Видимый свет — это часть электромагнитного спектра, видимая человеческому глазу. Частота видимого света колеблется от примерно 4,3 x 10^14 Гц до 7,5 x 10^14 Гц, что соответствует длинам волн от 700 нм (красный) до 400 нм (фиолетовый). Однако пределы человеческого зрения не полностью совпадают с этими границами. В этой статье будет рассмотрен свет с самой низкой частотой (самой длинной волной), видимый человеком.
Электромагнитный спектр охватывает все частоты электромагнитного излучения. Спектр можно разделить на различные области в зависимости от частоты и длины волны, включая (от высокой к низкой частоте):
Часть видимого света находится между ультрафиолетовым и инфракрасным светом. Она соответствует длинам волн приблизительно от 400 до 700 нанометров. Диапазон частот составляет от примерно 4,3 x 10^14 Гц до 7,5 x 10^14 Гц. Видимый свет можно далее разделить на спектральные цвета:
Диапазоны для видимого света обычно называют 400-700 нм или 430-750 нм. Однако в действительности пределы человеческого зрения не соответствуют в точности этим числам.
Теоретические пределы видимого спектра не совсем соответствуют нашему визуальному восприятию. Это происходит потому, что светочувствительные клетки в наших глазах, известные как колбочки, не реагируют одинаково на все длины волн. Существует три типа колбочек — коротковолновые, средневолновые и длинноволновые. Их пиковая чувствительность примерно соответствует синему, зеленому и красному свету.
За пределами примерно 700 нм наше зрение довольно быстро ухудшается. Это происходит потому, что длинноволновые «красные» колбочки теряют чувствительность в дальнем красном и инфракрасном диапазоне. Однако мы сохраняем некоторую зрительную реакцию ниже 400 нм в ультрафиолете. Коротковолновые «синие» колбочки имеют чувствительность примерно до 350-370 нм.
Следовательно, функциональный предел человеческого зрения не является жесткой границей в 400 или 700 нм. Более точный диапазон был бы около 350-750 нм, немного выходя за пределы обычно упоминаемых границ видимого света.
Что определяет самую низкую частоту или самую длинную длину волны света, видимого человеком? Как уже упоминалось, наши длинноволновые «красные» колбочки довольно быстро теряют чувствительность выше 700 нм. Однако некоторые исследования показали, что мы сохраняем небольшую степень зрительной реакции за пределами 700 нм.
Например, одно исследование показало, что люди способны обнаруживать длины волн до 740–780 нм, когда интенсивность света высока. Хотя реакция слабая, это указывает на то, что наши глаза обладают некоторой чувствительностью в дальней красной части спектра.
При наблюдении тусклого света в условиях адаптации к темноте, например, под звездным небом, чувствительность, по-видимому, распространяется дальше. Длины волн до 820–850 нм могут быть слабо видны в этих условиях. По сути, нижний предел человеческого зрения зависит от интенсивности света.
Основываясь на имеющихся доказательствах, консервативные оценки устанавливают функциональную низкочастотную границу для человеческого зрения около 700–740 нм. Однако при определенных условиях длины волн до 850 нм потенциально могут быть обнаружены. Этот инфракрасный свет буквально находится на грани нашего визуального восприятия.
Хотя практическое человеческое зрение может отсекаться между 700-850 нм, есть способы расширить ваше восприятие за пределы нормальных границ. К ним относятся:
Однако эти эффекты, как правило, слабы и временны. Фундаментальные пределы нашего визуального восприятия ограничены чувствительностью наших фоторецепторных клеток. Разработка постоянного инфракрасного ночного видения потребует дополнения человеческого глаза дополнительными типами рецепторов.
В то время как люди обычно не могут видеть инфракрасное излучение, некоторые другие виды могут. Например:
Наличие фоторецепторов, специализированных для различных частей электромагнитного спектра, позволяет этим видам ощущать окружающую среду способами, недоступными для человека. Каждый вид ограничен своим собственным диапазоном зрения.
На основании имеющихся данных, практическая нижняя граница частоты для человеческого зрения составляет около 700 нм. Это соответствует частоте около 4,3 x 10^14 Гц. У нас очень мало зрительной реакции ниже этого уровня, хотя в некоторых случаях возможно случайное обнаружение длин волн до 850 нм.
Для сравнения, теоретическая граница видимого света обычно определяется как начинающаяся около 400-430 нм. Это соответствует частотам около 7,5-7,9 x 10^14 Гц на верхнем конце видимого спектра. На практике в идеальных условиях мы можем видеть волны длиной до 350 нм в этом диапазоне.
Таким образом, хотя видимый свет обычно определяется как диапазон от 400 до 700 нм, функциональные границы человеческого зрения составляют от 350 до 700/850 нм, а за пределами этого диапазона реакция очень незначительна. Выход за пределы наших биологических ограничений потребует дополнения наших глаз улучшенными фоторецепторами.
Подводя итог, самая низкая частота или самая длинная длина волны видимого света для нормального человеческого зрения составляет около 700 нм, хотя восприятие может иногда сохраняться до 850 нм в некоторых обстоятельствах. Этот инфракрасный край лежит чуть дальше нашего номинального биологического красного предела, но все еще намного меньше того, что могут обнаружить другие виды.
Самая низкая частота электромагнитного излучения, видимого человеческим глазом, соответствует длине волны приблизительно 700 нанометров (в красном диапазоне). Это соответствует частоте около 4,3 x 10^14 Гц. Хотя обычно упоминаемая нижняя граница видимого света составляет 400 нм (7,5 x 10^14 Гц), человеческая зрительная реакция быстро падает после 700 нм. Мы сохраняем некоторую чувствительность примерно до 850 нм при определенных условиях, но не имеем достаточной реакции фоторецепторов ниже этого инфракрасного порога. Другие виды, приспособленные к восприятию определенных частей электромагнитного спектра, могут видеть далеко за пределами человеческого зрения. Но для наших глаз предел низкой частоты восприятия колеблется около 4,3 x 10^14 Гц, прямо на границе между видимым красным и невидимым инфракрасным.