რა არის სინათლე?
ამ მონაკვეთს ცოტა ჩავუღრმავდეთ და განვიხილოთ.
იმისათვის რომ უფრო უკეთ გაიგოთ ეს თემა,წაიკითხეთ:
სინათლე ელექტრომაგნიტური ტალღაა,რომელსაც აგზნებული ატომი თუ მოლეკულა გამოყოფს.
სინათლე ხილული სპექტრის გარდა (ელ.მაგნიტური ტალღის ის ნაწილი,რასაც არჩევს ჩვენი თვალი) შეიცავს : ინფრაწითელ გამოსხივებას,ხილულ გამოსხივებას,ულტრაიისფერს.(თუმცა,ამ ტერმინში მოიაზრებენ რადიოტალღას>ინფრაწითელ გამოსხივება>ხილულ ნაწილი>ულტრაიისფერ >რენტგენის სხივები> და გამა გამოსხივება.)
დავიწყოთ ხილული ნაწილით: ხილული ნაწილი მოთავსებულია 380 -დან 740 ნანომეტრამდე.ადამიანის თვალს ყველაზე მეტი მგრძნობელობა 555 ნანომეტრიან ტალღზე აქვს ,ეს მწვანე ფერია. სპექტრის ხილული მონაკვეთი ატმოსფეროს ზემოქმედებით პრაქტიკულად არ იცვლება.მაგ: სუფთა ჰაერი არ ცვლის ცისფერ ფერის ტალღას,მაგრამ ახდენს მის გავრცელების მომატებას,ამიტომ შუადღის ცა უფრო ცისფერ ფერს იძენს.
თუმცა,ულტრაიისფერ სპექტრში ხედავენ ფუტკრები,ზოგი ფრინველის და მწერების ჯიშები.
ზემოთ სურათზე გახლავთ ნიუტონის პრიზმა(თუ თქვენ მოინდომეთ სხივის დაშლა,გამოგადგებათ ჩვეულებრივი დისკიც კი,იმ „ფერად-ფერად“ ანარეკლს დისკებზე რომ ხედავთ,სწორედაც დაშლილი სინათლეა ტალღებად,ამას სინათლის დეფრაქცია ეწოდება)
საერთო ამ 2-ივე მეთოდს (პრიზმას ან დისკის ზედაპირს)1 აქვს: სხვადასხვა ტალღის მქონე მონაკვეთები სხვადასხვაგვარად გარდატყდება,რაც იწვევს სინათლის „ფერებად“ დაშლას.
წითელი ფერი მეტი ტალღის სიგრძის გამო ნაკლებად გარდატყდება,იისფერი მაქსიმალურად,ვაკუუმში კი მათ თანაბარი სიჩქარე აქვთ,რადგან წინაღობა არ ხვდება.
დაშლილი სინათლე 7 ფერად იყოფა(ადამიანის ტვინს ფერის შესახებ იმპულსი მეტამერიის გზით(განხილული მაქვს "ფერთა აღქმა"-ში) მიეწოდება თვალის რეცეპტორიდან,შესაბამისად ადამიანი ამ ტალღებს შორის არსებულ გარდამავალ ფერებსაც აღიქვამს,ანუ არასპექტრალურ ფერებს) : იისფერი 380—440 ნმ(ნანომეტრი) ,ლურჯი 440—485 ნმ,ცისფერი 485—500 ნმ ,მწვანე 500—565 ნმ ,ყვითელი 565—590ნმ ,ნარინჯისფერი 590—625 ნმ ,წითელი 625—740 ნმ .
პირველად ხილული სინათლის სპექტრის განმარტება ისააკ ნიუტონმა შემოიტანა 1671 წელს,სადაც მან პრიზმით დაშლა სინათლე ფერებად.
არის ასევე აქრომატული ფერები(ლათ: ა -უარყოფაა,ქრომო-ფერი)
მათ მიეკუთვნება შავი და თეთრი.
რატომ?
შავი ფერი ეს არის ყველა სპექტრის ფერები ერთად,თეთრი ფერი კი მისი სრული არეკლვაა.
სინათლეს გააჩნია რამდენიმე მახასიათებელი,რომელიც ფერის აღქმაზე გავლენას ახდენს.
1)სიკაშკაშე
ერთნაირად გაჯერებული ფერები ,რომლებიც იდენტურ ტალღას მიეკუთვნება,განსხვავდებიან ერთმანეთისგან სიკაშკაშის მაჩვენებლით. მაგ:ლურჯი ფერი ნათების შემცირებით შავ ფერს მიეკუთვნება.(ასევე ნებისმიერი ფერი ნათების მაქსიმალური შემცირებისას, უახლოვდება შავ ფერს(თუმცა,ფერის აღქმა სუბიექტური მოვლენაა))
2)სატურაცია(გაჯერება)
სატურაცია არის გარკვეული ფერის ინტენსივობა,ანუ ფერის ვიზუალური განსხვავება მასთან თანასწორ აქრომატულ ფერთან (მაგ:ნაცრისფერი) შედარებით.ფერის გაჯერება შეიძლება იყოს:მდიდარი, ღრმა, ნაკლებად გაჯერებული,მაგ:სატურირებული ფერის მაქსიმუმი ნაცრისფერია.
სატურაციის მაჩვენებელი ერთერთია ამ 3 მაჩვენებლიდან : HSL და HSV.
HSL (Hue, Saturation, Lightness (Intensity))-მოდელი,სადაც ფერის კორდინატი არის:ტონი,სატურაცია,ინტენსივობა(ქვემოთ სურათზე ამ ნაწილებად დაშლილი სურათია)
2 იდენტური ფერი ერთმანეთისგან განსხვავდება სატურაციის მაჩვენებლით,მაგ: თუ მას შევამცირებთ,ცისფერი ფერი ნაცრისფერს უახლოვდება.
HSV(Hue, Saturation, Value) ან HSB (Hue, Saturation, Brightness)
ეს მოდელი შექმნა Pixar ის დამფუძნებელმა,ელვი რეი სმიდტმა 1978 წელს.
ტონის ვარირება ამ მოდელის მიხედვით ხდება 0 დან 360 გრადუსამდე.
ეს მოდელი ასე გამოიყურება:
3)ინტენსივობა( lightness)
ეს არის ფერის სიახლოვე თეთრ ფერთან,რომელიც სუბიექტური ნაწილია ამ მონაკვეთის.
მაგ:თუ ქაღლდზე გამოსახულებას ლამფის შუქზე ვნახავთ,შემდეგ კი მზის სინათლეზე დავაკვირდებით,განსხვავებული იქნება სიკაშკაზე ამ ზედაპირის(სინათლის არეკლვა) და შევადარებთ,მაშინ ინტენსივობა ფერის ერთი და იმავე იქნება.
4)ტონი
ფერის ტონი დგინდება სინათლის განაწილებით ხილულ სპექტრში.ზუსტად ტონი განსაზღვრავს ფერის დასახელებას (მისი სპექტრში განკუთვნილი ადგილის დაკავებით).
ეს არის ფერების ნაკადი(მაგ: თეთრი ფერი ეს ნაკადია სხვადასხვა სპექტრის ფერების ,რის დაშლითაც ვიღებთ შესაბამის შედეგს ნიუტონის პრიზმაზე ),რომლებსაც საერთო წერტილი სპექტრი აქვთ. ნებისმიერი ფერი შეიძლება მივაკუთვნოთ ამა თუ იმ სპექტრის მონაკვეთს,მაგ: როდესაც ტონს შევცვცვლით ლურჯიდან მწვანედ,სპექტრი იცვლება ცისფრით,პირიქით კი იისფრით .
ფერის ტონის ცვლილება მოქმედებს ფერის „სითბოზე“,ამ შთაბეჭდილებას წითელი,ნარინჯისფერი და ყვითელი ფერები იწვევენ,იმიტომ რომ ისინი ცეცხლის ფერებთან ასოცირდებიან; იისფერი,ცისფერი და მწვანე ფერი წ%$&# ფერთან ასოცირდება-შესაბამისად ცივ ტონს მიაკუთვნებენ. არ დაგავიწყდეთ,ფერის სითბური აღქმა სუბიექტური ნაწილია,ამიტომ ადამიანის ფსიქო/ფიზიოლოგიურ თვისებურებებზე,ფერთ შეხამებაზე და სხვა ფაქტორებზეა დამოკიდებული.
ამ სურათზე წითლი ფერი შავ ფინზე უფრო მუქად ჩანს,ვიდრე თეთრზე.
ცოტა ღრმად კი,ეს კოდირებულია თქვენს ქვეცნობიერში(ზიგმუნდ ფროიდი ჩაწერეთ გუგლში და ვრცლად ამოაგდებს მის ნაშრომებს),ქვეცნობიერი ის ადგილია,სადაც ადამიანის ცნობიერება ადარებს მიღებულ ინფორმაციას შაბლონებს(ერთერთი მაგალითი: ეიმსის ოთხია ),თვალსაჩინო კი:
სწორედ ესაა თქვენი ქვეცნობიერება,ჩვენში კოდირებულია ის ,რომ ადამიანის ტვინში არცერთი ცოცხალი არსების სახე არ ასოცირდება ნეგატიურ სახის ფორმასთან,“ ეს ადამიანის სახეა, ე.ი. ეს სახის პოზიტივია“,ასე ხდება ქვეცნობიერში(ვარჯიშით,თუნდაც ამ ვიდეოზე,სახის მოჩვენებითი პოზიტივი ნეგატივად გამოჩნდება(თემას ნაწილობრივ გადავუხვიე,მაგრამ არაუშავს,არაფერი დაგიკარგავთ ,ზოგმა ახალი შეიძინეთ )).
სპექტრის ხილულ ნაწილს არასპექტრალური ფერებიც მიეკუთვნება,რომლებიც სხივის გარდატეხით არ ჩანან.
ალბათ დაგისვამთ კითხვა:რატომაა მცენარეები მწვანე?! პასუხიც ასეთი იქნებოდა: იმიტომ რომ მასში ქლოროფილია და ფოტოსინთეზს ემსახურება. კი,ეს ასეა,მაგრამ მას აკლია რაღაც - სპექტრი.მცენარე იმიტომაა მწვანე,რომ მას ფოტოსინთეზის ეფექტური წარმოება მხოლოდ ლურჯ და წითელ სპექტრში შეუძლია,მწვანე ფერს კი ირეკლავს.
სინათლის გარდატეხა ყოველდღიურობაა,თუნდაც კოვზი წ#$%ან ჭიქაში,ცისარტყელაც(აქ სინათლის დეფრაქცია ხდება ტენიანობის გამო,წ%$&# წვეთების დახმარებით და სინათლეც 7 სპექტრალურ ფერად იშლება)............ განვიხილოთ ულტრაიისფერი სპექტრი
ულტრაიისფერი სხივი სპექტრალურ გრამაზე იისფერი ფერიდან რენტგენის გამოსხივებას შორის მდებარეობს(დასაწყისის სურათი). ტალღის სიგრძე 380 დან 10 ნანომეტრამდეა,ადამიანის თვალი მას ვერ აღიქვამს.დიაპაზონი 3 აქვს: ახლო,საშუალო,შორი.
ეს უხილავი სინათლე ინფრაწითლი სპექტრის აღმოჩენის შემდეგ აღმოაჩინეს,უფრო სწორედ ამან უბიძგა ვილჰელმ რიტერს გამოსხივების ახალი სპექტრი მოკლე ტალღისკენ ეძებნა.1801 წელს მან აღმოაჩინა ,რომ ვერცხლის ქლორიდი(ის მასალა,რისგანაც ფოტოემულსიური შრე მზადდებ(ოდ)ა ფოტოფორზე) უფრო მალე იშლება სინათლის მოქმედებით,უფრო სწრაფად კი უხილავ სინათლეზე. რიტერი და სხვა მეცნიერები იმ აზრამდე მივიდნენ,რომ ეს იყო სპექტრის ულტრაიისფერი ნაწილი.
ალბათ არაერთხელ გინახავთ „ყოფილი“ ფერადი რეკლამები,ბანერები და ა.შ.,რომლებიც გაუფერულებულან მზის სხივებთან მუდმივი კონტაქტისას. ამას ულტრაიისფერი სპექტი ახდენს.
ულტრაიისფერი სხივები საღებავების და პოლიმერების დეგრადაციას(გადაგვარებას) იწვევენ ,რაც ფერის დაკარგვით ვლინდება. მისგან დასაცავად იყენებენ დანამატებს,რომლებიც შთნთქავენ სპექტრის ამ ნაწილს. ულტრაიისფერი სხივების ზემოქმედებას ვერ უძლებენ პოლიპროპილენი,პოლიეთილენი(დასაფასოებელი აპკი და ცელოფნებბი მზადდება),ორგ. მინა ანუ პოლიმეთილმეტაკრილატი(იფშხალება და ადვილად ტყდება)....
ცოტას წავუმედიცინებ: დ ვიტამინის გამომუშვებას უწყობს ხელს,აქვს ბაქტერიებზე და ვირუსებზე დამღუპველი მოქმედება აქვს,ასტერილებენ ამით ოთხებს,ახდენენ დეზინფექციას წ%$&# , რძის და ..... (კვარცის ნათურა ულტრაიისფერ სპექტრში ასხივებს). ასევე მეტალის შედუღების დროსაც ხდება ულტრაიისფერი სხივების გავრცელება,არამარტო ახლო სპექტრში,საშვალოზეც კი,შედეგი თვალთან დაკავშირებული პრობლემებია.
ულტრაიისფერი სხივების ახლო სპექტრი სასარგებლოა ნორმის ფარგლებში,გარუჯვის გადამეტება კი შესაძლოა კანის კიბოთი დამთვრდეს.
ფართოდ იყენებენ ულტრაიისფერ საღებავებს ფულზე თუ ბარათებზე ფალსიფიცირებისგან დასაცავად,არჩვნების დროს თითზე მარკირებისას , კრიმინალისტიკაში სისხლის ლაქეის აღმოსაჩენად სპეციალური რეაგენტის ზემოქმედების შემდეგ ,მაგ:ანილინი,ნინგიდრინი.. ასევე გამოიყენება შარდის აღმოსაჩნად(მასში ფოსფორია და ფლურესცენცია ხდება ამ დროს).
ულტრაიისფერი საღებავებით მარკირებას იყენებენ როგორც ბანკნოტების გაყალბებისგან დასაცავად,ასევე საკმაოდ ეფექტური ტატუირებისთვისაც(ალბათ ამასაც გაყალბებისგან დაცვის გამო ) .
ულტრაიისფერ სპექტრს ასევე მწერების დასაჭერადაც იყენებენ,რადგან ისინი ხედავენ უფრო ულტრაიისფერი სპექტრისკენ სხივებს(მაგ: ისინი ვერ ხედავენ წითელ სხივებს სპექტრიდან,ჩვენ კი ) ინფრაწითლი გამოსხივება:
ინფრაწითელი სხივების აღმოჩენა ეკუთვნის უილიამ გერშელს,რომელიც სინათლის ნაკადებად დაშლილ ხილულ სპექტრს აკვირდებოდა(მზისსხივების გამოკვლევით იყო დაკავებული,იგი ეძებდა მეთოდს სხეულის გახურების შესამცირებლად),მან დაასკვნა რომ,ამ ხილულ სპექტრს მიღმა მდებარე წითელი სხივი უფრო მეტად ახურებდა ობიექტს,ვიდრე სხვა დანარჩენი.
ინფრაწითლი გამოსხივება მდებარეობს ხილული სპექტრის წითელი ფერსა და ზემაღალსიხშირულ(მიკროტალღოვან ) გამოსხივებას შორის(მასში შედის რადიოტალღები).
ინფრაწითელი სპექტრის დიაპაზონი იყოფა:
ახლო 0,75-1,4 მკმ(მიკრომეტრი)
მოკლე 1,4-3 მკმ
საშვალო 3-8 მიკრომეტრი
გრძელ ტალღოვანი ნაწილი 8-15მკმ
შორი 15—1000 მკმ
ეს გრამა უფრო გავრცელებულია,თუმცა სხვაც არსებობს,სადაც ციფრები ვარირებს ამ შუალედში
რის ასევე ISO 20473 სტანდარტის გრამა:
Near Infrared 0.78 - 3 µm (აღნიშვნა)NIR
Mid Infrared 3 - 50 µm MIR
Far Infrared 50 - 1000 µm FIR
ჩვენ ინფრაწითლ გამოსხივებას ვერ აღვიქვამთ,მაგრამ შევიგრძნობთ სითბოს სახით.
ინფრაწითელ გამოსხივებას ასხივებს ნებისმიერი გამთბარი თუ გავარვარებული სხეული.ტალღის სიგრძე დამოკიდებულია სხეულის ტემპერატურაზე,რაც უფრო მაღლია ტემპერატურა,მით უფრო ნაკლები ტალღა აქვს გამომსხივებელ სხეულს.
მაგ:
ამგვარ გავარვარებულ ნაპერწკლებს დაბალი ტალღა აქვთ და გამოსხივების მაღლი ინტენსივობა,ანუ მოკლე სპექტრში,ხილული ნათბისკენ ასხივებენ და ჩვენც ამიტომ აღვიქვამთ.
მეორე მაგალითი უკეთ გასაგებად „ნაჟოვკით“ რკინის გადაჭრაა,აქ ვერ ნახავთ ვერანაირ წითელ ნაპერწკლებს,იმიტომ რომ რკინის ნაწილაკები გრძელ ტალღებში ასხივებენ.
არის ასეთი ტერმინი „აბსოლიტურად შავი სხეული“,რომელიც შთანთქავს ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას ყველა დიაპაზონში და არ ირეკლავს. მაგრამ მას შეუძლია გამოასხივოს ელ. მაგნიტური გამოსხივება სხვადასხვა სიხშირეში .ამ გამოსხივებას ტემპერატურით საზღვრავენ(აბსოლიტურად შავი სხეულის გამოსხივებას კელვინებში საზღვრავენ).
აბსოლიტურად შავი სხეულის თვისებს მზის სისტემაში მზე აკმაყოფილებს.
ინფრაწითელ სხივებს ასხივებს ადამიანიც ... :
აბსოლიტურად შავი სხეულის მიერ ტალღის არეკლვას ალბედო-თი ზომავენ.
მაგ:ალბედო(ალბუს ლათ. თეთრს ნიშნავს) მურის 0,01-ს ტოლია.
ინფრაწითელი სხივების სხვადასხვა გამოყენების სფერო აქვთ:
ისინი ღრმად აღწევენ სხეულში და ფიზიოთრაპიისთვის გამოიყენება.
იყენებენ საკვები პროდუქტების სტერილიზაციისთვის
ფულის ფალსიფიცირებისგან დაცვა
მისი მავნე ზემოქმედებაა: დამწვრობა,თვალის ბადურის დაზიანება(ეს იმ დიდი დაუდევრობის შემთხვევაში,თუ ინფრაწითლ ფოტოს იღებთ და ცნობისმოყვარეობის გამო ამ ლინზიდან მზეს შეხედეთ(ეს ლინზა ბლოკავს ხილულ სპექტრს და შავია)).
ეს თემა არის იმ უზარმაზარი საინტერესო ინფორმაციის მონაკვეთი,ამიტომ,არ დასჯერდეთ მხოლოდ ამას თუ გინდათ რომ განვითარდეთ.
