Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Spektru sunčeve svjetlosti možemo se diviti u punom sjaju u optičkom i meteorološkom fenomenu - dugi. Zrake svjetlosti koje prolaze kroz sićušne kapljice vode lebdeće u zraku lome se pod različitim kutovima ovisno o valnoj duljini svjetlosti. Kao rezultat, bijela svjetlost se razgrađuje u zasebne boje, a na nebu se formira višebojni luk (slika 1.).
Riža. 1. Duga
Sunčeva svjetlost je svjetlost koja dolazi od sunca do površine Zemlje. Svjetlost je vidljivi dio elektromagnetskog zračenja koje percipiraju ljudske oči.
Elektromagnetski val, koji je poremećaj elektromagnetskog polja koji se širi prostorom, karakterizira:
- frekvencija ν, što je broj kompletnih promjena magnetskog i električnog polja u sekundi, izražen u hercima (Hz),
- valna duljina λ, što je udaljenost između susjednih točaka u kojima su električno i magnetsko polje u fazi.
Ove veličine su povezane: što je veća frekvencija, to je kraća valna duljina: ν=c / λ, gdje je c brzina svjetlosti, koja je približno 3108m/ c.
Vidljivo svjetlo je uzak raspon valnih duljina od 3,810-7m do 7,510-7 m (tj. od 380 do 750 nm). Čovjeku nevidljivo elektromagnetsko zračenje valne duljine veće od 750 nm naziva se infracrveno zračenje, a zračenje valne duljine manje od 380 nm ultraljubičasto zračenje.
Možemo podijeliti izvore svjetlosti u nekoliko kategorija, uključujući toplinsko zračenje, sinkrotronsko zračenje i zračenje koje emitiraju elektroni u atomu ili krutom tijelu. Izvori toplinske svjetlosti uključuju: zvijezde, žarulje, halogene žarulje, lučne svjetiljke i plamen. Izvori svjetlosti također mogu biti sinkrotroni (sinkrotronsko zračenje) i diode koje emitiraju svjetlost (LED), fluorescentne svjetiljke, živine žarulje, kvarcne žarulje, maser i laser (kao elektronsko zračenje).
Sunčevu svjetlost doživljavamo kao bijelu svjetlost. Ako se ta svjetlost propusti kroz prizmu, ona se raspada u različite boje (slika 2.). Svaka boja odgovara različitoj elektromagnetskoj valnoj duljini: od 380 nm za ljubičasto svjetlo do 750 nm za crveno. Dijeljenjem bijele svjetlosti u zasebne boje dobivamo spektar bijele svjetlosti (slika 3.).
Značajke.
Spektar sunčeve svjetlosti je snimljena slika zračenja raspoređenog na različitim valnim duljinama.
Riža. 2. Svjetlost se dijeli na pojedinačne boje u prizmi, stvarajući spektar bijele svjetlosti
Riža. 3. Spektar bijele svjetlosti
Približni rasponi valnih duljina za pojedinačne boje su sljedeći:
- ljubičasta 380-430nm;
- plava 430-500 nm;
- zeleno 500-570nm;
- žuta 570-620 nm;
- crvena 620-750 nm.
Otkriće da se bijela svjetlost sastoji od svjetlosti različitih boja pripada Newtonu, koji je u 17. stoljeću prvi razdvojio sunčevu svjetlost u prizmi, dobivši višebojni spektar. Newton je također pokazao da kada se podijeljena svjetlost kombinira s lećom i drugom prizmom, ponovno se proizvodi bijela svjetlost.
Razlaganje sunčeve svjetlosti pri prolasku kroz granice dvaju medija uzrokovano je činjenicom da indeks loma za određeni medij varira ovisno o valnoj duljini - ima najmanju vrijednost za crvenu svjetlost, a najveću za ljubičastu.Prema zakonu loma svjetlosti: sin α / sin β=n, gdje je α upadni kut, β kut loma, n je indeks loma, - ljubičasta zraka će odstupati više od crvene ( Slika 4.).
Riža. 4. Kut loma ovisi o vrijednosti indeksa loma. Kod ljubičaste svjetlosti kut loma βfje manji nego kod crvene svjetlosti βc
Razlaganje bijele svjetlosti pokazuje od kojih se boja svjetlost sastoji, ali ne daje informaciju o snazi zračenja na svim uzastopnim mjestima spektra boja. Za temeljitije proučavanje spektra emisije, potrebno je pomicati senzor, poput fotoćelije, duž spektra kako bi se izmjerila snaga za svaku valnu duljinu. Izmjerena količina energije zračenja u određenim rasponima svjetlosnih valnih duljina λ omogućuje konstruiranje spektralne krivulje distribucije (sl. 5.).
Riža. 5. Krivulja spektralne distribucije
Krivulja spektralne distribucije pokazuje izmjerenu količinu energije zračenja u određenim spektralnim rasponima.
Na sl. 6 prikazuje krivulju spektralne distribucije sunčevog zračenja. Okomita os prikazuje intenzitet zračenja, I, po intervalu valne duljine (λ, λ + Δλ).
Intenzitet zračenja (ili snaga zračenja) je energija koja se zrači po jedinici vremena po jedinici prostornog kuta. Vodoravna os označava valnu duljinu zračenja λ s oznakom područja valnih duljina vidljive svjetlosti. Vidimo da je najveća snaga zračenja koja dopire do Zemlje u području vidljive svjetlosti s maksimumom na valnoj duljini od oko 500 nm, što odgovara plavozelenoj boji. Sunčeva svjetlost sadrži sve valne duljine vidljive svjetlosti, tako da sunčevu svjetlost percipiramo kao bijelu.
Međutim, zračenje Sunca ide daleko izvan ovog raspona. Također sadrži ultraljubičastu svjetlost, koja ima kraću valnu duljinu od vidljive svjetlosti, i infracrvenu svjetlost, koja ima dužu valnu duljinu od vidljive svjetlosti.
Riža. 6. Krivulja spektralne raspodjele sunčevog zračenja - ovisnost intenziteta zračenja o valnoj duljini
Početkom 19. stoljeća otkrivene su tamne trake u spektru sunčeve svjetlosti. Nazvane su Fraunhoferovim linijama po svom pronalazaču. Neke od Fraunhoferovih linija prikazane su na sl. 7. Danas znamo da položaj ovih linija u spektru nosi informaciju o kemijskom sastavu Sunčeve atmosfere. Oni su nastali kada je zračenje prošlo kroz atmosferu Sunca i atomi sadržani u njoj apsorbirali fotone s karakterističnim valnim duljinama za te atome. Stoga se za ove valne duljine pojavio diskontinuitet (tamni pojas) u solarnom spektru.
Riža. 7. Spektar sunčeve svjetlosti s vidljivim Fraunhoferovim linijama