعلى. يحدد الطول الموجي أيضًا التشتت. لذلك ، في حين أن الأوبسين يكتشف التردد فعليًا ، يمكن أن يؤثر الطول الموجي بشكل طفيف على "الرؤية" الكلية بسبب تأثيرات التشتت / الانعراج.


العلاقة بين الطول الموجي والتردد هي $ lambda = frac {c} { nu} $ أو $ nu cdot lambda = c $ في الفراغ. في بعض الأوساط الانكسارية ، يمكنك استبدال $ c $ بسرعة الضوء في الوسط المقابل ، ولا يتغير شيء أساسًا. تحدد السرعة ناتج الطول الموجي والتردد ، وليس نسبتهما ، كما اقترحت. ومن ثم عند السرعات المختلفة ، فإن التردد والطول الموجي سينخفضان أو يزدادان ، ولا يوجد سبب للاعتقاد بأن أحدهما يظل ثابتًا والآخر يتغير.

إذا كنت لا تزال ترغب في التمييز ووصف الخاصية المادية للضوء بأحدها ، فإن التردد $ nu $ سيكون أكثر صلة حيث تعمل تفاعلات المادة / الضوء (الفوتون / الإلكترون) كما هو موضح في الصيغة $ E = h cdot nu $


كما كتب WYSIWYG ، الطاقة هي الحل ، ولكن لتوضيح اعتماد الطاقة من الزخم ... آسف ، اعتماد التردد من الطول الموجي ، ألق نظرة على الرسوم المتحركة على صفحة الويب هذه: http://www.acs.psu.edu /drussell/Demos/wave-xt/wave-xt.html ، منشور هنا فيما أعتقد أنه يتوافق مع تشريعات الاستخدام العادل:

إنها تمثل موجة جيبية ، المكون الأساسي لأي اضطراب (طالما يمكنك الاعتماد على الخطية ، لكن هذه مسألة أخرى ...).

يخبرك التردد بمدى سرعة ارتفاع النقطة الحمراء وهبوطها. هذا ما سوف يستشعره المستقبل في هذا الموضع المحدد: اضطراب (هنا ارتفاع سلسلة ، في حالتك سعة المجال الكهربائي) يتغير $ nu $ مرة في الثانية.

الطول الموجي ، من ناحية أخرى ، يخبرك إلى أي مدى يتم فصل الحدود القصوى والدنيا للجيوب الأنفية في الوسط. في هذه الحالة ، يتم فصل علارتين متتاليتين بعلامة $ lambda $ متر. بالنسبة لتردد اضطراب معين ، يعتمد هذا الرقم على مدى سرعة انتقال الموجة في الوسط. سيكون للموجة البطيئة طول موجي أقصر (لأنها ستقطع مسافة أصغر في الفضاء أثناء الوقت الذي تكمل فيه النقطة الحمراء دورة) ؛ على العكس من ذلك ، سيكون للموجة السريعة طول موجي أطول.

ملحوظة: يمكن أن تعتمد السرعة على تكرار الاضطراب - في هذه الحالة يُقال أن الوسيط "مشتت" والعلاقة بين التردد وطول الموجة (أو الطاقة والزخم ، أو - إذا كنت في فيزياء الكم - بين الطاقة E و wavenumber k) تسمى "علاقة التشتت".

في الوسط المتجانس الخواص ، تكون السرعة هي نفسها في كل نقطة وفي أي اتجاه ويمكنك الكتابة

$$ لامدا ( nu) = ج ( nu) / nu $$

يتم تحديد التردد من خلال العملية الفيزيائية في المصدر. من الصعب جدًا تغيير التردد (أي اللون ، في المرئي) لموجة الضوء - عليك أن تلجأ إلى التأثيرات غير الخطية للقيام بذلك. الطول الموجي هو نتيجة التفاعل مع الوسيط ، ويتغير طوال الوقت. لكن من المعتاد التعبير عن نوع من التكافؤ الضمني بين التردد والطول الموجي بناءً على السلوك الذي يمكن أن تمارسه موجة الضوء في الفراغ. ومن ثم ، عندما يقول المرء 550 نانومتر فوتون ، فإنه عادة ما يشير ضمنيًا إلى فوتون له طاقة en المقابلة له

$$ E = h nu = h c_0 / lambda = 4.226 10 ^ -19 J = 2.64 eV $$

حيث $ c_0 $ هي سرعة الضوء في الخلاء. (ملاحظة: يتم حساب القيمة الأخيرة من القيمة السابقة للغوص بواسطة شحنة الإلكترون).


في سياق الرؤية البشرية ، لا يتعارض الطول الموجي والتردد ، ولكن يتم تقديمهما من خلال المعادلة الأولى التي أشرت إليها في السؤال. أي أنه عندما يتم إعطاء نطاق الرؤية البشرية ، فإنهم لا يفترضون أن الطول الموجي والتردد يمكن أن يتغيروا بشكل مستقل.


تختلف حساسية العين البشرية للضوء بشدة معينة بشدة على مدى الطول الموجي بين 380 و 800 نانومتر. في ظل ظروف النهار ، يكون متوسط ​​العين البشرية ذات الإبصار الطبيعي أكثر حساسية عند طول موجة يبلغ 555 نانومتر ، مما يؤدي إلى حقيقة أن الضوء الأخضر عند هذا الطول الموجي ينتج انطباعًا بأعلى "سطوع" عند مقارنته بالضوء عند أطوال موجية أخرى. يتم تحديد وظيفة الحساسية الطيفية للعين البشرية المتوسطة في ظروف ضوء النهار (الرؤية الضوئية) بواسطة وظيفة كفاءة الإضاءة الطيفية CIE V (& # 955). فقط في حالات نادرة جدًا ، تصبح الحساسية الطيفية للعين البشرية في ظل الظروف المظلمة (الرؤية العكسية) ، التي تحددها وظيفة كفاءة الإضاءة الطيفية V '(& euml) ، ذات صلة تقنيًا. وفقًا للاتفاقية ، يتم تطبيع وظائف الحساسية هذه إلى قيمة 1 في الحد الأقصى.

على سبيل المثال ، تبلغ الحساسية الضوئية للعين البشرية للضوء أحادي اللون عند 490 نانومتر 20٪ من حساسيتها عند 555 نانومتر. نتيجة لذلك ، عندما يصدر مصدر ضوء أحادي اللون عند 490 نانومتر قوة خمسة أضعاف (معبرًا عنها بالواط) من مصدر مماثل للضوء أحادي اللون عند 555 نانومتر ، ينتج كلا المصدرين انطباعًا عن "السطوع" نفسه للعين البشرية .

الشكل. II.13. وظائف كفاءة الإضاءة الطيفية V (& # 955) للرؤية الضوئية و V '(& # 955) للرؤية الإسكتلندية ، على النحو المحدد من قبل CIE.


أجب على هذا السؤال

علم

أي مما يلي يصف موجة الراديو بشكل صحيح؟ الطول الموجي الطويل والتردد العالي الطول الموجي الطويل والتردد المنخفض الطول الموجي القصير والتردد المنخفض الطول الموجي القصير والتردد العالي 3. عندما تكون طاقة الضوء

الفيزياء

الموجات الضوئية هي موجات كهرومغناطيسية تنتقل بسرعة 3.00108 م / ث. العين هي الأكثر حساسية للضوء الذي يبلغ طوله الموجي 5.50 10-7 م. (أ) أوجد تردد هذه الموجة الضوئية. __________ هرتز (ب) أوجد دورها.

مساعدة العلوم من فضلك

1. أي مما يلي يصف موجة الراديو بشكل صحيح؟ أ. الطول الموجي الطويل والتردد العالي ب. الطول الموجي الطويل والتردد المنخفض C. الطول الموجي القصير والتردد المنخفض D. الموجة القصيرة والتردد العالي هل الجواب ب؟ 2.

الفيزياء

يستهلك مصدر الضوء 75 واط 75 واط من الطاقة الكهربائية. عادةً ما يتم إصدار حوالي 5٪ فقط من هذه الطاقة كضوء مرئي بطول موجي 600 نانومتر. (أ) احسب تردد الضوء المرئي المنبعث. (ب) كم عدد الفوتونات لكل

مادة الاحياء

إذا كان كل ما يزيد عن 50٪ من الطاقة الضوئية المنعكسة مرئيًا للعين البشرية ، فهل الضوء الأحمر جزء من مزيج الألوان المرئي في الضوء بواسطة الكلوروفيل؟ اشرح اجابتك.

كيمياء

يظهر الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يبلغ طوله الموجي 665 نانومتر كضوء برتقالي للعين البشرية. طاقة فوتون واحد من هذا الضوء هي __________ J.

الفيزياء

الكهرومغناطيسي _____________ هو نطاق جميع الترددات الممكنة للإشعاع الكهرومغناطيسي. الاسم الشائع للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمكن للبشر رؤيته هو ______________ الضوء. ما يسميه البشر الضوء الأبيض

علم

تنتقل موجات الضوء عبر الزجاج. إذا كان الطول الموجي لجزء من الموجة الضوئية هو 4 × 10-7 م وكان تردد هذا الضوء 5 × 1014 هرتز ، فما سرعة الضوء عبر الزجاج؟ 8 × 10-22 م / ث 1 × 107 م / ث 1.25 ×

الكيمياء الفيزيائية

2. يمكن لشبكية العين البشرية أن تكتشف الضوء عندما تكون الطاقة المشعة الموجودة عليها على الأقل 4.0X10-17 J. بالنسبة للضوء الذي يبلغ طوله الموجي 600 نانومتر ، ما عدد الفوتونات التي يتوافق معها هذا؟

الفيزياء - الرجاء المساعدة! لا أستطيع الحصول على مشكلتي الأخيرة

تعتبر العيون المركبة للنحل والحشرات الأخرى شديدة الحساسية للضوء في الجزء فوق البنفسجي من الطيف ، وتحديداً الضوء بأطوال موجية تتراوح بين 300.0 نانومتر و 400.0 نانومتر. إلى أي ترددات تفعل هذه الأطوال الموجية

الفيزياء

عندما تقترب من مصدر ضوء وامض ، يُنظر إلى تردد وميضه على أنه: تقليل أو زيادة أو يظل كما هو دائمًا. أعتقد أنه آخذ في الازدياد. إذا كنت تسافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء وتألق أ

الفيزياء

أي من التجارب التالية يؤكد أن الضوء يسلك سلوك موجة؟ عندما يتم ضبط تردد الضوء ، تتغير سرعة الضوء. عندما يُعطى الضوء طاقة أكثر ، يكون أكثر إشراقًا. عندما يتم إرسال الضوء


رسم يصور الطيف الكهرومغناطيسي. (اضغط على الصورة لعرض أكبر.)

  • معلم
    • لفة من شريط آلة إضافة
    • مجموعة من أقلام الرصاص الأحمر والأخضر والبنفسجي (الأرجواني)
    • مجلد مانيلا
    • عصا متر أو مسطرة متري
    • زوج من المقصات
    • 4 كتب
    • مشاهدة من جهة ثانية
    • شريط واحد من الشريط اللاصق
    • قلم إضافي
    • الصدقات
      • ورقة عمل واحدة (html و Word و PDF)
      • جدول بيانات واحد (html و Word و PDF)
      • 3 أوراق عمل مختصرة (html و Word و PDF)

      هل الرؤية البشرية حساسة للتردد أو الطول الموجي؟ - مادة الاحياء

      الرؤية البشرية هي عملية معقدة لم يتم فهمها بالكامل بعد ، على الرغم من مئات السنين من الدراسة والبحث. تتضمن العملية الفيزيائية المعقدة لتصور شيء ما تفاعلًا متزامنًا تقريبًا بين العينين والدماغ من خلال شبكة من الخلايا العصبية والمستقبلات والخلايا المتخصصة الأخرى.

      تم تجهيز العين البشرية بمجموعة متنوعة من العناصر البصرية بما في ذلك القرنية ، والقزحية ، والتلميذ ، وعدسة متغيرة التركيز ، وشبكية العين ، كما هو موضح أعلاه في الشكل 1. تعمل هذه العناصر معًا على تكوين صور للأشياء في جسم الإنسان. مجال الرؤية. عندما يُلاحظ جسم ما ، يتم تركيزه أولاً من خلال القرنية والعدسة على شبكية العين ، وهو غشاء متعدد الطبقات يحتوي على ملايين الخلايا الحساسة للضوء التي تكتشف الصورة وترجمتها إلى سلسلة من الإشارات الكهربائية. تسمى مستقبلات التقاط الصور للشبكية بالقضبان والمخاريط ، وهي متصلة بألياف حزمة العصب البصري من خلال سلسلة من الخلايا المتخصصة التي تنسق إرسال الإشارات الكهربائية إلى الدماغ. في الدماغ ، تنضم الأعصاب البصرية من كلتا العينين إلى chiasma البصري حيث ترتبط المعلومات من شبكية العين. ثم تتم معالجة المعلومات المرئية من خلال عدة خطوات ، وصولاً في النهاية إلى القشرة البصرية ، التي تقع في الجزء الخلفي السفلي من كل نصف من المخ.

      برنامج تعليمي تفاعلي
      رؤية الإنسان اكتشف كيف يتم إنتاج الصور على شبكية العين البشرية عندما يتم تحريك جسم أقرب أو بعيدًا.

      من المكونات المتخصصة بشكل خاص للعين النقرة المركزية ، والتي تقع على المحور البصري للعين في منطقة قريبة من مركز الشبكية. تحتوي هذه المنطقة حصريًا على خلايا مخروطية عالية الكثافة ومعبأة بإحكام وهي منطقة الرؤية الأكثر حدة. ينخفض ​​مستوى كثافة الخلايا المخروطية خارج النقرة المركزية وتزداد نسبة الخلايا العصوية إلى الخلايا المخروطية تدريجياً. في محيط شبكية العين ، يتناقص العدد الإجمالي لكلا النوعين من مستقبلات الضوء بشكل كبير ، مما يتسبب في فقدان كبير في الحساسية البصرية عند حدود الشبكية. ومع ذلك ، يتم تعويض هذا من خلال حقيقة أن البشر يمسحون الأشياء باستمرار في مجال رؤيتهم ، مما ينتج عنه عادة صورة مدركة حادة بشكل موحد. يمكن رؤية رسم توضيحي للترتيب المكاني للخلايا المخروطية والقضيب واتصالها بالخلايا العصبية داخل شبكية العين أدناه في الشكل 2.

      تعتبر خلايا القضيب أكثر حساسية للأطوال الموجية الخضراء للضوء (حوالي 550-555 نانومتر) ، على الرغم من أنها تعرض نطاقًا واسعًا من الاستجابة في جميع أنحاء الطيف المرئي. إنها خلايا المستقبلات البصرية الأكثر اكتظاظًا بالسكان في البشر ، وتحتوي كل عين على حوالي 130 مليون قضيب. استجابة فائقة ، فإن حساسية الخلايا العصوية للضوء تبلغ حوالي 1000 مرة من الخلايا المخروطية. ومع ذلك ، فإن الصور الناتجة عن تحفيز القضيب وحده غير حادة نسبيًا وتقتصر على ظلال من اللون الرمادي ، على غرار تلك الموجودة في صورة فوتوغرافية فوتوغرافية ذات تركيز ناعم بالأبيض والأسود. يُشار عادةً إلى رؤية القضيب بالرؤية النقطية أو الشفق لأنه في مستويات الإضاءة المنخفضة يمكّن الأفراد من التمييز بين الأشكال والسطوع النسبي للأشياء ، ولكن ليس ألوانها.

      من ناحية أخرى ، تتكون المخاريط من ثلاثة أنواع مختلفة من الخلايا ، كل منها "مضبوط" على ذروة طول موجي مميزة للاستجابة تتمحور إما عند 430 أو 535 أو 590 نانومتر. غالبًا ما يشار إليها بالرؤية الضوئية ، الرؤية المخروطية هي السائدة في مستويات الضوء العادية ، في الداخل والخارج. ومع ذلك ، فإن كمية الخلايا المخروطية التي يمتلكها البشر أصغر بكثير من عدد الخلايا العصوية ، حيث تحتوي كل عين على حوالي 7 ملايين مخروط فقط. يؤدي تحفيز هذه المستقبلات البصرية إلى ما يُعرف بالرؤية الحقيقية للألوان.

      إن الشدة النسبية للتحفيز الذي تحدثه كل نوع من أنواع المستقبلات المخروطية الثلاثة هي التي تحدد إلى حد كبير اللون الذي يتم تصويره. على سبيل المثال ، شعاع من الضوء يحتوي في الغالب على إشعاع أزرق قصير الطول يحفز الخلايا المخروطية التي تستجيب لضوء يبلغ 430 نانومترًا أكثر بكثير من النوعين المخروطين الآخرين ، وبالتالي ، يُنظر إلى هذا الضوء على أنه أزرق. في المقابل ، يظهر الضوء الذي يحتوي على غالبية أطوال موجية متمركزة حول 550 نانومتر باللون الأخضر ، والشعاع الذي يحتوي في الغالب على 600 نانومتر من الأطوال الموجية أو أطول يُنظر إليه باللون الأحمر. عندما يتم تحفيز الأنواع الثلاثة من الخلايا المخروطية بشكل متساوٍ ، يُنظر إلى الضوء على أنه متلألئ أو أبيض. على سبيل المثال ، يظهر ضوء الشمس في الظهيرة للبشر كضوء أبيض لأنه يحتوي على كميات متساوية تقريبًا من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق ، مما يحفز بشكل موحد جميع أنواع المستقبلات المخروطية.

      تمكن المخاريط الطبيعية وحساسية الصباغ البشر من التمييز بين جميع الألوان المختلفة بالإضافة إلى الخلطات الدقيقة للأشكال. يُعرف هذا النوع من رؤية الألوان باسم ثلاثية الألوان ويعتمد على التفاعل المتبادل بين جميع الأنواع الثلاثة لمخاريط مستقبلات الضوء. ومع ذلك ، فإن إدراك اللون البشري يعتمد أيضًا على مستويات الإضاءة ، والتحولات في حساسية اللون تحدث كلما تنوع الإضاءة. على سبيل المثال ، تبدو الألوان الزرقاء أكثر إشراقًا نسبيًا في الضوء الخافت ، بينما تظهر الألوان الحمراء أكثر إشراقًا في الضوء الساطع. يمكن ملاحظة هذا التأثير ببساطة من خلال توجيه مصباح يدوي إلى طباعة ملونة ، مما يؤدي إلى ظهور اللون الأحمر فجأة أكثر إشراقًا وأكثر تشبعًا.

      يتم التحكم في التركيز في العين من خلال مجموعة من العناصر ، بما في ذلك القزحية والعدسة والقرنية والأنسجة العضلية. تعمل هذه المكونات معًا بشكل صحيح ، ويمكن أن تغير شكل العدسة بحيث يمكن للعين التركيز على الأشياء القريبة والبعيدة. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، لا تعمل المكونات بشكل صحيح أو يتغير شكل العين قليلاً ولا تتقاطع النقطة المحورية مع شبكية العين. مع تقدم الناس في العمر ، على سبيل المثال ، تصبح عدسات عيونهم أكثر صلابة ولا يمكن تركيزها بشكل صحيح ، مما يؤدي إلى ضعف الرؤية. إذا كانت نقطة تركيز العين قصيرة من الشبكية ، كما هو موضح في الجزء السفلي من الشكل 3 ، فإن الحالة تسمى قصر النظر أو قصر النظر. الأشخاص الذين يعانون من هذه الآلام غير قادرين على التركيز على الأشياء البعيدة. في الحالات التي تكون فيها النقطة المحورية للعين خلف شبكية العين ، كما هو موضح في الجزء العلوي من الشكل 3 ، يواجه الأشخاص صعوبة في التركيز على الأشياء القريبة ، وهي حالة تسمى فرط طول النظر ، والمعروفة باسم طول النظر. عادة ما يمكن تصحيح هذه الخلل في العين من خلال استخدام النظارات ، مع العدسات المقعرة لتصحيح قصر النظر والعدسات المحدبة التي تصحح تضخم النظر.

      Mortimer Abramowitz - Olympus America، Inc.، Two Corporate Center Drive.، Melville، New York، 11747.

      نيفز ومايكل دبليو ديفيدسون - مختبر المجال المغناطيسي الوطني العالي ، 1800 إيست بول ديراك دكتور ، جامعة ولاية فلوريدا ، تالاهاسي ، فلوريدا ، 32310.


      عين الإنسان ، الأمثل لأشعة الشمس. يمكن.

      إن العين البشرية حساسة لجزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي نسميه الضوء المرئي ، والذي يمتد من حوالي 400 إلى 700 نانومتر من الطول الموجي ، ويبلغ ذروته في المنطقة المجاورة العامة للضوء الأخضر عند 560 نانومتر:

      إليك شدة (رسميًا: القوة لكل مساحة لكل وحدة زاوية صلبة لكل وحدة طول موجة - يا للعجب!) للإشعاع المنبعث من جسم بدرجة حرارة الشمس ، تم رسمها كدالة لطول الموجة بالنانومتر وفقًا لقانون بلانك:

      الإشعاع الطيفي (W / (sr m ^ 3)) مقابل الطول الموجي (نانومتر)

      ستلاحظ أيضًا أنه يبلغ ذروته حول نفس مكان الاستجابة الطيفية للعين البشرية. الاقوي!

      أو هو؟ كانت المعادلة السابقة هي مقدار الضوء الذي تخفيه الشمس لكل نانومتر من عرض النطاق الترددي بطول موجة معين. لكن لا شيء يمنعنا من رسم قانون بلانك من حيث تردد الضوء:

      الإشعاع الطيفي (W / (sr m ^ 2 Hz)) مقابل التردد (Hz)

      في هذه الحالة ، ما يقع على المحور y هو القوة لكل مساحة لكل وحدة زاوية صلبة لكل تردد. حسنا عظيم. لكن لاحظ ذلك ليس فقط الرسم البياني السابق مع f معطى بواسطة c / λ. إنه رسم بياني مختلف بوحدات مختلفة. لمعرفة الفرق ، دعنا نرى هذا الإشعاع لكل رسم بياني للتردد مع تحديد المحور x من حيث الطول الموجي:

      الإشعاع الطيفي (W / (sr m ^ 2 Hz)) مقابل الطول الموجي (نانومتر)

      حسنا. من الواضح أن هذا ليس نفس الرسم البياني للإشعاع لكل نانومتر. ذروته أقل ، في الأشعة تحت الحمراء القريبة وخارج منحنى حساسية العين البشرية. هذا منطقي - لا يوجد فرق كبير في التردد بين الضوء بطول موجة 1 كيلومتر والضوء بطول موجة 1 كيلومتر + 1 نانومتر. لكن الضوء الذي يبلغ طوله الموجي 100 نانومتر له تردد حوالي 3 × 10 13 هرتز أكثر من الضوء الذي يبلغ طوله الموجي 101 نانومتر.

      إذن ماذا يعطي؟ هل العين أكثر حساسية حيث تنبعث منها الشمس أكثر أم لا؟ الحقيقة البسيطة هي أنه لا يوجد شيء اسمه معادلة تعطي فقط "مقدار الضوء الذي تبعثه الشمس عند طول موجي معين". هذه ببساطة ليست كمية محددة جيدًا. ما هو محدد جيدًا هو مقدار الضوء الذي تطفئه الشمس لكل نانومتر أو لكل هرتز. بهذا المعنى ، لم يتم تحسين عيننا بحيث تتوافق ذروة استجابتها مع ذروة انبعاث الشمس ، لأن "ذروة الشمس" ليست في الحقيقة مفهومًا متماسكًا. ربما يتم تحديد حساسية أعيننا بقوة أكبر من خلال الكيمياء المتاحة - ضوء الأشعة تحت الحمراء طويل الموجة ليس لديه الطاقة لإثارة معظم مستويات الطاقة الجزيئية ، والأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي القصير نشطة بما يكفي للمخاطرة بتدمير الجزيئات الحساسة للضوء تمامًا.

      إن مشكلة دالة توزيع الطول الموجي / التردد هذه ليست مجرد نقطة تافهة - إنها واحدة من تلك الأشياء التي تضع الفيزيائيين في مأزق عندما ينسون أن إحداهما ليس نفس الشيء مثل الآخر. لإجراء مناقشة مفصلة ، لا يمكنني التفكير في أفضل من مقال AJP هذا من قبل Soffer و Lynch. استمتع وكن حذرًا هناك مع وحداتك!

      المزيد من هذا القبيل

      لدي رسم بياني مفضل من كتاب فيزياء. إنه رائع حقًا. الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية لجاكسون ، الطبعة الثانية. الصفحة 291 ، الشكل 7.9. معامل امتصاص الماء السائل كدالة للتردد الخطي. إنه أمر مذهل للغاية. الإشعاع الكهرومغناطيسي عند 1e + 14 هرتز له معامل امتصاص 1e4 سم معكوس. بعد ذلك ، على مدى أقل من عقدين من التردد ، ينخفض ​​الامتصاص ما يقرب من 8 عقود إلى منتصف الطيف المرئي. ثم ، على مدى العقد التالي في التردد مرة أخرى ، ارتفع الامتصاص بمقدار 10 عقود. نظرًا لأن أعيننا تحتوي على كمية كبيرة من الماء السائل ، فإن الامتصاص البسيط داخل العين يحد من نطاق التردد بين حوالي 2e + 14 و 1.1e + 15 هرتز. إذا كان معامل الامتصاص أكبر من حوالي 3 أو 4 سم معكوس ، فسيكون هناك توهين كبير بين العدسة وشبكية العين.

      لا تحتوي بعض أعين الحشرات على كمية كبيرة من الماء الحر بداخلها ، ولها مسافة أقصر من خارج العين إلى سطح التصوير ، وبالتالي يمكنها التكيف مع نطاق تردد أوسع ، ولكن عندما تكون عينك عبارة عن كيس من الماء في الغالب بحجم حبة العنب ، سيكون لها استجابة تردد ليست بعيدة جدًا عن استجابة البشر.

      من الجدير بالذكر أيضًا أنه عندما تتحدث عن "معظم الضوء" الذي تتحدث عنه حقًا هو "معظم الطاقة الضوئية". يمكنك أيضًا تقديم حالة ، على الرغم من أن حواسنا مضبوطة على كمية الطاقة ، فمن الأفضل التفكير في أن "كمية الضوء" هي "كمية الفوتونات". ثم تحصل على قمتين إضافيتين لتلعب بهما. :)

      منحنى معقول آخر هو الطاقة مقابل لوغاريتم الطول الموجي (أو التردد ، بخلاف إشارة قلبها لن تحدث أي فرق) ، والتي تبلغ ذروتها عند حوالي 610 نانومتر. يمكنك أيضًا الطول الموجي حيث تكون 50٪ من الطاقة أعلى منه (حوالي 710) أو الطول الموجي حيث تكون 50٪ من الفوتونات أقصر (ليس لديك ذلك في متناول اليد).

      ومع ذلك ، فهو بالتأكيد ليس معظم الضوء ، حيث أن 400-700 نانومتر لا تمثل سوى 37٪ من الضوء.

      مات سبرينغر: "ما الذي يعطي؟ هل العين أكثر حساسية حيث تنبعث الشمس من الضوء أكثر أم لا؟"

      ليس من الواضح على الإطلاق سبب ضرورة وجود ذروة الحساسية في نفس المكان.

      بعبارة أخرى ، قد يكون من المفيد أكثر أن يكون لديك ذروة الحساسية في مكان آخر غير المكان الذي تصدر فيه الشمس معظم الضوء.

      كتب اثنان من زملائي مؤخرًا ورقة بحثية حول هذا الموضوع بالضبط ، دافعين عن عرض تربوي مختلف لإشعاع الجسم الأسود. لم أقرأ كل ذلك بعناية ، لكن يبدو أنه يستحق التوصيل هنا.

      أحبها. إنه منطقي أكثر من معظم العروض التقديمية.

      تحفظي الوحيد هو تحيزاتي على غرار ويليس لامب حول "عدد الفوتونات المنبعثة في الثانية" ، لأن "عدد الفوتونات" غير محدد جيدًا للإشعاع الحراري الكلاسيكي.

      ردًا على Chad Orzel (لم يتم التحقق)

      على غرار ما يقترحه زملاء تشاد ، أليس من الأنسب ، في حالة تطور العين ، مقارنة تدفق الفوتون لمصادر الضوء ذات الصلة (في هذه الحالة الشمس) بالكفاءة الكمية المعتمدة على الطاقة للعين؟ أي شخص يعرف كيف سيبدو ذلك؟

      يجب أن أتحقق من ذلك بنفسي ، لكن الطفل البالغ من العمر عامًا واحدًا الذي يسحب ذراعي يعتقد خلاف ذلك ، لذلك أنا فقط أرمي الاقتراح.

      أعتقد أنني فاتني شيء ما في إعادة معاملاتك لـ B (T). لماذا يحتوي أحد الإصدارات على lambda ^ -5 بينما يحتوي الإصدار الآخر على nu ^ 3؟ لا يعمل هذا إذا كانت lambda * nu = c.

      لا تهتم ، تُظهر صفحة ويكيبيديا العلاقة التفاضلية لإصلاح المعاملات.

      يتبرع

      ScienceBlogs هو المكان الذي يتواصل فيه العلماء مباشرة مع الجمهور. نحن جزء من Science 2.0 ، وهي مؤسسة غير ربحية لتعليم العلوم تعمل بموجب القسم 501 (c) (3) من قانون الإيرادات الداخلية. يرجى تقديم تبرع معفى من الضرائب إذا كنت تقدر التواصل العلمي المستقل والتعاون والمشاركة والوصول المفتوح.

      يمكنك أيضًا التسوق باستخدام Amazon Smile وعلى الرغم من أنك لا تدفع شيئًا أكثر ، فإننا نحصل على شيء صغير.


      اسمحوا لي أن أحاول الحصول على هذا الموضوع.

      يشعر البشر بمصادر الحرارة الخارجية وأشعة الشمس وأطوال موجات أطول ، في النهاية من خلال الخلايا العصبية الحسية -
      https://en.wikipedia.org/wiki/Thermoreceptor

      غامضة بالنسبة لي. ما تسأله حقًا هو: ما هو طيف الامتصاص (على ما أظن) لأنسجة الجلد البشرية المحيطة بالمستقبلات الحرارية؟
      دوى: 10.1117 / 1.JBO.17.9.090901 الخصائص البصرية للجلد البشري
      https://www.spiedigitallibrary.org/. جلد الرجل / 10.1117 / 1.JBO.17.9.090901.full؟ SSO = 1

      الهيموغلوبين والميلانين هما أكثر الجزيئات نشاطًا في الجلد - لامتصاص الضوء وبالتالي توليد استجابة حسية. الرابط الذي قدمته يبدو جيدًا ولكنه تقني. ابحث عن الرسوم البيانية ، فهي سهلة الفهم.

      شكرا لك جيم مكمانارا. لقد قرأت المقال وأطلعت على الرسوم البيانية. مثير جدا. ومع ذلك ، ترتفع الرسوم البيانية إلى 750 نانومتر وهي قريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIR).

      ما زلت أتساءل كيف يمتص الجلد FIR ، أي الأطوال الموجية التي تزيد عن 2.5 ميكرون ، ويجعلنا نشعر بالحرارة أو ما إذا كانوا يخترقون البشرة فقط. تصبح معظم الأجسام تحت أشعة الشمس شديدة السخونة ودرجات حرارتها تصل إلى درجة أن ذروة انبعاثها تصل إلى 10 ميكرون أو نحو ذلك. يصدر جسم الإنسان بقوة 9 ميكرون. هل هذا يعني أنه يمتص الطاقة بكفاءة وبقوة بنفس الطول الموجي بسبب الرنين؟

      نحن البشر نتمتع بالحرارة المنزلية ، فنحن ننظم درجة حرارة أجسامنا. نقوم بذلك بعدة طرق:
      تقييد تدفق الدم من البشرة للحفاظ على حرارة الجسم في درجات الحرارة المحيطة المنخفضة ،
      زيادة تدفق الدم إلى البشرة لإزالة الحرارة عن طريق العرق والإشعاع المباشر في درجة الحرارة المحيطة الساخنة.

      أنت تصنع من هذا أكثر مما يستحق. نعم ، نحن نمتص الحرارة ونعيد إشعاعها (لماذا تمتلك بعض الثدييات التي تأكل الزواحف أعضاء جاكوبسن لاكتشاف الإشارات الحرارية لفريسة الثدييات).

      الشعور بالحرارة أو البرودة هو إحدى وظائف المخ / الخلايا العصبية. لا شيء آخر.

      إذا كان جسم الإنسان بأكمله في درجة حرارة الغرفة ، سيموت البشر بسرعة كبيرة في كل مكان تقريبًا. يبدأ البشر في فقدان الوعي عندما تكون درجة حرارة الجسم الداخلية أقل من 94 درجة فهرنهايت أو أعلى

      108 درجة فهرنهايت. فترات طويلة من الزمن في مناطق شاسعة من الأرض تشهد درجات حرارة خارج تلك المنطقة & quot؛ الذهبية & quot.

      قد تكون محقا. أعتقد أنني أتساءل فقط ، من وجهة نظر فيزيائية بحتة ، والتي ، بين الأشعة تحت الحمراء البعيدة أو الأشعة تحت الحمراء القريبة ، بنفس المقدار ، تكون أكثر فاعلية في الحفاظ على الدفء.

      قد تكون محقا. أعتقد أنني أتساءل فقط ، من وجهة نظر فيزيائية بحتة ، والتي ، بين الأشعة تحت الحمراء البعيدة أو الأشعة تحت الحمراء القريبة ، بنفس المقدار ، تكون أكثر فاعلية في الحفاظ على الدفء.

      يعتمد ذلك على مقدار كل طول موجي يمتصه جسمك / ملابسك. إذا كنت تمتص 700 نانومتر من الضوء أفضل من 2500 نانومتر ، فإن الأول سيكون أكثر كفاءة في إبقائك دافئًا طالما أن الطاقة الواردة عند كل طول موجي هي نفسها. ومع ذلك ، عند التعامل مع ضوء الشمس ، هناك طاقة أكبر في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة من نطاق FIR ، لذلك من المحتمل أن تلعب دورًا أكبر بكثير في تدفئةك أثناء النهار.

      لاحظ أن "إبقائنا دافئًا" يختلف عن "الشعور بالدفء". إذا تم امتصاص الكثير من الإشعاع بالقرب من المستقبلات الحرارية ، فقد تشعر بالدفء في البداية أكثر مما لو كان الإشعاع بطول موجي تم امتصاصه بشكل أعمق في جسمك حيث يكون لديك القليل من المستقبلات الحرارية. على سبيل المثال ، يمكن لأفران الميكروويف وموجات الراديو اختراق جلدك وتسخين أعضائك الداخلية مباشرةً ، دون الشعور بالدفء الشديد. قد يؤدي امتصاص 100 واط من الأشعة تحت الحمراء إلى تسخين أقل من 500 واط من إشعاع الميكروويف ، ولكن قد تشعر بالأول على بشرتك أكثر من الأخيرة.

      لكنني أود أن أقول إن الأشعة ذات الأطوال الموجية الأقصر ، مثل الأشعة فوق البنفسجية والمرئية ، ليست شديدة الاختراق ويتم امتصاصها على طبقات الجلد الخارجية وتنتج الشعور بالدفء. يتعمق الأشعة تحت الحمراء وقد يتسبب في حدوث تسخين. ولكن عندما نكون في الخارج تحت أشعة الشمس ، فمن المحتمل أن نشعر بالحرارة بشكل أساسي بسبب الأشعة فوق البنفسجية والمرئية.


      هل الرؤية البشرية حساسة للتردد أو الطول الموجي؟ - مادة الاحياء

      الحساسية الطيفية هي الكفاءة النسبية للكشف ، عن الضوء أو أي إشارة أخرى ، كدالة للتردد أو الطول الموجي للإشارة.

      في علم الأعصاب البصري ، تُستخدم الحساسية الطيفية لوصف الخصائص المختلفة للأصباغ الضوئية في الخلايا العصوية والخلايا المخروطية في شبكية العين. من المعروف أن الخلايا العصوية أكثر ملاءمة للرؤية الاسكتلندية والخلايا المخروطية للرؤية الضوئية ، وأنها تختلف في حساسيتها للأطوال الموجية المختلفة للضوء. لقد ثبت أن الحساسية الطيفية القصوى للعين البشرية تحت ظروف ضوء النهار يبلغ طولها الموجي 555 نانومتر ، بينما تتحول الذروة في الليل إلى 507 نانومتر.

      في التصوير الفوتوغرافي ، غالبًا ما يتم وصف الأفلام وأجهزة الاستشعار من حيث حساسيتها الطيفية ، لتكملة منحنياتها المميزة التي تصف استجابتها. يتم إنشاء قاعدة بيانات لحساسية الكاميرا الطيفية وتحليل مساحتها. بالنسبة لأفلام الأشعة السينية ، يتم اختيار الحساسية الطيفية لتكون مناسبة للفوسفور الذي يستجيب للأشعة السينية ، بدلاً من أن تكون مرتبطة بالرؤية البشرية.

      في أنظمة المستشعرات ، حيث يسهل تحديد كمية المخرجات ، يمكن تمديد الاستجابة لتكون معتمدة على الطول الموجي ، بما في ذلك الحساسية الطيفية. عندما يكون نظام الاستشعار خطيًا ، يمكن تحلل حساسيته الطيفية واستجابته الطيفية بوظائف أساسية مماثلة. عندما تكون استجابة النظام & # 8217s دالة غير خطية ثابتة ، يمكن تقدير ذلك اللاخطية وتصحيحه ، لتحديد الحساسية الطيفية من بيانات المدخلات والمخرجات الطيفية عبر الطرق الخطية القياسية.

      ومع ذلك ، فإن استجابات العصب والخلايا المخروطية للشبكية لها استجابة غير خطية تعتمد على السياق (مقترنة) ، مما يعقد تحليل الحساسيات الطيفية من البيانات التجريبية. على الرغم من هذه التعقيدات ، فإن تحويل أطياف الطاقة الضوئية إلى المنبه الفعال ، إثارة الصبغة الضوئية ، يكون خطيًا تمامًا ، وبالتالي فإن التوصيفات الخطية مثل الحساسية الطيفية مفيدة جدًا في وصف العديد من خصائص رؤية الألوان.

      يتم التعبير عن الحساسية الطيفية أحيانًا على أنها كفاءة كمومية ، أي كاحتمال الحصول على تفاعل كمي ، مثل الإلكترون الملتقط ، إلى كمية من الضوء ، كدالة لطول الموجة. في سياقات أخرى ، يتم التعبير عن الحساسية الطيفية كاستجابة نسبية لكل طاقة ضوئية ، وليس لكل كم ، يتم تطبيعها إلى قيمة ذروة تبلغ 1 ، ويتم استخدام الكفاءة الكمية لمعايرة الحساسية عند ذروة الطول الموجي. في بعض التطبيقات الخطية ، يمكن التعبير عن الحساسية الطيفية كاستجابة طيفية ، بوحدات مثل أمبير لكل واط.


      موجات الأشعة تحت الحمراء وتلف العين

      قد يعاني الأشخاص الذين يعملون في الصناعات التي تعرضهم للأشعة تحت الحمراء لفترات طويلة من تلف العين. إن العين البشرية حساسة لجميع الإشعاعات في الطيف الكهرومغناطيسي ، خاصة إذا كان هذا الإشعاع عند مستويات عالية جدًا من الشدة. يمكن أن يؤدي التعرض للإشعاع الكهرومغناطيسي الشديد ، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء ، إلى تلف العدسة وقرنية العين. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل التحديق في الشمس ضارًا (وغير ذكي). يجب على الأشخاص الذين يعملون بالقرب من الإشعاع الشديد ارتداء نظارات واقية.


      تصور مساحات الألوان واللونية

      حتى الآن ، وضعت معظم الرسوم البيانية الطول الموجي على المحور الأفقي ، ورسمنا عدة سلاسل لتمثيل القيم الأخرى المهمة.

      بدلاً من ذلك ، يمكننا رسم اللون كدالة $ (R ، G ، B) $ أو $ (L ، M ، S) $. دعونا نرى ما هو اللون الذي تم رسمه في مساحة $ ثلاثية الأبعاد (R ، G ، B) $.

      رائع! يمنحنا هذا تصورًا لمجموعة أوسع من الألوان ، وليس فقط الألوان الطيفية لقوس قزح.

      تتمثل إحدى الطرق البسيطة لتقليل هذا إلى بعدين في الحصول على مخطط منفصل لكل زوج من القيم ، مثل:

      تم رسم أزواج المكونات ، مع الاحتفاظ بثابت الإحداثي الثالث

      في كل من هذه المؤامرات ، نتجاهل بعدًا واحدًا من خلال تثبيت شيء واحد. Rather than holding one of red, green, and blue constant, it would be really nice to have a plot showing all the colors of the rainbow & their combinations, while holding خفة constant.

      Looking at the cube pictures again, we can see that (0, 0, 0) is black, and (1, 1, 1) is white.

      What happens if we slice the cube diagonally across the plane containing $(1, 0, 0)$, $(0, 1, 0)$, and $(0, 0, 1)$?

      This triangle slice of the cube has the property that $R + G + B = 1$, and we can use $R + G + B$ as a crude approximation of lightness. If we take a top-down view of this triangular slice, then we get this:

      This two dimensional representation of color is called chromaticity. This particular kind is called rg chromaticity. Chromaticity gives us information about the نسبة of the primary colors independent of the lightness.

      This means we can have the same chromaticity at many different intensities.

      We can even make a chromaticity graph where the intensity varies with r & g in order to maximize intensity while preserving the ratio between $R$, $G$, and $B$.

      Chromaticity is a useful property of a color to consider because it stays constant as the intensity of a light source changes, so long as the light source retains the same spectral distribution. As you change the brightness of your screen, chromaticity is the thing that stays constant!

      There are many different ways of dividing chromaticity into two dimensions. One of the common methods is used in both the HSL and HSV color spaces. Both color spaces split chromaticity into “hue” and “saturation”, like so:

      It might appear at a glance that the rg chromaticity triangle and these hue vs. saturation squares contains every color of the rainbow. It’s time to revisit those pesky negative values in our color matching functions.


      Assuming human skin is at 98.6 degrees Fahrenheit, what wavelength is the peak in the human thermal radiation spectrum? What type of waves are these?

      #lambda_(max)=9.34 mu m# which is called infrared light.

      تفسير:

      Wien's displacement law states that the black-body radiation curve for different temperatures peaks at a wavelength inversely proportional to the temperature.

      where b is Wien's displacement constant, equal to #2.898×10^(−3) m K# and #T# is the temperature in Kelvin. The temperature we were given needs to be converted to Kelvin:

      #T = (T_F-32^oF)*(5K)/(1^oF) + 273K = 310.15K#

      plugging this into our equation, we get the peak wavelength of radiated light:

      #lambda_(max)=(2.898×10^(−3) m K)/(310.15K)=9.34x10^-6m=9.34 mu m#

      This is in the range of what is called infrared radiation.

      Should be the infrared fingerprint region.

      • #b = 2.89777xx10^(-3)# #"m"cdot"K"# is a proportionality constant, probably experimentally determined.
      • #T# is temperature in #"K"# .
      • #lambda_max# is the wavelength that you observe at its largest spectral energy density.

      ال spectral energy density is depicted in the following diagram, with respect to wavelength in #"nm"# :

      You can think of the spectral energy density as being proportional to the مساهمة of each wavelength range to some final observed color at a particular temperature. You can see that the peaks would correspond to #lambda_max# .

      Converting temperature to #"K"# , we get:

      And now we get a max wavelength of:

      Converting this to #mu"m"# , we get:

      Being close to #10# #mu"m"# , I find that it's close to the infrared region. And if you convert to #"cm"^(-1)# , you should get #"1070.32 cm"^(-1)# , which is within the "fingerprint" region of the IR spectrum.


      شاهد الفيديو: الأمواج الضوئية المرئية واللامرئية - لوسيان والكوفيسز (أغسطس 2022).