Свет — это увлекательное явление, обладающее свойствами как волн, так и частиц. Цвет света, который мы воспринимаем, зависит от его длины волны, которая связана с его частотой. Хотя это может показаться нелогичным, цвет с самой высокой частотой на самом деле имеет самую длинную длину волны.
Видимый свет, который мы можем видеть нашими глазами, — это всего лишь малая часть всего электромагнитного спектра. Этот спектр включает радиоволны, микроволны, инфракрасный свет, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волны. Полный электромагнитный спектр изображен ниже:
| Тип излучения | Диапазон длин волн | Диапазон частот |
|---|---|---|
| Радиоволны | 1000 км – 1 мм | 3 Гц – 300 ГГц |
| Микроволны | 1 мм – 1 мм | 300 ГГц – 300 МГц |
| Инфракрасный | 1000 мкм – 700 нм | 430 ТГц – 300 ГГц |
| Видимый свет | 700 нм – 400 нм | 430 ТГц – 750 ТГц |
| Ультрафиолет | 400 нм – 10 нм | 750 ТГц – 30 ПГц |
| Рентгеновские лучи | 10 нм – 0,01 нм | 30 ПГц – 30 ЭГц |
| Гамма-лучи | 0,01 нм – 0,001 пм | 30 ЭГц – 3 ЭГц |
Как видно из этой таблицы, радиоволны имеют самые длинные длины волн и самые низкие частоты, в то время как гамма-лучи имеют самые самые короткие длины волн и самые высокие частоты. Видимый свет находится где-то посередине, с длинами волн от 400 до 700 нанометров (нм).
Видимый спектр — это узкий срез электромагнитного излучения, который могут обнаружить наши глаза. Цвета, которые мы видим, от самой длинной до самой короткой длины волны, — красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Такой порядок цветов создает знакомый узор радуги.
Вот приблизительные длины волн для каждого цвета в видимом спектре:
| Цвет | Длина волны (нм) |
|---|---|
| Красный | 700-635 |
| Оранжевый | 635-590 |
| Желтый | 590-565 |
| Зеленый | 565-495 |
| Синий | 495-450 |
| Индиго | 450-420 |
| Фиолетовый | 420-400 |
Как показывает эта таблица, красный свет имеет самую длинную видимую длину волны в 700 нм, в то время как фиолетовый свет имеет самую короткую видимую длину волны около 400 нм.
Длина волны и частота неразрывно связаны для всего электромагнитного излучения следующим уравнением:
Частота x Длина волны = Скорость света
Или, f x ? = c, где f — частота, ? — длина волны, а c — скорость света (3 x 108 м/с).
Это означает, что с увеличением длины волны частота уменьшается, и наоборот. Видимый свет с самой низкой частотой (красный) имеет самую длинную длину волны, в то время как видимый свет с самой высокой частотой (фиолетовый) имеет самую короткую длину волны.
Исходя из свойств электромагнитного спектра и спектра видимого света, фиолетовый свет имеет самую высокую частоту среди видимых цветов. Это происходит потому, что:
Численно фиолетовый свет имеет частоту около 750 ТГц (750 x 1012 Гц), в то время как красный свет имеет частоту около 430 ТГц.
И наоборот, красный свет имеет самую длинную длину волны в видимом спектре. Вот почему:
Это также логически следует за шаблоном видимого спектра, где длины волн уменьшаются от красного к фиолетовому по мере увеличения частоты.
Мы можем наблюдать взаимосвязь между цветом, длиной волны и частотой в реальном мире:
Подводя итог, можно сказать, что фиолетовый свет имеет самую высокую частоту видимого цвета, несмотря на самую короткую длину волны. Эта обратная зависимость возникает из уравнения, связывающего длину волны и частоту. Хотя это и не интуитивно, это связано с волнами фиолетового света, которые колеблются невероятно быстро — триллионы раз в секунду — по мере своего распространения. Понимание контринтуитивной связи между цветом, частотой и длиной волны дает представление об основополагающей физике света и электромагнитного излучения, из которых состоит наша вселенная.