Εφαρμογές και χαρακτηριστικά του ορατού φωτός και της ακτινοβολίας. Ορατή ακτινοβολία: εφαρμογή στην ιατρική και στη ζωή, πηγές, ιδιότητες, από ποιον και πότε ανακαλύφθηκε Εύρος ορατού μήκους κύματος

Αντιστοιχεί σε κάποια μονοχρωματική ακτινοβολία. Αποχρώσεις όπως το ροζ, το μπεζ ή το μοβ σχηματίζονται μόνο ως αποτέλεσμα της ανάμειξης αρκετών μονοχρωματικών ακτινοβολιών διαφορετικών μηκών κύματος.

Η ορατή ακτινοβολία πέφτει επίσης στο «οπτικό παράθυρο», μια περιοχή του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που πρακτικά δεν απορροφάται από την ατμόσφαιρα της γης. Ο καθαρός αέρας διασκορπίζει το μπλε φως πολύ πιο έντονα από το φως με μεγαλύτερα μήκη κύματος (προς την κόκκινη πλευρά του φάσματος), έτσι ο μεσημεριανός ουρανός φαίνεται μπλε.

Πολλά είδη ζώων είναι ικανά να δουν ακτινοβολία που δεν είναι ορατή με το ανθρώπινο μάτι, δηλαδή δεν βρίσκεται στην ορατή περιοχή. Για παράδειγμα, οι μέλισσες και πολλά άλλα έντομα βλέπουν φως στην περιοχή υπεριώδους ακτινοβολίας, που τις βοηθά να βρίσκουν νέκταρ στα λουλούδια. Τα φυτά που επικονιάζονται από έντομα βρίσκονται σε πιο ευνοϊκή θέση από την άποψη της αναπαραγωγής εάν είναι φωτεινά στο υπεριώδες φάσμα. Τα πουλιά μπορούν επίσης να δουν την υπεριώδη ακτινοβολία (300-400 nm) και ορισμένα είδη έχουν ακόμη και σημάδια στο φτέρωμά τους για να προσελκύσουν έναν σύντροφο, ορατά μόνο στο υπεριώδες φως.

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

1 / 5

✪ Υπέρυθρο φως: πέρα ​​από το ορατό

✪ Ορατή ακτινοβολία

✪ Διθλάση (ορατό φως)

✪ Σχετικά με το ορατό και το αόρατο

✪ Φωτεινότητα και φωσφορισμός

Υπότιτλοι

Η ανθρωπότητα πάντα έλκονταν από τον νυχτερινό ουρανό. Ζωγραφίσαμε τα αστέρια, ακολουθήσαμε τους πλανήτες, είδαμε σημάδια και προβλέψεις σε ουράνια αντικείμενα. Αλλά υπάρχουν ακόμα τόσα πολλά άγνωστα στο Σύμπαν. Τεράστιες αποστάσεις μας χωρίζουν από αντικείμενα που θα μας βοηθούσαν να βρούμε απαντήσεις στα πιο σημαντικά ερωτήματα: Πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες; Πώς εμφανίστηκαν τα αστέρια και οι πλανήτες; Οι άλλοι πλανήτες έχουν συνθήκες κατάλληλες για ζωή; Για να αναπτύξουμε και να δοκιμάσουμε τις θεωρίες μας, πρέπει να γνωρίζουμε τι συμβαίνει στο διάστημα. Γι' αυτό δημιουργούμε συσκευές για να μας βοηθήσουν να βλέπουμε περισσότερα. Γίνονται όλο και πιο μαζικοί. Όλα είναι πιο δυνατά. Όλα είναι πιο τέλεια. Με τον καιρό, οι αστρονόμοι σταμάτησαν να βασίζονται αποκλειστικά στο φως ορατό με γυμνό μάτι. Όταν κοιτάτε τον κόσμο γύρω σας, βλέπετε αυτό που ονομάζεται «ορατό φως». Αλλά το ορατό φως είναι μόνο μια μορφή ακτινοβολίας. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι ακτινοβολίας στο Σύμπαν. Είναι παντού. Το σώμα μας έχει μάθει να αντιλαμβάνεται το ορατό φως μέσα από τα μάτια μας. Αλλά έχει μάθει επίσης να αισθάνεται έναν άλλο τύπο ακτινοβολίας που ονομάζεται υπέρυθρο φως. Το σώμα μας το νιώθει σαν ζεστασιά. Αυτή η υπέρυθρη ακτινοβολία ανακαλύφθηκε από τον αστρονόμο Frederick William Herschel. Ο Χέρσελ ήξερε ότι ένα πρίσμα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να διαχωρίσει το λευκό φως σε διαφορετικά χρώματα. Ήθελε να μάθει αν διαφορετικά χρώματα έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες. Και αποδείχθηκε ότι έχουν! Στη συνέχεια όμως ο Χέρσελ μέτρησε τη θερμοκρασία του κενού χώρου δίπλα στο κόκκινο χρώμα. Δεν φαινόταν φως, αλλά η θερμοκρασία είχε ανέβει. Έτσι ο Χέρσελ ανακάλυψε την αόρατη υπέρυθρη ακτινοβολία. Τώρα η ανθρωπότητα γνωρίζει ότι υπάρχουν είδη ακτινοβολίας αόρατα στο μάτι. Θα μπορούσαν να είναι οπουδήποτε. Παντού γύρω μας. Πόσοι είναι εκεί; Γιατί υπάρχουν; Τι κρύβουν; Φυσικά έπρεπε να μάθουμε. Η ενέργεια που ταξιδεύει στο Σύμπαν με τη μορφή κυμάτων ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ολόκληρο το φάσμα των μελετών, από τις ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας έως τα ραδιοκύματα χαμηλής ενέργειας, ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Τα μάτια μας ανιχνεύουν μόνο ορατό φως, αλλά μπορούμε να δημιουργήσουμε συσκευές όπως κάμερες υπερύθρων για να δούμε άλλους τύπους ακτινοβολίας. Αυτά τα τεχνητά «μάτια» βλέπουν αόρατο φως για εμάς και το μετατρέπουν σε εικόνα κατανοητή στα μάτια μας. Τα αντικείμενα μπορούν να εκπέμπουν διαφορετικούς τύπους ακτινοβολίας. Παρατηρώντας το πλήρες φάσμα ενός αντικειμένου, μπορούμε να δούμε την πραγματική εικόνα του αντικειμένου. Όταν κατευθύνουμε τέτοιες συσκευές στον ουρανό, αποκαλύπτουν το διάστημα σε όλο του το μεγαλείο. Όταν κοιτάμε τον νυχτερινό ουρανό, βλέπουμε αστέρια και πλανήτες, γαλαξίες και νεφελώματα μόνο στο ορατό φως. Αλλά αν μπορούσαμε να διακρίνουμε το υπέρυθρο φως, ο ουρανός θα φαινόταν εντελώς διαφορετικός. Πρώτον, μεγάλα μήκη κύματος υπέρυθρου φωτός μπορούν να περάσουν μέσα από σύννεφα αερίου και σκόνης. Μικρότερα μήκη κύματος ορατού φωτός μπλοκάρονται ή διασκορπίζονται όταν περνούν μέσα από τέτοιες συστάδες σωματιδίων. Αποδεικνύεται ότι παρατηρώντας το υπέρυθρο φως, μπορούμε να δούμε αντικείμενα που εκπέμπουν θερμότητα ακόμη και μέσα από σύννεφα αερίου και σκόνης. Όπως αυτό το νεοσύστατο αστέρι, για παράδειγμα. Τα αντικείμενα που δεν εκπέμπουν ορατό φως από μόνα τους, όπως οι πλανήτες, μπορεί να είναι αρκετά ζεστά ώστε να εκπέμπουν υπέρυθρο φως, επιτρέποντάς μας να τα παρατηρήσουμε. Και παρακολουθώντας πώς το υπέρυθρο φως του άστρου περνά μέσα από την ατμόσφαιρα, μπορούμε να μελετήσουμε τη χημική σύνθεση του πλανήτη. Η ουρά σκόνης που αφήνουν πίσω οι μακρινοί πλανήτες καθώς σχηματίζονται εκπέμπει επίσης υπέρυθρο φως, βοηθώντας μας να καταλάβουμε πώς γεννιούνται νέοι πλανήτες. Έτσι, το υπέρυθρο φως μας βοηθά να βλέπουμε κοντινά αντικείμενα. Αλλά εκτός από αυτό, μπορεί να μας πει για το πώς εμφανίστηκαν τα πρώτα αντικείμενα στο Σύμπαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Φανταστείτε ότι στέλνετε ένα γράμμα στη Γη από έναν γαλαξία δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Θα πάρει απίστευτα πολύ χρόνο! Και όταν τελικά φτάσει, όποιος το διαβάσει θα μάθει νέα δισεκατομμυρίων ετών. Το φως από τα πρώτα αστέρια που σχηματίστηκαν στο νεαρό Σύμπαν συμπεριφέρεται ακριβώς με τον ίδιο τρόπο. Αφήνει τα αστέρια πριν από πολλά χρόνια και ταξιδεύει στο διάστημα, καλύπτοντας γιγαντιαίες αποστάσεις μεταξύ των γαλαξιών. Αν μπορούσαμε να το δούμε, θα βλέπαμε τους γαλαξίες όπως ήταν στο πρώιμο Σύμπαν. Αποδεικνύεται ότι μπορούσαμε να δούμε το παρελθόν! Αλλά, δυστυχώς, δεν μπορούμε να το δούμε. Γιατί; Γιατί το Σύμπαν διαστέλλεται. Καθώς το φως ταξιδεύει μέσα στο διάστημα, τεντώνεται από αυτή τη διαστολή. Τα πρώτα αστέρια έλαμψαν κυρίως στο ορατό και υπεριώδες φάσμα, αλλά το τέντωμα άλλαξε το μήκος κύματος του φωτός, μετατρέποντάς το σε υπέρυθρο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «κόκκινη μετατόπιση». Ο μόνος τρόπος για να δούμε το φως των μακρινών αστεριών που φτάνουν σε εμάς είναι να αναζητήσουμε πολύ αμυδρό υπέρυθρο φως. Με τη συλλογή του, μπορούμε να αναδημιουργήσουμε εικόνες των πρώτων γαλαξιών που εμφανίστηκαν στο Σύμπαν. Παρατηρώντας τη γέννηση των πρώτων αστεριών και γαλαξιών, εμβαθύνουμε τις γνώσεις μας για το πώς σχηματίστηκε το Σύμπαν μας. Πώς πήγε το Σύμπαν από τα πρώτα αστραφτερά αστέρια στα σμήνη δισεκατομμυρίων αστεριών που βλέπουμε τώρα. Τι μαθαίνουμε για το πώς μεγάλωσαν και εξελίχθηκαν οι γαλαξίες; Πώς το χάος του πρώιμου Σύμπαντος απέκτησε τάξη και δομή; Η NASA κατασκευάζει επί του παρόντος το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Με έναν τεράστιο καθρέφτη ικανό να συλλέγει υπέρυθρο φως και μια τροχιά πολύ πίσω από τη Σελήνη, ο Webb θα μας επιτρέψει να δούμε το διάστημα όπως δεν έχουμε ξαναδεί. Ο Webb θα αναζητήσει σημάδια νερού σε πλανήτες που περιφέρονται γύρω από άλλα αστέρια. Θα τραβήξουμε φωτογραφίες από τη βρεφική ηλικία του Σύμπαντος μας. Θα δείτε αστέρια και πλανητικά συστήματα κρυμμένα σε κουκούλια σκόνης. Θα μπορέσει να βρει απαντήσεις στα πιο σημαντικά ερωτήματα του Σύμπαντος και, ίσως, ακόμη και σε εκείνα που δεν είχαμε ακόμη χρόνο να ρωτήσουμε. Απαντήσεις που μας κρύβονται με τη μορφή υπέρυθρου φωτός. Το μόνο που έχουμε να κάνουμε είναι να παρακολουθούμε. [ Infrared Light: Beyond the Visible ] [ Principles of the James Webb Telescope ] Μετάφραση και υπότιτλοι: astronomyday.ru

Ιστορία

Οι πρώτες εξηγήσεις για τα αίτια της εμφάνισης του φάσματος της ορατής ακτινοβολίας δόθηκαν από τον Ισαάκ Νεύτωνα στο βιβλίο του «Optics» και τον Johann Goethe στο έργο του «The Theory of Colors», αλλά ακόμη και πριν από αυτά, ο Roger Bacon παρατήρησε το οπτικό φάσμα. σε ένα ποτήρι νερό. Μόλις τέσσερις αιώνες αργότερα, ο Νεύτων ανακάλυψε τη διασπορά του φωτός στα πρίσματα.

Ο Νεύτων ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη λέξη φάσμα (Λατινικό φάσμα - όραση, εμφάνιση) σε έντυπη μορφή το 1671, περιγράφοντας τα οπτικά του πειράματα. Ανακάλυψε ότι όταν μια δέσμη φωτός χτυπά την επιφάνεια ενός γυάλινου πρίσματος υπό γωνία ως προς την επιφάνεια, ένα μέρος του φωτός ανακλάται και ένα μέρος περνά μέσα από το γυαλί, σχηματίζοντας πολύχρωμες ρίγες. Ο επιστήμονας πρότεινε ότι το φως αποτελείται από ένα ρεύμα σωματιδίων (σωματίδια) διαφορετικών χρωμάτων και ότι σωματίδια διαφορετικών χρωμάτων κινούνται σε ένα διαφανές μέσο με διαφορετικές ταχύτητες. Σύμφωνα με την υπόθεσή του, το κόκκινο φως κινούνταν πιο γρήγορα από το βιολετί, και ως εκ τούτου η κόκκινη δέσμη δεν εκτρέπονταν από το πρίσμα όσο το ιώδες. Εξαιτίας αυτού, προέκυψε ένα ορατό φάσμα χρωμάτων.

Ο Νεύτωνας χώρισε το φως σε επτά χρώματα: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί και βιολετί. Επέλεξε τον αριθμό επτά από την πεποίθηση (που προέρχεται από τους αρχαίους Έλληνες σοφιστές) ότι υπήρχε σύνδεση μεταξύ χρωμάτων, μουσικών νότων, αντικειμένων στο ηλιακό σύστημα και ημερών της εβδομάδας. Το ανθρώπινο μάτι είναι σχετικά ευαίσθητο στις συχνότητες indigo, έτσι μερικοί άνθρωποι δεν μπορούν να το ξεχωρίσουν από το μπλε ή το ιώδες. Ως εκ τούτου, μετά τον Νεύτωνα, προτάθηκε συχνά ότι το λουλακί δεν πρέπει να θεωρείται ανεξάρτητο χρώμα, αλλά μόνο μια απόχρωση του βιολετί ή του μπλε (ωστόσο, εξακολουθεί να περιλαμβάνεται στο φάσμα στη δυτική παράδοση). Στη ρωσική παράδοση, το indigo αντιστοιχεί στο μπλε χρώμα.

Χρώμα	Εύρος μήκους κύματος, nm	Εύρος συχνότητας, THz	Εύρος ενέργειας φωτονίων, eV
Βιολέτα	≤450	≥667	≥2,75
Μπλε	450-480	625-667	2,58-2,75
Μπλε πράσινο	480-510	588-625	2,43-2,58
Πράσινος	510-550	545-588	2,25-2,43
Κίτρινο πράσινο	550-570	526-545	2,17-2,25
Κίτρινος	570-590	508-526	2,10-2,17
Πορτοκάλι	590-630	476-508	1,97-2,10
το κόκκινο	≥630	≤476	≤1,97

Τα όρια του εύρους που υποδεικνύονται στον πίνακα είναι στην πραγματικότητα υπό όρους, τα χρώματα μεταβάλλονται ομαλά το ένα στο άλλο και η θέση των ορίων μεταξύ τους ορατά στον παρατηρητή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες παρατήρησης.

Η ορατή ακτινοβολία είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που γίνονται αντιληπτά από το ανθρώπινο μάτι, τα οποία καταλαμβάνουν μια περιοχή του φάσματος με μήκη κύματος από περίπου 380 (ιώδες) έως 780 nm (κόκκινο). Τέτοια κύματα καταλαμβάνουν το εύρος συχνοτήτων από 400 έως 790 terahertz. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με αυτά τα μήκη κύματος ονομάζεται επίσης ορατό φως, ή απλά φως (με τη στενή έννοια της λέξης). Το ανθρώπινο μάτι έχει τη μεγαλύτερη ευαισθησία στο φως στην περιοχή των 555 nm (540 THz), στο πράσινο τμήμα του φάσματος.

Η ορατή ακτινοβολία πέφτει επίσης στο «οπτικό παράθυρο», μια περιοχή του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που πρακτικά δεν απορροφάται από την ατμόσφαιρα της γης. Ο καθαρός αέρας διασκορπίζει το μπλε φως κάπως περισσότερο από το φως με μεγαλύτερα μήκη κύματος (προς το κόκκινο άκρο του φάσματος), οπότε ο μεσημεριανός ουρανός φαίνεται μπλε.

Πολλά είδη ζώων είναι ικανά να δουν ακτινοβολία που δεν είναι ορατή με το ανθρώπινο μάτι, δηλαδή δεν βρίσκεται στην ορατή περιοχή. Για παράδειγμα, οι μέλισσες και πολλά άλλα έντομα βλέπουν φως στην περιοχή υπεριώδους ακτινοβολίας, που τις βοηθά να βρίσκουν νέκταρ στα λουλούδια. Τα φυτά που επικονιάζονται από έντομα βρίσκονται σε πιο ευνοϊκή θέση από την άποψη της αναπαραγωγής εάν είναι φωτεινά στο υπεριώδες φάσμα. Τα πουλιά μπορούν επίσης να δουν την υπεριώδη ακτινοβολία (300-400 nm) και ορισμένα είδη έχουν ακόμη και σημάδια στο φτέρωμά τους για να προσελκύσουν έναν σύντροφο, ορατά μόνο στο υπεριώδες φως.

Οι πρώτες εξηγήσεις για το φάσμα της ορατής ακτινοβολίας δόθηκαν από τον Ισαάκ Νεύτωνα στο βιβλίο του «Optics» και τον Johann Goethe στο έργο του «The Theory of Colors», αλλά ακόμη και πριν από αυτές, ο Roger Bacon παρατήρησε το οπτικό φάσμα σε ένα ποτήρι νερό. Μόλις τέσσερις αιώνες μετά από αυτό, ο Νεύτων ανακάλυψε τη διασπορά του φωτός στα πρίσματα.

Ο Νεύτων ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη λέξη φάσμα (Λατινικό φάσμα - όραση, εμφάνιση) σε έντυπη μορφή το 1671, περιγράφοντας τα οπτικά του πειράματα. Έκανε την παρατήρηση ότι όταν μια ακτίνα φωτός χτυπά την επιφάνεια ενός γυάλινου πρίσματος υπό γωνία ως προς την επιφάνεια, ένα μέρος του φωτός ανακλάται και ένα μέρος περνά μέσα από το γυαλί, σχηματίζοντας πολύχρωμες ρίγες. Ο επιστήμονας πρότεινε ότι το φως αποτελείται από ένα ρεύμα σωματιδίων (σωμάτια) διαφορετικών χρωμάτων και ότι σωματίδια διαφορετικών χρωμάτων κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες σε ένα διαφανές μέσο. Σύμφωνα με την υπόθεσή του, το κόκκινο φως κινούνταν πιο γρήγορα από το βιολετί, και ως εκ τούτου η κόκκινη δέσμη δεν εκτρέπονταν από το πρίσμα όσο το ιώδες. Εξαιτίας αυτού, προέκυψε ένα ορατό φάσμα χρωμάτων.

Ο Νεύτωνας χώρισε το φως σε επτά χρώματα: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί και βιολετί. Επέλεξε τον αριθμό επτά λόγω της πεποίθησής του (που προέρχεται από τους αρχαίους Έλληνες σοφιστές) ότι υπήρχε σύνδεση μεταξύ χρωμάτων, μουσικών νότων, αντικειμένων στο ηλιακό σύστημα και ημερών της εβδομάδας. Το ανθρώπινο μάτι είναι σχετικά ευαίσθητο στις συχνότητες indigo, έτσι μερικοί άνθρωποι δεν μπορούν να το ξεχωρίσουν από το μπλε ή το ιώδες. Ως εκ τούτου, μετά τον Νεύτωνα, προτάθηκε συχνά ότι το λουλακί δεν πρέπει να θεωρείται ανεξάρτητο χρώμα, αλλά μόνο μια απόχρωση του βιολετί ή του μπλε (ωστόσο, εξακολουθεί να περιλαμβάνεται στο φάσμα στη δυτική παράδοση). Στη ρωσική παράδοση, το indigo αντιστοιχεί στο μπλε χρώμα.

Ο Γκαίτε, σε αντίθεση με τον Νεύτωνα, πίστευε ότι το φάσμα προκύπτει από την υπέρθεση διαφορετικών συστατικών του φωτός. Παρατηρώντας ευρείες δέσμες φωτός, ανακάλυψε ότι όταν διέρχεται από ένα πρίσμα, στα άκρα της δέσμης εμφανίζονται κόκκινες-κίτρινες και μπλε άκρες, μεταξύ των οποίων το φως παραμένει λευκό και εμφανίζεται ένα φάσμα εάν αυτές οι άκρες πλησιάσουν αρκετά το ένα με το άλλο. .

Τον 19ο αιώνα, με την ανακάλυψη της υπεριώδους και της υπέρυθρης ακτινοβολίας, η κατανόηση του ορατού φάσματος έγινε πιο ακριβής.

Στις αρχές του 19ου αιώνα, ο Thomas Young και ο Hermann von Helmholtz διερεύνησαν επίσης τη σχέση μεταξύ του φάσματος του ορατού φωτός και της έγχρωμης όρασης. Η θεωρία της έγχρωμης όρασης πρότεινε σωστά ότι χρησιμοποιεί τρεις διαφορετικούς τύπους υποδοχέων για τον προσδιορισμό του χρώματος των ματιών.

Χαρακτηριστικά ορίων ορατής ακτινοβολίας

Όταν μια λευκή δέσμη αποσυντίθεται σε ένα πρίσμα, σχηματίζεται ένα φάσμα στο οποίο η ακτινοβολία διαφορετικών μηκών κύματος διαθλάται σε διαφορετικές γωνίες. Τα χρώματα που περιλαμβάνονται στο φάσμα, δηλαδή εκείνα τα χρώματα που μπορούν να παραχθούν από φωτεινά κύματα ενός μήκους κύματος (ή πολύ στενού εύρους), ονομάζονται φασματικά χρώματα. Τα κύρια φασματικά χρώματα (τα οποία έχουν τα δικά τους ονόματα), καθώς και τα χαρακτηριστικά εκπομπής αυτών των χρωμάτων, παρουσιάζονται στον πίνακα:

Χρώμα	Εύρος μήκους κύματος, nm	Εύρος συχνότητας, THz	Εύρος ενέργειας φωτονίων, eV
Βιολέτα
Πορτοκάλι

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα αντιπροσωπεύει το εύρος όλων των συχνοτήτων ή μηκών κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από συχνότητες πολύ χαμηλής ενέργειας όπως τα ραδιοκύματα έως πολύ υψηλές συχνότητες όπως οι ακτίνες γάμμα. Το φως είναι το μέρος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι και ονομάζεται ορατό φως.

Οι ακτίνες του ήλιου είναι πολύ ευρύτερες από το ορατό φάσμα του φωτός και περιγράφονται ως πλήρες φάσμα, συμπεριλαμβανομένου του εύρους των μηκών κύματος που είναι απαραίτητο για την υποστήριξη της ζωής στη γη: υπέρυθρο, ορατό και υπεριώδες (UV).

Το ανθρώπινο μάτι ανταποκρίνεται μόνο στο ορατό φως, το οποίο βρίσκεται ανάμεσα στην υπέρυθρη και την υπεριώδη ακτινοβολία και έχει μικροσκοπικά μήκη κύματος. Το μήκος κύματος του ορατού φωτός είναι μόνο 400 έως 700 nm (νανόμετρο-δισεκατομμυριοστό του μέτρου).

Το ορατό φάσμα του φωτός περιλαμβάνει επτά χρωματικές ζώνες όταν οι ακτίνες του ήλιου διαθλώνται μέσω ενός πρίσματος: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, κυανό, λουλακί και ιώδες.

Το πρώτο άτομο που ανακάλυψε ότι το λευκό αποτελείται από τα χρώματα του ουράνιου τόξου ήταν ο Ισαάκ Νεύτων, ο οποίος το 1666 κατεύθυνε μια ακτίνα ηλιακού φωτός μέσα από μια στενή σχισμή και στη συνέχεια μέσω ενός πρίσματος σε έναν τοίχο - παράγοντας όλα τα ορατά χρώματα.

Εφαρμογή ορατού φωτός

Με τα χρόνια, η βιομηχανία φωτισμού ανέπτυξε γρήγορα ηλεκτρικές και τεχνητές πηγές που μιμούνται τις ιδιότητες της ηλιακής ακτινοβολίας.

Στη δεκαετία του 1960, οι επιστήμονες επινόησαν τον όρο «φωτισμός πλήρους φάσματος» για να περιγράψουν πηγές που εκπέμπουν μια ομοιότητα πλήρους φυσικού φωτός, το οποίο περιελάμβανε το υπεριώδες και ορατό φάσμα που απαιτείται για την υγεία των ανθρώπων, των ζώων και των φυτών.

Ο τεχνητός φωτισμός για ένα σπίτι ή ένα γραφείο περιλαμβάνει φυσικό φωτισμό σε μια συνεχή φασματική κατανομή ισχύος που αντιπροσωπεύει την ισχύ της πηγής ως συνάρτηση του μήκους κύματος με ένα ομοιόμορφο επίπεδο ακτινοβολίας που σχετίζεται με τους λαμπτήρες αλογόνου.

Το ορατό φως είναι μέρος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (EM), όπως τα ραδιοκύματα, η υπέρυθρη ακτινοβολία, η υπεριώδης ακτινοβολία, οι ακτίνες Χ και τα μικροκύματα. Γενικά, το ορατό φως ορίζεται ως οπτικά ανιχνεύσιμο στα περισσότερα ανθρώπινα μάτια

Η ακτινοβολία EM μεταδίδει κύματα ή σωματίδια σε διαφορετικά μήκη κύματος και συχνότητες. Τόσο πλατιά το εύρος των μηκών κύματος ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Το φάσμα γενικά χωρίζεται σε επτά ζώνες κατά σειρά μειούμενου μήκους κύματος και αύξησης της ενέργειας και της συχνότητας. Η γενική ονομασία αντιπροσωπεύει τα ραδιοκύματα, τα μικροκύματα, το υπέρυθρο (IR), το ορατό φως, το υπεριώδες (UV), τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γάμμα.

Το μήκος κύματος του ορατού φωτός βρίσκεται στο εύρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος μεταξύ υπέρυθρου (IR) και υπεριώδους (UV).

Έχει συχνότητα 4 × 10 14 έως 8 × 10 14 κύκλους ανά δευτερόλεπτο ή Hertz (Hz) και μήκος ταλάντωσης 740 νανόμετρα (nm) ή 7,4 × 10 -5 cm έως 380 nm ή 3,8 × 10 - 5 εκ.

Τι είναι το χρώμα

Ίσως το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του ορατού φωτός είναι εξήγηση του τι είναι το χρώμα. Το χρώμα είναι μια αναπόσπαστη ιδιότητα και τεχνούργημα του ανθρώπινου ματιού. Παραδόξως, τα αντικείμενα "δεν έχουν" χρώμα - υπάρχει μόνο στο κεφάλι του θεατή. Τα μάτια μας περιέχουν εξειδικευμένα κύτταρα που σχηματίζουν τον αμφιβληστροειδή, ο οποίος λειτουργεί ως δέκτες συντονισμένοι σε μήκη κύματος σε αυτή τη στενή ζώνη συχνοτήτων.

Αστέρι Μπετελγκέζ

Star Rigel

Οι αστρονόμοι μπορούν επίσης να πουν ποια αντικείμενα αποτελούνται από τι, επειδή κάθε στοιχείο απορροφά φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος, που ονομάζεται φάσμα απορρόφησης. Γνωρίζοντας τα φάσματα απορρόφησης των στοιχείων, οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν φασματοσκόπια για να προσδιορίσουν τη χημική σύνθεση των άστρων, των νεφών αερίων και σκόνης και άλλων απομακρυσμένων αντικειμένων.

Η ορατή ακτινοβολία είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που γίνονται αντιληπτά από το ανθρώπινο μάτι, τα οποία καταλαμβάνουν μια περιοχή του φάσματος με μήκη κύματος από περίπου 380 (ιώδες) έως 780 nm (κόκκινο). Τέτοια κύματα καταλαμβάνουν το εύρος συχνοτήτων από 400 έως 790 terahertz. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με αυτά τα μήκη κύματος ονομάζεται επίσης ορατό φως, ή απλά φως (με τη στενή έννοια της λέξης). Το ανθρώπινο μάτι έχει τη μεγαλύτερη ευαισθησία στο φως στην περιοχή των 555 nm (540 THz), στο πράσινο τμήμα του φάσματος.

Η ορατή ακτινοβολία πέφτει επίσης στο «οπτικό παράθυρο», μια περιοχή του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που πρακτικά δεν απορροφάται από την ατμόσφαιρα της γης. Ο καθαρός αέρας διασκορπίζει το μπλε φως κάπως περισσότερο από το φως με μεγαλύτερα μήκη κύματος (προς το κόκκινο άκρο του φάσματος), οπότε ο μεσημεριανός ουρανός φαίνεται μπλε.

Πολλά είδη ζώων είναι ικανά να δουν ακτινοβολία που δεν είναι ορατή με το ανθρώπινο μάτι, δηλαδή δεν βρίσκεται στην ορατή περιοχή. Για παράδειγμα, οι μέλισσες και πολλά άλλα έντομα βλέπουν φως στην περιοχή υπεριώδους ακτινοβολίας, που τις βοηθά να βρίσκουν νέκταρ στα λουλούδια. Τα φυτά που επικονιάζονται από έντομα βρίσκονται σε πιο ευνοϊκή θέση από την άποψη της αναπαραγωγής εάν είναι φωτεινά στο υπεριώδες φάσμα. Τα πουλιά μπορούν επίσης να δουν την υπεριώδη ακτινοβολία (300-400 nm) και ορισμένα είδη έχουν ακόμη και σημάδια στο φτέρωμά τους για να προσελκύσουν έναν σύντροφο, ορατά μόνο στο υπεριώδες φως.

Οι πρώτες εξηγήσεις για το φάσμα της ορατής ακτινοβολίας δόθηκαν από τον Ισαάκ Νεύτωνα στο βιβλίο του «Optics» και τον Johann Goethe στο έργο του «The Theory of Colors», αλλά ακόμη και πριν από αυτές, ο Roger Bacon παρατήρησε το οπτικό φάσμα σε ένα ποτήρι νερό. Μόλις τέσσερις αιώνες μετά από αυτό, ο Νεύτων ανακάλυψε τη διασπορά του φωτός στα πρίσματα.

Ο Νεύτων ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη λέξη φάσμα (Λατινικό φάσμα - όραση, εμφάνιση) σε έντυπη μορφή το 1671, περιγράφοντας τα οπτικά του πειράματα. Έκανε την παρατήρηση ότι όταν μια ακτίνα φωτός χτυπά την επιφάνεια ενός γυάλινου πρίσματος υπό γωνία ως προς την επιφάνεια, ένα μέρος του φωτός ανακλάται και ένα μέρος περνά μέσα από το γυαλί, σχηματίζοντας πολύχρωμες ρίγες. Ο επιστήμονας πρότεινε ότι το φως αποτελείται από ένα ρεύμα σωματιδίων (σωμάτια) διαφορετικών χρωμάτων και ότι σωματίδια διαφορετικών χρωμάτων κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες σε ένα διαφανές μέσο. Σύμφωνα με την υπόθεσή του, το κόκκινο φως κινούνταν πιο γρήγορα από το βιολετί, και ως εκ τούτου η κόκκινη δέσμη δεν εκτρέπονταν από το πρίσμα όσο το ιώδες. Εξαιτίας αυτού, προέκυψε ένα ορατό φάσμα χρωμάτων.

Ο Νεύτωνας χώρισε το φως σε επτά χρώματα: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί και βιολετί. Επέλεξε τον αριθμό επτά λόγω της πεποίθησής του (που προέρχεται από τους αρχαίους Έλληνες σοφιστές) ότι υπήρχε σύνδεση μεταξύ χρωμάτων, μουσικών νότων, αντικειμένων στο ηλιακό σύστημα και ημερών της εβδομάδας. Το ανθρώπινο μάτι είναι σχετικά ευαίσθητο στις συχνότητες indigo, έτσι μερικοί άνθρωποι δεν μπορούν να το ξεχωρίσουν από το μπλε ή το ιώδες. Ως εκ τούτου, μετά τον Νεύτωνα, προτάθηκε συχνά ότι το λουλακί δεν πρέπει να θεωρείται ανεξάρτητο χρώμα, αλλά μόνο μια απόχρωση του βιολετί ή του μπλε (ωστόσο, εξακολουθεί να περιλαμβάνεται στο φάσμα στη δυτική παράδοση). Στη ρωσική παράδοση, το indigo αντιστοιχεί στο μπλε χρώμα.

Ο Γκαίτε, σε αντίθεση με τον Νεύτωνα, πίστευε ότι το φάσμα προκύπτει από την υπέρθεση διαφορετικών συστατικών του φωτός. Παρατηρώντας ευρείες δέσμες φωτός, ανακάλυψε ότι όταν διέρχεται από ένα πρίσμα, στα άκρα της δέσμης εμφανίζονται κόκκινες-κίτρινες και μπλε άκρες, μεταξύ των οποίων το φως παραμένει λευκό και εμφανίζεται ένα φάσμα εάν αυτές οι άκρες πλησιάσουν αρκετά το ένα με το άλλο. .

Τον 19ο αιώνα, με την ανακάλυψη της υπεριώδους και της υπέρυθρης ακτινοβολίας, η κατανόηση του ορατού φάσματος έγινε πιο ακριβής.

Στις αρχές του 19ου αιώνα, ο Thomas Young και ο Hermann von Helmholtz διερεύνησαν επίσης τη σχέση μεταξύ του φάσματος του ορατού φωτός και της έγχρωμης όρασης. Η θεωρία της έγχρωμης όρασης πρότεινε σωστά ότι χρησιμοποιεί τρεις διαφορετικούς τύπους υποδοχέων για τον προσδιορισμό του χρώματος των ματιών.

Χαρακτηριστικά ορίων ορατής ακτινοβολίας

Όταν μια λευκή δέσμη αποσυντίθεται σε ένα πρίσμα, σχηματίζεται ένα φάσμα στο οποίο η ακτινοβολία διαφορετικών μηκών κύματος διαθλάται σε διαφορετικές γωνίες. Τα χρώματα που περιλαμβάνονται στο φάσμα, δηλαδή εκείνα τα χρώματα που μπορούν να παραχθούν από φωτεινά κύματα ενός μήκους κύματος (ή πολύ στενού εύρους), ονομάζονται φασματικά χρώματα. Τα κύρια φασματικά χρώματα (τα οποία έχουν τα δικά τους ονόματα), καθώς και τα χαρακτηριστικά εκπομπής αυτών των χρωμάτων, παρουσιάζονται στον πίνακα:

Χρώμα	Εύρος μήκους κύματος, nm	Εύρος συχνότητας, THz	Εύρος ενέργειας φωτονίων, eV
Βιολέτα
Πορτοκάλι

Το εύρος του ορατού φωτός είναι το στενότερο σε ολόκληρο το φάσμα. Το μήκος κύματος σε αυτό αλλάζει λιγότερο από δύο φορές. Το ορατό φως ευθύνεται για τη μέγιστη ακτινοβολία στο ηλιακό φάσμα. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, τα μάτια μας έχουν προσαρμοστεί στο φως του και μπορούν να αντιληφθούν την ακτινοβολία μόνο σε αυτό το στενό μέρος του φάσματος. Σχεδόν όλες οι αστρονομικές παρατηρήσεις μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα γίνονταν υπό ορατό φως. Η κύρια πηγή του ορατού φωτός στο διάστημα είναι τα αστέρια, η επιφάνεια των οποίων θερμαίνεται σε αρκετές χιλιάδες βαθμούς και ως εκ τούτου εκπέμπει φως. Στη Γη χρησιμοποιούνται επίσης μη θερμικές πηγές φωτός, όπως λαμπτήρες φθορισμού και LED ημιαγωγών.

Οι καθρέφτες και οι φακοί χρησιμοποιούνται για τη συλλογή φωτός από αχνές κοσμικές πηγές. Δέκτες ορατού φωτός είναι ο αμφιβληστροειδής χιτώνας του ματιού, το φωτογραφικό φιλμ, οι κρύσταλλοι ημιαγωγών (μήτρες CCD) που χρησιμοποιούνται σε ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, φωτοκύτταρα και φωτοπολλαπλασιαστές. Η αρχή λειτουργίας των δεκτών βασίζεται στο γεγονός ότι η ενέργεια ενός κβαντικού ορατού φωτός είναι αρκετή για να προκαλέσει μια χημική αντίδραση σε μια ειδικά επιλεγμένη ουσία ή να εξαλείψει ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο από την ουσία. Στη συνέχεια, με βάση τη συγκέντρωση των προϊόντων αντίδρασης ή την ποσότητα του φορτίου που απελευθερώνεται, προσδιορίζεται η ποσότητα του φωτός που λαμβάνεται.

Πηγές

Ένας από τους λαμπρότερους κομήτες του τέλους του 20ου αιώνα. Ανακαλύφθηκε το 1995, όταν ήταν ακόμα πέρα ​​από την τροχιά του Δία. Αυτή είναι μια απόσταση ρεκόρ για την ανακάλυψη ενός νέου κομήτη. Πέρασε από το περιήλιο την 1η Απριλίου 1997 και στα τέλη Μαΐου έφτασε στη μέγιστη φωτεινότητά του - περίπου μηδενικό μέγεθος. Συνολικά, ο κομήτης παρέμεινε ορατός με γυμνό μάτι για 18,5 μήνες - διπλάσιο από το προηγούμενο ρεκόρ που είχε σημειώσει ο μεγάλος κομήτης του 1811. Η εικόνα δείχνει δύο ουρές του κομήτη - σκόνη και αέριο. Η πίεση της ηλιακής ακτινοβολίας τους κατευθύνει μακριά από τον Ήλιο.

Ο δεύτερος μεγαλύτερος πλανήτης στο ηλιακό σύστημα. Ανήκει στην κατηγορία των γιγάντων αερίου. Η εικόνα τραβήχτηκε από τον διαπλανητικό σταθμό Cassini, ο οποίος διεξάγει έρευνα στο σύστημα του Κρόνου από το 2004. Στα τέλη του 20ου αιώνα, ανακαλύφθηκαν συστήματα δακτυλίων σε όλους τους γιγάντιους πλανήτες - από τον Δία έως τον Ποσειδώνα, αλλά μόνο στον Κρόνο είναι εύκολα παρατηρήσιμα ακόμη και με ένα μικρό ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο.

Περιοχές χαμηλής θερμοκρασίας στην ορατή επιφάνεια του Ήλιου. Η θερμοκρασία τους είναι 4300–4800 ΠΡΟΣ ΤΗΝ- περίπου μιάμιση χιλιάδες βαθμούς χαμηλότερα από την υπόλοιπη επιφάνεια του Ήλιου. Εξαιτίας αυτού, η φωτεινότητά τους είναι 2-4 φορές χαμηλότερη, γεγονός που αντίθετα δημιουργεί την εντύπωση μαύρων κηλίδων. Οι κηλίδες εμφανίζονται όταν ένα μαγνητικό πεδίο επιβραδύνει τη μεταφορά και συνεπώς την απομάκρυνση της θερμότητας στα ανώτερα στρώματα του Ήλιου. Ζουν από αρκετές ώρες έως αρκετούς μήνες. Ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων χρησιμεύει ως δείκτης της ηλιακής δραστηριότητας. Παρατηρώντας τις ηλιακές κηλίδες για αρκετές ημέρες, είναι εύκολο να παρατηρήσετε την περιστροφή του Ήλιου. Η φωτογραφία τραβήχτηκε με ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο.

Προσοχή! Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να κοιτάτε τον Ήλιο μέσω τηλεσκοπίου ή άλλης οπτικής συσκευής χωρίς ειδικά προστατευτικά φίλτρα. Όταν χρησιμοποιείτε φίλτρα, θα πρέπει να τοποθετούνται με ασφάλεια μπροστά από το φακό, όχι στον προσοφθάλμιο φακό του οργάνου, όπου το φίλτρο μπορεί να καταστραφεί από υπερθέρμανση. Σε κάθε περίπτωση, είναι ασφαλέστερο να παρατηρήσετε την προβολή της εικόνας του Ήλιου σε ένα φύλλο χαρτιού πίσω από τον προσοφθάλμιο του τηλεσκοπίου.

Περιέχει περίπου 3 χιλιάδες αστέρια, εκ των οποίων τα επτά είναι ορατά με γυμνό μάτι. Το σμήνος έχει διάμετρο 13 έτη φωτός και βρίσκεται 400 έτη φωτός από τη Γη. Τα ανοιχτά σμήνη σχηματίζονται όταν τα κοσμικά νέφη αερίου και σκόνης συμπιέζονται υπό την επίδραση της αυτοβαρύτητας (η έλξη ορισμένων τμημάτων του νέφους σε άλλα). Κατά τη συμπίεση, το σύννεφο κατακερματίζεται σε μέρη, από τα οποία σχηματίζονται μεμονωμένα αστέρια. Αυτά τα αστέρια συνδέονται ασθενώς μεταξύ τους λόγω της βαρύτητας και με την πάροδο του χρόνου τέτοια σμήνη διαλύονται.

Ένας σπειροειδής γαλαξίας του οποίου τον δίσκο βλέπουμε επίπεδο, γνωστό και ως Whirlpool. Βρίσκεται σε απόσταση περίπου 37 εκατομμυρίων ετών φωτός. Η διάμετρός του είναι περίπου 100 χιλιάδες έτη φωτός. Στο τέλος ενός από τους σπειροειδείς βραχίονες υπάρχει ένας συνοδός γαλαξίας.

Η ονομασία M51 αναφέρεται σε ολόκληρο το ζευγάρι ως σύνολο. Μεμονωμένα, ο κύριος γαλαξίας και ο σύντροφός του ονομάζονται NGC 5194 και 5195. Η βαρυτική αλληλεπίδραση με τον σύντροφο συμπυκνώνει το αέριο στα σπειροειδή τμήματα κοντά του, γεγονός που επιταχύνει το σχηματισμό άστρων. Η αλληλεπίδραση είναι ένα τυπικό φαινόμενο στον κόσμο των γαλαξιών. Ο γαλαξίας μπορεί να παρατηρηθεί με ένα μικρό ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο.

Δέκτες

Στην επαγγελματική αστρονομία, οι οπτικές παρατηρήσεις δεν χρησιμοποιούνται πλέον. Πριν από περίπου 20 χρόνια αντικαταστάθηκαν πλήρως από την ψηφιακή φωτογραφία, τη φωτομετρία, τη φασματομετρία και την επεξεργασία δεδομένων από υπολογιστή.

Ωστόσο, ο ρομαντισμός των οπτικών παρατηρήσεων εξακολουθεί να εμπνέει τους λάτρεις της αστρονομίας. Ο Ήλιος, η Σελήνη, πέντε πλανήτες, περίπου 6 χιλιάδες αστέρια και τέσσερις γαλαξίες είναι ορατοί με γυμνό μάτι - ο Γαλαξίας, το Νεφέλωμα της Ανδρομέδας, τα Μεγάλα και Μικρά σύννεφα του Μαγγελάνου. Περιστασιακά εμφανίζονται κομήτες και αστεροειδείς που είναι ορατοί με το μάτι.

Σχεδόν κάθε βράδυ μπορείτε να παρατηρήσετε κοσμικούς κόκκους άμμου - μετεωρίτες - να καίγονται στην ατμόσφαιρα, καθώς και τεχνητούς δορυφόρους της Γης να σέρνονται αργά στον ουρανό. Σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, παρατηρούνται σέλας σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, υπό ευνοϊκές συνθήκες, είναι ορατό ένα φανταστικό ζωδιακό φως - κοσμική σκόνη που φωτίζεται από τον Ήλιο. Και όλη αυτή η ποικιλομορφία παρατηρείται σε μια εξαιρετικά στενή φασματική περιοχή, η οποία είναι σχεδόν χίλιες φορές στενότερη από την υπέρυθρη εμβέλεια.

Μέσα από κιάλια, δεκάδες φορές περισσότερα αστέρια και πολλά νεφελώδη αντικείμενα είναι ορατά. Ένα ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο μπορεί να δει χιλιάδες φορές περισσότερα αστέρια, λεπτομέρειες για τις επιφάνειες των πλανητών, τους δορυφόρους τους, καθώς και εκατοντάδες νεφελώματα και γαλαξίες. Αλλά ταυτόχρονα, το οπτικό πεδίο του τηλεσκοπίου είναι πολύ μικρότερο και για επιτυχημένες παρατηρήσεις πρέπει να στερεωθεί με ασφάλεια, ή ακόμα καλύτερα, να περιστραφεί αργά ακολουθώντας την περιστροφή του ουρανού.

Στον σύγχρονο κόσμο, η ερασιτεχνική αστρονομία έχει γίνει ένα συναρπαστικό και διάσημο χόμπι. Ορισμένες εταιρείες, όπως η Meade και η Celestron, κατασκευάζουν τηλεσκόπια ειδικά για χομπίστες. Τα πιο απλά όργανα με διάμετρο φακού 50–70 mmκοστίζει 200–500 δολάρια, το μεγαλύτερο με διάμετρο 350–400 mmσυγκρίσιμο σε κόστος με ένα αυτοκίνητο κύρους και απαιτούν μόνιμη εγκατάσταση σε βάση από σκυρόδεμα κάτω από θόλο. Σε ικανά χέρια, τέτοια όργανα μπορούν κάλλιστα να συμβάλουν σε μεγαλύτερη επιστήμη.

Τα πιο δημοφιλή ερασιτεχνικά τηλεσκόπια στον κόσμο έχουν διάμετρο περίπου 200 mmκαι είναι κατασκευασμένα σύμφωνα με ένα οπτικό σχέδιο που εφευρέθηκε από τον σοβιετικό οπτικό Maksutov. Διαθέτουν ένα κοντό σωλήνα, ο οποίος είναι συνήθως τοποθετημένος σε βάση για πιρούνι και είναι εξοπλισμένος με υπολογιστή για να δείχνει αυτόματα διάφορα αντικείμενα σύμφωνα με τις ουράνιες συντεταγμένες τους. Αυτό ακριβώς είναι το εργαλείο που φαίνεται στην αφίσα.

Το 1975 κατασκευάστηκε το τηλεσκόπιο BTA 6 μέτρων στην ΕΣΣΔ. Για να αποφευχθεί η παραμόρφωση του κύριου καθρέφτη του τηλεσκοπίου, κατασκευάστηκε περίπου ένα μέτρο πάχους. Φαινόταν ότι ήταν αδύνατο να αυξηθεί περαιτέρω το μέγεθος των καθρεφτών. Ωστόσο, βρέθηκε λύση. Οι καθρέφτες άρχισαν να γίνονται σχετικά λεπτοί (15–25 εκ) και ξεφορτώνονται σε πολλά στηρίγματα, η θέση των οποίων ελέγχεται από έναν υπολογιστή. Η δυνατότητα κάμψης καθρεφτών, προσαρμόζοντας ευέλικτα το σχήμα τους, κατέστησε δυνατή την κατασκευή τηλεσκοπίων με διάμετρο έως και 8 μέτρα.

Αλλά οι αστρονόμοι δεν σταμάτησαν εκεί. Στα μεγαλύτερα όργανα, οι καθρέφτες χωρίζονται σε τμήματα, ευθυγραμμίζοντας τις θέσεις των εξαρτημάτων με ακρίβεια εκατοστών του μικρού. Έτσι σχεδιάζονται τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια Keck 10 μέτρων στον κόσμο. Το επόμενο βήμα θα είναι το αμερικανικό τηλεσκόπιο Magellan, το οποίο θα έχει 7 καθρέφτες, ο καθένας με διάμετρο 8 μέτρων. Μαζί θα λειτουργήσουν ως τηλεσκόπιο 24 μέτρων. Και στην Ευρωπαϊκή Ένωση, έχουν ξεκινήσει οι εργασίες για ένα ακόμη πιο φιλόδοξο έργο - ένα τηλεσκόπιο με διάμετρο 42 μέτρων.

Το κύριο εμπόδιο για την συνειδητοποίηση των δυνατοτήτων τέτοιων οργάνων είναι η ατμόσφαιρα της γης, η αναταραχή της οποίας παραμορφώνει την εικόνα. Για την αντιστάθμιση των παρεμβολών, ο ειδικός εξοπλισμός παρακολουθεί συνεχώς την κατάσταση της ατμόσφαιρας και λυγίζει τον καθρέφτη του τηλεσκοπίου καθώς πηγαίνει έτσι ώστε να αντισταθμίζει τις παραμορφώσεις. Αυτή η τεχνολογία ονομάζεται προσαρμοστική οπτική.

Ένα τηλεσκόπιο εκτελεί δύο εργασίες: να συλλέγει όσο το δυνατόν περισσότερο φως από μια αδύναμη πηγή και να διακρίνει όσο το δυνατόν μικρότερες λεπτομέρειες. Η ικανότητα συλλογής φωτός ενός τηλεσκοπίου καθορίζεται από την περιοχή του κύριου κατόπτρου και η ανάλυση από τη διάμετρό του. Αυτός είναι ο λόγος που οι αστρονόμοι προσπαθούν να κατασκευάσουν τηλεσκόπια όσο το δυνατόν μεγαλύτερα.

Για μικρά τηλεσκόπια, ένας συλλεκτικός φακός (διαθλαστικό τηλεσκόπιο) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φακός, αλλά ένας κοίλος παραβολικός καθρέφτης (ανακλαστικό τηλεσκόπιο) χρησιμοποιείται συχνότερα. Η κύρια λειτουργία του φακού είναι να κατασκευάζει μια εικόνα των παρατηρούμενων πηγών στο εστιακό επίπεδο του τηλεσκοπίου, όπου βρίσκεται η κάμερα ή άλλος εξοπλισμός. Στα ερασιτεχνικά τηλεσκόπια, για οπτικές παρατηρήσεις, τοποθετείται ένας προσοφθάλμιος φακός πίσω από το εστιακό επίπεδο, ο οποίος είναι ουσιαστικά ένας ισχυρός μεγεθυντικός φακός μέσω του οποίου προβάλλεται η εικόνα που δημιουργείται από τον φακό.

Ωστόσο, το εστιακό επίπεδο ενός ανακλαστήρα βρίσκεται μπροστά από τον καθρέφτη, κάτι που δεν είναι πάντα βολικό για παρατηρήσεις. Διάφορες τεχνικές χρησιμοποιούνται για να φέρει μια δέσμη φωτός έξω από τον σωλήνα του τηλεσκοπίου. Το σύστημα του Νεύτωνα χρησιμοποιεί έναν διαγώνιο καθρέφτη για αυτό. Σε ένα πιο περίπλοκο σύστημα Cassegrain (στην αφίσα), ένα δευτερεύον κυρτό κάτοπτρο σε σχήμα υπερβολοειδούς περιστροφής τοποθετείται απέναντι από τον κύριο καθρέφτη. Αντανακλά τη δέσμη προς τα πίσω, όπου εξέρχεται από μια τρύπα στο κέντρο του πρωτεύοντος καθρέφτη. Στο σύστημα Maksutov, ένας λεπτός κυρτός-κοίλος φακός τοποθετείται στο μπροστινό άκρο του σωλήνα του τηλεσκοπίου. Όχι μόνο προστατεύει τους καθρέφτες του τηλεσκοπίου από ζημιές, αλλά σας επιτρέπει επίσης να κάνετε τον κύριο καθρέφτη όχι παραβολικό, αλλά σφαιρικό, το οποίο είναι πολύ φθηνότερο στην κατασκευή.

Το μεγαλύτερο τροχιακό οπτικό τηλεσκόπιο. Η διάμετρος του κύριου καθρέφτη του είναι 2,4 μέτρα. Εκτοξεύτηκε σε τροχιά το 1991. Μπορεί να διεξάγει παρατηρήσεις στο ορατό, το εγγύς υπέρυθρο και το σχεδόν υπεριώδες εύρος. Το μοναδικό διαστημικό τηλεσκόπιο που επισκέπτονται αστροναύτες για επισκευές και συντήρηση.

Η αστρονομία οφείλει δεκάδες ανακαλύψεις στο τηλεσκόπιο Hubble. Μεταξύ άλλων, έδωσε τη δυνατότητα να δούμε πώς έμοιαζαν οι γαλαξίες τη στιγμή της γέννησής τους πριν από περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Επί του παρόντος, δημιουργείται ένα διαστημικό τηλεσκόπιο νέας γενιάς για να αντικαταστήσει το τηλεσκόπιο Hubble - το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) με διάμετρο 6,5 μέτρων, το οποίο σχεδιάζεται να εκτοξευτεί στο διάστημα το 2013. Είναι αλήθεια ότι δεν θα λειτουργήσει στο ορατό εύρος, αλλά στο κοντινό και στο μέσο υπέρυθρο.

Sky Reviews

Εδώ πάλι το επίπεδο του Γαλαξία μας - ο Γαλαξίας - είναι καθαρά ορατό. Η λάμψη του αποτελείται από το φως εκατοντάδων δισεκατομμυρίων αστεριών και νεφελωμάτων. Επίσης είναι καθαρά ορατά τα σκοτεινά νήματα των νεφών σκόνης, τα οποία κρύβουν μέρος του φωτός από τα αστέρια στο γαλαξιακό επίπεδο από εμάς.

Οι νεφελώδεις σχηματισμοί στο κάτω μισό της όψης είναι τα Μεγάλα και Μικρά Νέφη του Μαγγελάνου, δορυφόροι του Γαλαξία μας. Τα φωτεινά αστέρια, που μας φαίνονται ως τα κύρια αντικείμενα στον ουρανό, είναι πρακτικά αόρατα σε έναν χάρτη τόσο μικρής κλίμακας.

Ουρανός στη γραμμή υδρογόνου Η-άλφα, 656 nm

Η φασματική γραμμή Η-άλφα αντιστοιχεί στη μετάβαση ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο υδρογόνου από το τρίτο επίπεδο ενέργειας στο δεύτερο.

Αυτή είναι η πρώτη γραμμή της λεγόμενης σειράς Balmer, η οποία αποτελείται από όλες τις μεταβάσεις από διάφορα υψηλότερα επίπεδα στο δεύτερο. Υπάρχουν παρόμοιες σειρές μεταβάσεων στο πρώτο επίπεδο (σειρά Lyman), στο τρίτο επίπεδο (σειρά Paschen) και σε άλλα επίπεδα. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της σειράς Balmer είναι ότι βρίσκεται σχεδόν εξ ολοκλήρου στο ορατό εύρος, γεγονός που διευκολύνει πολύ τις παρατηρήσεις. Συγκεκριμένα, η γραμμή Η-άλφα εμπίπτει στο κόκκινο μέρος του φάσματος.

Η ακτινοβολία σε αυτή τη γραμμή προκύπτει σε σπάνια κοσμικά νέφη ατομικού υδρογόνου. Τα άτομα σε αυτά διεγείρονται από την υπεριώδη ακτινοβολία από τα καυτά αστέρια, και στη συνέχεια εκπέμπουν ενέργεια, μεταβαίνοντας σε χαμηλότερα επίπεδα. Με την απομόνωση της γραμμής Η-άλφα χρησιμοποιώντας φίλτρα, είναι δυνατό να παρατηρηθεί ειδικά η κατανομή του ουδέτερου υδρογόνου.

Μια έρευνα ουρανού H-alpha δείχνει την κατανομή του αερίου στον Γαλαξία μας. Εμφανίζει μεγάλες φυσαλίδες αερίου γύρω από περιοχές ενεργού σχηματισμού αστεριών.

Επίγεια Εφαρμογή

Όταν βλέπετε αντικείμενα σε απόσταση καθαρής όρασης (25 εκ) ένα άτομο μπορεί να διακρίνει λεπτομέρειες με μέγεθος περίπου 0,1 mm(η γωνιακή ανάλυση του ματιού είναι περίπου ένα τόξο λεπτό 1" = 2,3 × 10 -4 rad). Για να δείτε πιο λεπτές λεπτομέρειες, πρέπει να κοιτάξετε από μικρότερη απόσταση, αλλά σε απόσταση μικρότερη από 10 εκΕίναι πολύ δύσκολο για το μάτι να συντονιστεί.

Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση ενός μεγεθυντικού φακού, η οπτική ισχύς του οποίου προστίθεται στην οπτική ισχύ του φακού. Αλλά ακόμη και σε αυτήν την περίπτωση, το όριο μεγέθυνσης είναι περίπου 25x, αφού το μέγεθος ενός τόσο ισχυρού μεγεθυντικού φακού γίνεται πολύ μικρό και πρέπει να τοποθετηθεί κοντά στο δείγμα. Στην πραγματικότητα, ένας τέτοιος μεγεθυντικός φακός γίνεται φακός μικροσκοπίου. Είναι πολύ άβολο να το κοιτάς με τα μάτια σου, αλλά μπορείς να κάνεις διαφορετικά.

Προσαρμόζοντας προσεκτικά την απόσταση από το φακό στο αντικείμενο, μπορείτε να λάβετε μια μεγεθυμένη εικόνα του σε κάποια απόσταση πίσω από τον φακό. Τοποθετώντας έναν άλλο μεγεθυντικό φακό πίσω του και βλέποντας την εικόνα που δημιουργείται από τον φακό μέσα από αυτόν, μπορείτε να επιτύχετε μεγέθυνση εκατοντάδες ή και περισσότερες από χίλιες φορές.

Ωστόσο, οι μεγεθύνσεις αισθητά περισσότερες από 1000 φορές δεν έχουν πρακτική σημασία, καθώς η κυματική φύση του φωτός δεν μας επιτρέπει να εξετάσουμε λεπτομέρειες μικρότερες από το μήκος κύματος (400-700 nm). Σε μεγέθυνση 2000x, τέτοιες λεπτομέρειες είναι ορατές ως διαχωρισμοί χιλιοστών σε έναν χάρακα που κρατάτε στα χέρια σας.

Η περαιτέρω αύξηση της μεγέθυνσης δεν θα σας αποκαλύψει νέες λεπτομέρειες. Για να δείτε λεπτομέρειες με μεγαλύτερη ανάλυση, απαιτούνται ακτίνες Χ με μικρότερο μήκος κύματος ή ακόμα και ρεύματα ηλεκτρονίων, τα οποία (σύμφωνα με την κβαντομηχανική) έχουν μικρότερο μήκος κύματος. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε έναν μηχανικό καθετήρα με ένα πολύ ακριβές σύστημα σκόπευσης - το λεγόμενο μικροσκόπιο σάρωσης.