Что такое белый свет в физике?

Белый свет — это комбинация всех цветов видимого спектра. Он может быть создан солнцем, лампами накаливания или путем объединения разных цветных огней вместе. В физике белый свет обладает некоторыми уникальными и интересными свойствами, которые отличают его от отдельных цветов света.

Видимый спектр

Видимый спектр — это диапазон электромагнитного излучения, который виден человеческому глазу. Он включает в себя длины волн приблизительно от 380 до 740 нанометров. Различные длины волн соответствуют разным цветам: фиолетовый и синий свет на коротковолновом конце, а красный свет на длинноволновом конце. Между ними находятся цвета радуги — индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный.

Когда все эти цвета объединяются вместе, конечный эффект заключается в том, что человеческий глаз воспринимает это как белый свет. Таким образом, белый свет содержит непрерывное распределение всех цветов радуги. Солнечный свет является примером естественного белого света, поскольку солнечный свет содержит все видимые длины волн.

Аддитивное смешение цветов

Белый свет может быть получен путем аддитивного смешения цветов. Это включает в себя объединение источников света разных цветов. Например:

• Объединение красного, зеленого и синего света создает белый свет.
• Объединение основных цветов пигмента голубого, пурпурного и желтого создает белый свет.
• Объединение узких полос красного, зеленого, синего и желтого света также создает белый свет.

В физике аддитивное смешение цветов означает, что при сложении разных цветов света они производят кумулятивный эффект на глаз. Чем больше цветов добавляется, тем ближе смесь становится к белому свету.

Свойства белого света

Белый свет обладает некоторыми уникальными физическими свойствами по сравнению с отдельными цветами света:

• Одинаковая интенсивность по всему видимому спектру — Белый свет содержит примерно одинаковую интенсивность всех видимых длин волн. Он не доминирует ни по одному конкретному цвету.
• Высокий эффект рассеивания — Белый свет рассеивается очень эффективно. Вот почему он кажется белым — рассеяние хаотично распределяет направления цветов.
• Можно разделить на радугу — Белый свет можно разделить на составляющие его цвета с помощью призм и дифракционных решеток.
• Высокая видимость — Белый свет обеспечивает максимальную видимость благодаря своему полному спектру.

Излучение абсолютно черного тела

Одним из естественных источников белого света является излучение, испускаемое горячими плотными объектами, известное как излучение абсолютно черного тела. По мере того как черное тело нагревается до все более высоких температур, оно светится разноцветным светом:

При температуре около 5000 К черное тело излучает свет во всем видимом спектре, который воспринимается как белый. Температура поверхности Солнца составляет около 5800 К, из-за чего его излучение кажется в основном белым.

Источники белого света

Существуют различные источники, которые могут производить белый свет для применения на Земле:

• Лампы накаливания — Белый свет путем нагрева вольфрамовой нити до тех пор, пока она не начнет светиться.
• Люминесцентные трубки — Белый свет путем возбуждения люминофоров с помощью ультрафиолетовых ламп.
• Светодиоды — Белый свет путем комбинирования синих светодиодов с желтыми люминофорными покрытиями.
• Металлогалогенные лампы — Белый свет путем нагревания ртутных и металлогалогенных газовых смесей.
• Смешивание лазерных лучей — Комбинирование красного, зеленого и синего лазерного света.

Каждая технология производит белый свет по-разному, но все они основаны на генерации света в видимом диапазоне Спектр.

Состав белого света

Хотя белый свет кажется человеческому глазу белым, на самом деле он состоит из непрерывного распределения всех цветов. Состав можно проанализировать с помощью призмы или дифракционной решетки для разделения цветов.

Для солнечного света распределение спектральной мощности выглядит примерно так:

Более высокая интенсивность наблюдается в средних длинах волн, соответствующих зеленому и желтому свету. Но присутствуют все цвета, поэтому он кажется белым.

Взаимодействие белого света

Белый свет может взаимодействовать с объектами и материалами уникальными способами по сравнению с отдельными цветами:

• Отражение — Белый свет отражается от объектов относительно равномерно, что позволяет воспринимать истинный цвет.
• Преломление — Линзы и призмы преломляют белый свет, создавая эффекты хроматической аберрации.
• Рассеяние — Белый свет рассеивается во всех направлениях от частиц, создавая такие эффекты, как голубое небо.
• Поглощение — Материалы поглощают определенные цвета из белого света, придавая проходящему свету цветной оттенок.

Понимание этих взаимодействий позволяет физикам разрабатывать такие приложения, как фотография, волоконная оптика, атмосферная оптика и многое другое.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что белый свет — это сочетание всего видимого спектра света. Он может быть создан естественным образом горячими объектами, такими как солнце, или искусственно путем комбинирования различных цветных огней. Белый свет обеспечивает максимальную видимость, одинаково освещая все цвета в сцене. Он также демонстрирует уникальные взаимодействия с материей, позволяя использовать многие фотонные технологии благодаря своим свойствам преломления, отражения, рассеивания и поглощения.