Свет — это форма электромагнитного излучения, видимого человеческим глазом. Длины волн видимого света находятся в диапазоне от примерно 380 нанометров (фиолетовый) до примерно 740 нм (красный). Красный свет имеет самую длинную длину волны в этом диапазоне, поэтому он находится в длинноволновом конце видимого спектра.
Чтобы понять, почему красный цвет является самой длинной видимой длиной волны, нам сначала нужно немного разобраться в электромагнитном спектре. Электромагнитный спектр охватывает все типы электромагнитного излучения, от радиоволн до гамма-лучей. Его можно разделить на различные регионы в зависимости от длины волны и частоты, включая (от длинноволновых до коротковолновых):
Видимый свет составляет лишь небольшую часть полного электромагнитного спектра. Его длины волн находятся в диапазоне примерно 380-740 нм. Видимый спектр выглядит примерно так:
| Цвет | Диапазон длин волн (нм) |
|---|---|
| Фиолетовый | 380-450 |
| Синий | 450-495 |
| Зеленый | 495-570 |
| Желтый | 570-590 |
| Оранжевый | 590-620 |
| Красный | 620-740 |
Как вы можете видеть, красный свет имеет самый длинный диапазон длин волн в видимом спектре, расположенный в диапазоне 620-740 нм. Фиолетовый и синий свет имеют более короткие длины волн, в то время как зеленый, желтый и оранжевый попадают в середину.
Чтобы понять, почему красный цвет имеет самую длинную длину волны, нам нужно поговорить о связи между длиной волны и частотой. Длина волны — это расстояние между последовательными пиками или впадинами в световой волне. Частота измеряет, сколько волн проходит данную точку за единицу времени. Длина волны и частота обратно пропорциональны друг другу через скорость света:
Скорость света = Длина волны x Частота
Поскольку скорость света остается постоянной и составляет около 3 x 108 м/с, с увеличением длины волны частота должна уменьшаться, и наоборот. Свет с большей длиной волны, такой как красный, имеет более низкую частоту, чем свет с меньшей длиной волны, такой как фиолетовый или синий.
Когда белый свет проходит через призму, разные длины волн разделяются на радужный спектр. Это разделение происходит потому, что разные длины волн преломляются немного по-разному при прохождении через призму, явление, называемое дисперсией. Фиолетовый свет преломляется больше всего, а красный — меньше всего. Результатом является видимый спектр света с красным на одном конце и фиолетовым на другом.
Порядок цветов в радуге дает нам еще один способ увидеть, что красный имеет самую длинную длину волны. Если мы вспомним аббревиатуру ROYGBIV, цвета варьируются от длинноволнового (красный) до коротковолнового (фиолетовый). Красный цвет находится в длинноволновой части видимого спектра с низкой частотой, а фиолетовый — в коротковолновой части с высокой частотой.
Возможно, вам интересно, почему свет с большей длиной волны преломляется меньше, чем свет с меньшей длиной волны, когда он проходит через призму. Эта связь вытекает из волновой природы света. Когда световые волны проходят через призму, они взаимодействуют с атомами в материале. Свет с более высокой частотой совершает больше колебаний в единицу времени, что позволяет ему взаимодействовать сильнее. Это более сильное взаимодействие приводит к большему изгибу волны. Свет с более низкой частотой и большей длиной волны колеблется реже, поэтому он меньше взаимодействует и меньше преломляется.
Тот факт, что красный свет имеет большую длину волны, чем другие цвета, имеет некоторые последствия для реального мира:
В целом, свет с большей длиной волны имеет другие свойства, чем свет с меньшей длиной волны:
| Более длинная волна | Более короткая волна |
|---|---|
| – Более низкая частота | – Более высокая частота |
| – Меньше энергии | – Больше энергии |
| – Меньше изгибается | – Изгибается сильнее |
| – Рассеивается слабее | – Рассеивается сильнее |
| – Менее повреждающий живую ткань | – Более повреждающий живую ткань |
Эти различные свойства являются результатом обратной зависимости между длиной волны и частотой. Более короткие длины волн упаковывают энергию в большее количество волн в секунду, что дает им более высокую частоту и энергию. Более длинные длины волн распределяют энергию по меньшему количеству волн, что приводит к более низкой частоте и энергии.
Подводя итог, красный находится в длинноволновом конце спектра видимого света, в диапазоне примерно от 620 до 740 нм. Его большая длина волны соответствует более низкой частоте, чем у других цветов. Когда белый свет рассеивается в радужный спектр, красный изгибается меньше всего из-за своей большей длины волны. Длинноволновый красный цвет также имеет тенденцию рассеиваться меньше, иметь меньшую энергию и наносить меньший ущерб, чем высокочастотный, коротковолновый фиолетовый и синий свет. Так что в следующий раз, когда вы увидите красный закат, подумайте, почему красный цвет находится на длинном, низкоэнергетическом конце видимой радуги.