Svetloba in barve -1. del. Kaj je svetloba? | Satcitananda – Inštrukcije Riki

Svetloba in barve -1. del. Kaj je svetloba?

Kaj je svetloba? Kako dojemamo in ustvarjamo barve? Kaj je črno telo in kako seva? Kaj so svetila (naravna in umetna). Kaj so varčne žarnice in kako jih izbiramo?

Kaj je svetloba?

Svetloba je elektromagnetno valovanje.

Svetlobo določa:

  • Svetlobni tok ali svetlobna moč in gostota svetlobnega toka
  • Frekvenca (za enobarvno svetlobo) ali frekvenčni spekter (večbarvna svetloba)

Frekvenca in valovna dolžina sta med sabo povezani z enačbo:

\nu=\frac{c}{\lambda}

kjer je:

  • frekvenca

\nu\,[\text{Hz=s}^{-1}]; \text{      1 THz=10}^{12}\,\text {Hz}.

  • valovna dolžina

\lambda\,\text{[m]}; \text{      1nm=10}^{-9}\,\text{m}

  • c je hitrost svetlobe

c=2,9979\,10^{8}\,\text{m/s}

Hitrost svetlobe je odvisna od sredstva (zrak, voda, steklo itd). Kolikokrat hitreje potuje svetloba v vakuumu kot v sredstvu nam pove lomni količnik sredstva n. Voda ima npr. lomni količnik n=1,33, steklo n = 1,51, lomni količnik zraka je približno 1.

Svetloba, ki jo zaznava človeško oko ima v vakuumu (ali zraku) valovno dolžino med 380 nm (vijolična svetloba) in 750nm (rdeča svetloba). To ustreza frekvenčnemu pasu 400 THz do 789 THz.

Frekvenčni pas vidne svetloba je torej manjši od oktave. (Za primerjavo: zvok, ki ga slišimo ima frekvenčni obseg približno devet oktav (oktava je dvakratna frekvenca).

Svetloba je lahko enobarvna (monokromatska, svetloba z eno samo valovno dolžine) ali večbarvna (multikromatska). Primer enobarvne svetlobe je svetloba, ki jo oddaja laser.

Multikromatski spekter sevane svetlobe je lahko diskreten (svetilo seva več posameznih frekvenc) ali pa zvezen (svetilo seva vse frekvence oz. valovne dolžine v opazovanem frekvenčnem pasu). Sonce, žarnica na volframovo nitko, sveča, itd (poljubno črno telo) seva svetlobo z zveznim spektrom; fluorescenčna in svetila in svetleče diode (LED) pa večinoma diskretni spekter.

Sonce kot izvir svetlobe

Najpomembnejši izvor svetlobe je sonce. Na sončno svetlobo se je prilagodilo večina živih bitij na planetu Zemlja. Svetlobe ne potrebujemo samo za vid. V organizmu sproži niz procesov, ki omogočajo ugodno psihično in fizično počutje, zbranost in ustvarjalnost. Vsakdo lahko potrdi, da se v svetlem poletnem dnevu mnogo bolje počuti kot v jesenski sivini. Pomanjkanje sončne svetlobe lahko vodi v manjšo koncentracijo, nesposobnost psihičnih aktivnosti in v depresijo. Tudi, ko si pomagamo z umetnim svetilom kot nadomestkom naravne svetlobe, naj bo ta svetloba čim bolj podobna sončni svetlobi.

Druge vrste je ambientna svetloba, ki ustvarja določeno vzdušje ob počitku in zabavi.

Spekter bele dnevne svetlobe je zvezen, frekvenčni pas je med 400 in 789 THz. Uravnoteženo vsoto vseh barvnih komponent (frekvenc, valovnih dolžin), ki jih oddaja sonce, prepozna oko kot belo svetlobo.

opticna_prizma-1

 

Barvni spekter sončne svetlobe lahko razčlenimo s pomočjo optične prizme. Bela svetloba vstopa v optično prizmo in se lomi na meji zrak steklo in steklo zrak kot kaže slika. Lomni količnik stekla je odvisen od barve (valovne dolžine) svetlobe. Žarek izstopa iz prizme pod različnimi koti, odvisno od barve.

V izstopajočemu žarku niso zajete vse barve, ki jih zaznava človeško oko. Oko namreč zaznava tudi vsoto dveh ali več žarkov različnih valovnih dolžin kot novo barvo.

Na spodnji sliki so barvam dodani podatki o valovnih dolžinah:

soncni_spekter2

Spekter, ki ga seva sonce (seva zunanji sloj sonca, imenovan fotosfera) je približno enak spektru, ki ga seva črno telo na temperaturi 5500 K. Oblika spektra sončne svetlobe je zelo dobro prilagojena spektralni občutljivosti človeškega očesa, saj je vrh spektra ravno na področju valovnih dolžin vidne svetlobe. Desni del spektra je nevidna svetloba: infrardeče sevanje (IR), to je toplotno sevanje, levi del pa ultravijolično sevanje.

 

spekter-sonca1
 

Vidimo, da le del celotnega spektra sonca predstavlja vidna svetloba. Kasneje bomo izračunali, da predstavlja vidna svetloba 43% spektra, ki ga oddaja sonce. Ta odstotek se manjša, če je sevalna temperatura črnega telesa nižja od 5500 K. Videli bomo, da je v primeru sevanja volframove nitke v klasični žarnici (2800 K), delež vidne svetlobe le približno 8%. Večina energije klasične žarnice gre v toploto.