Зеленый свет создается объектами, которые излучают или отражают свет с длиной волны от 490 до 570 нанометров. Некоторые распространенные природные источники зеленого света включают растения, северное сияние и светлячков. Искусственные источники включают зеленые светодиоды, зеленые лазеры и флуоресцентные лампы с зеленым люминофором.
Зеленый свет находится между синим и желтым в видимом спектре света. Его диапазон длин волн составляет от 490 до 570 нм.
Естественные источники зеленого света включают растения, северное сияние, светлячков и другие биолюминесцентные организмы.
Искусственные источники включают светодиоды, лазеры, флуоресцентные лампы и дисплеи с электронно-лучевой трубкой.
Зеленый свет полезен для таких вещей, как сигналы светофора, фотография, лазеры и биомедицинская визуализация.
Видимый свет является частью электромагнитного спектра, который может быть обнаружен человеческим глазом. Видимый спектр варьируется от фиолетового света с короткими длинами волн около 380-450 нм до красного света с более длинными длинами волн 620-750 нм. Зеленый свет находится в середине видимого спектра с длинами волн 490-570 нм.
Видимый спектр можно разбить на следующие цвета и диапазоны длин волн:
| Цвет | Диапазон длин волн (нм) |
|---|---|
| Фиолетовый | 380-450 |
| Синий | 450-495 |
| Зеленый | 495-570 |
| Желтый | 570-590 |
| Оранжевый | 590-620 |
| Красный | 620-750 |
Как вы можете видеть, зеленые длины волн занимают широкую часть в середине видимого спектра. Когда все длины волн видимого света объединяются, они производят белый свет. Отсутствие света - черный цвет.
Существует несколько естественных источников, которые производят зеленый свет посредством биолюминесценции, флуоресценции или отраженного света.
Зеленый цвет большинства растений обусловлен пигментом, называемым хлорофиллом. Хлорофилл поглощает фиолетовый, синий, оранжевый и красный свет от солнца и отражает зеленые длины волн. Это придает листьям и другим структурам растений их знакомый зеленый вид.
Хлорофилл необходим для фотосинтеза, позволяя растениям преобразовывать световую энергию солнца в химическую энергию. Зеленый пигмент поглощает длины волн света, которые наиболее полезны для этого преобразования энергии.
Потрясающие северные и южные сияния (полярное сияние и южное сияние) часто излучают зеленые оттенки. Это естественное явление происходит, когда заряженные частицы солнечного ветра взаимодействуют с элементами в атмосфере Земли.
Кислород излучает зеленый свет, когда он возбуждается этими заряженными частицами на высоте около 100-150 км над поверхностью Земли. Азот также производит красные и синие тона. Эта комбинация создает зеленоватое свечение полярных сияний.
Многие виды производят зеленый биолюминесцентный свет в результате естественных химических реакций. Самый известный пример — светлячки, которые испускают вспышки желто-зеленого света из нижней части брюшка для общения и привлечения партнеров.
Свет светлячков возникает в результате ферментативной реакции, которая происходит в специальных светоизлучающих клетках. Аденозинтрифосфат (АТФ) обеспечивает энергию для окисления пигмента, называемого люциферином, в присутствии фермента люциферазы. Эта реакция производит оксилюциферин в электронно-возбужденном состоянии, который испускает свет, когда возвращается в свое основное состояние.
Другие биолюминесцентные организмы включают некоторых медуз, грибы, червей, бактерии и планктон. Эти существа производят зеленое свечение посредством схожих ферментативных реакций с участием пигментов люциферина.
Помимо естественных источников, существует множество искусственных источников, которые могут производить зеленый свет для практических применений.
Светоизлучающие диоды (СИД) генерируют зеленый свет, пропуская ток через полупроводниковый материал. Когда электроны в полупроводнике рекомбинируют с электронными дырками, они высвобождают энергию в виде фотонов света.
Зеленые светодиоды изготавливаются из таких материалов, как нитрид галлия или фосфид галлия, легированных примесями для установки длины волны. Изменяя материалы и легирующие вещества, светодиоды могут производить различные цвета по всему видимому спектру.
Лазеры — это еще один искусственный источник света, способный излучать зеленые длины волн. Зеленые лазеры содержат усиливающую среду из таких материалов, как иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом (Nd:YAG), или ортованадат иттрия, легированный неодимом (Nd:YVO4).
Эти кристаллы накачиваются другими источниками света, такими как импульсные лампы или диоды. Это возбуждает ионы неодима, которые затем испускают фотоны с длиной волны 1064 нм. Удвоение частоты или объединение длин волн производит свет с длиной волны 532 нм — желтовато-зеленый цвет.
Флуоресцентные трубки и компактные люминесцентные лампы (CFL) генерируют белый свет, пропуская электричество через пары ртути. Это производит ультрафиолетовый свет, который затем возбуждает флуоресцентное покрытие внутри лампы.
Для излучения зеленых длин волн около 500-570 нм могут использоваться различные составы люминофора. Комбинация красного, зеленого и синего люминофоров дает белый свет.
Старые технологии отображения, такие как мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и телевизоры, излучали зеленый свет, ускоряя электроны на экране люминофора. Попадание на люминофор генерировало фотоны видимого света.
Изменение энергии электронных лучей контролировало получаемый цвет. Зеленые люминофоры, такие как сульфид цинка, легированный медью (ZnS:Cu), обычно использовались в ЭЛТ.
Уникальные свойства зеленого света дают ему множество различных применений в науке, технике и повседневной жизни:
Зеленый свет регулирует поток движения. Зеленые сигналы указывают, что транспортное средство может проехать через перекресток. Это позволяет движению продолжать движение и использует самую высокую чувствительность человеческого глаза к зеленым длинам волн.
В фотографии и кинематографии зеленые экраны обеспечивают контраст с тонами кожи человека. Это облегчает отделение объектов от фона для спецэффектов и композиции.
Уникальные свойства лазерного света делают зеленые лазеры полезными для таких приложений, как:
Зеленые флуоресцентные красители и белки помогают визуализировать биологические структуры под микроскопом. Зеленый цвет хорошо контрастирует с естественными красноватыми пигментами.
Некоторые примеры в визуализации включают:
Подводя итог, можно сказать, что зеленый свет занимает центральное место в спектре видимого света с длинами волн 490–570 нм. Он может быть получен посредством естественной биолюминесценции и флуоресценции, а также искусственных источников света, таких как светодиоды и лазеры.
Распространенность зеленого цвета в природе и его полезность в технологических приложениях, таких как визуализация, делают его неотъемлемой частью естественного и искусственного мира вокруг нас. Понимание того, откуда берется зеленый свет и как мы его используем, дает представление о физике, химии, биологии и многом другом.