[Źródło obrazu nagłówka: Lasvu – stock.adobe.com]
Co to jest światło?
Światło to promieniowanie elektromagnetyczne, które jest widoczne dla ludzkiego oka. Poniżej przedstawiamy informacje na temat światła i jego ważnych właściwości, takich jak długość fali.
1. Jak działa światło?
Światło jest rodzajem promieniowania elektromagnetycznego i przemieszcza się w postaci fal. Fale świetlne o długości od około 390 do 760 nanometrów są widoczne dla ludzi. Ten zakres długości fal znajduje się zatem pomiędzy krótkofalowym promieniowaniem UV i długofalowym promieniowaniem podczerwonym, z których żadne nie jest postrzegane przez ludzkie oko.
Naturalne i sztuczne źródła światła emitują fale świetlne, które są odbijane przez obiekty. Różne receptory światła współpracują ze sobą w siatkówce oka, tworząc obraz: Tak zwane pręciki przetwarzają informacje o jasności, podczas gdy czopki są odpowiedzialne za postrzeganie kolorów. Kolor widzianego światła zależy od odpowiedniej długości fali.
Słońce jest najważniejszym naturalnym źródłem światła – tęcza jest dobrze znanym zjawiskiem załamania światła. [Źródło: Pellinni – stock.adobe.com]
- Światło jest promieniowaniem elektromagnetycznym, które rozchodzi się w postaci fal.
- Fale o długości od około 390 do 760 nanometrów są widzialne dla ludzi.
- Kolor światła zależy od długości fali: Światło krótkofalowe wydaje się fioletowe lub niebieskie, światło długofalowe wydaje się czerwone.
- Światło oddziałuje między innymi na rytm snu i czuwania, przez co jego niedobór może mieć negatywny wpływ na nasze samopoczucie.
2. Model falowy i model cząsteczkowy
Światło można opisać jako falę i jako cząstkę, dlatego w fizyce stosuje się różne modele do wyjaśnienia jego właściwości. W fizyce kwantowej mówimy o dwoistości falowo-cząsteczkowej światła:
- W modelu falowym światło jest traktowane jako fala elektromagnetyczna, która wyraża się w długościach i częstotliwościach fal. Dzięki temu można badać i wyjaśniać zjawiska takie jak interferencja (= superpozycja fal) i polaryzacja (kierunek oscylacji).
- W modelu cząsteczkowym, z drugiej strony, światło jest rozumiane jako strumień cząsteczek. Cząstki światła lub fotony przekazują energię w postaci kwantów.
3. Długość fali i barwa światła
Odpowiednia długość fali światła określa jego kolor: Światło krótkofalowe wydaje się fioletowe lub niebieskie, podczas gdy promieniowanie długofalowe jest postrzegane jako odcień czerwieni. Mieszanina wszystkich widzialnych kolorów daje białe światło, ale dokładna percepcja barwy zależy również od temperatury barwowej. Jest ona mierzona w kelwinach i dostarcza informacji o tym, czy oświetlenie jest postrzegane jako ciepłe (wysoki czerwony składnik światła) czy chłodne.
Ważne: Poszczególne kolory spektralne są widoczne tylko wtedy, gdy np. użyje się pryzmatu do rozbicia światła białego na jego składowe.
Kolor i długość fali światła
| Kolor spektralny | Długość fali w nanometrach |
|---|---|
| Fioletowy | 380-430 nm |
| Niebieski | 430-490 nm |
| Zielony | 490-570 nm |
| Żółty | 570-600 nm |
| Pomarańczowy | 600-640 nm |
| Czerwony | 640-780 nm |
Powyższe kolory widmowe są również znane jako kolory tęczy. Załamanie światła** jest odpowiedzialne za zjawisko tęczy: Krople deszczu działają jak pryzmat, który rozbija białe światło słoneczne na kolory widmowe.
4. Promieniowanie podczerwone i UV
Promieniowanie widzialne stanowi jedynie niewielką część widma elektromagnetycznego: Światło podczerwone i światło UV nie mogą być postrzegane przez ludzkie oko. Mimo to oba rodzaje promieniowania świetlnego oferują szczególne możliwości zastosowania.
- Światło podczerwone (IR)** leży w zakresie długości fali ponad 670 nanometrów, a zatem poza czerwonym kolorem widmowym. Jest ono wykorzystywane między innymi w technice grzewczej i astronomii. Na użytek domowy szczególnie popularne są lampy na podczerwień jako lampy grzewcze. Terapeutycznie skuteczne promieniowanie podczerwone (promieniowanie IR-A) ma długość fali od 780 do 1400 nanometrów. Stymuluje krążenie krwi, co poprawia dostarczanie tlenu do komórek ciała. Ciepło może rozluźniać mięśnie, łagodzić skurcze i uśmierzać ból. Możliwe jest również działanie przeciwzapalne, ponieważ w trakcie naświetlania usuwane są produkty przemiany materii.
- Z kolei krótkofalowe promieniowanie ultrafioletowe (światło UV) ma długość fali mniejszą niż 390 nanometrów. Dlatego też ogranicza ono fioletowy koniec światła widzialnego. Promieniowanie UV jest wykorzystywane na przykład do dezynfekcji powierzchni i wody.
- Tak zwane lampy światła dziennego imitują światło słoneczne, zapewniając szczególnie jasne sztuczne oświetlenie, ale nie emitują promieniowania UV. Wpływają one pozytywnie na samopoczucie i naturalny rytm snu i czuwania: W miesiącach o niskim poziomie oświetlenia wspierają wewnętrzny zegar i pomagają zwalczać zmęczenie i apatię. Dlatego są one również stosowane jako urządzenia terapeutyczne w przypadku depresji zimowej.
5. Często zadawane pytania
Jak wygląda zjawisko załamania światła?
Zjawisko to występuje, gdy światło przechodzi z jednego medium do drugiego, które ma różną gęstość optyczną. Powszechnie znanym przykładem jest załamanie promieni świetlnych, gdy uderzają one w wodę, tworząc tęczę.
Czym są pręciki w siatkówce oka?
Pręciki to wrażliwe na działanie światła komórki w siatkówce oka. Przetwarzają one informacje o jasności i umożliwiają nam między innymi widzenie w półmroku. Natomiast tak zwane czopki są odpowiedzialne za postrzeganie kolorów.
Jaka jest prędkość światła?
Prędkość światła w próżni wynosi około 299 792 kilometrów na sekundę i jest podstawową stałą w fizyce.
W jaki sposób światło i szczególna teoria względności są ze sobą powiązane?
Szczególna teoria względności Alberta Einsteina opisuje, między innymi, prawa fizyki w odniesieniu do prędkości światła. Wynika z niej, że prędkość światła jest stała dla wszystkich obserwatorów.
Co oznacza rok świetlny?
Rok świetlny to odległość, którą światło pokonuje w ciągu jednego roku i wynosi około 9,46 biliona kilometrów. Lata świetlne są używane w astronomii do pomiaru dużych odległości.