How big is Довжина хвилі фіолетового світла?

Фіолетовий — це колір найкоротших довжин хвиль світла, які бачать люди. Цей сайт показує фіолетове світло з довжиною хвилі 400 нанометрів, близькою до найкоротшої, яку може виявити людське око. Нанометр — це мільярдна частка метра.

Довжина хвилі

Світло поширюється як хвиля, а його довжина хвилі — це відстань від одного гребеня хвилі до наступного. Кожен колір світла має свою довжину хвилі. Коли біле світло проходить крізь призму, кольори розходяться веселкою: червоний — на одному краї, фіолетовий — на другому.

Людське око зазвичай виявляє довжини хвиль приблизно від 380 до 700 нанометрів. Фіолетовий міститься на короткому краї, приблизно на 380 нанометрах, а червоний — на довгому, приблизно на 700 нанометрах. Отже, 400 нанометрів — це фіолетове світло поблизу межі того, що можуть бачити люди.

Ця межа нечітка. Міжнародна комісія з освітлення, яка встановлює стандарти вимірювання світла, зазначає, що точних меж видимого світла немає. Річ у тім, що дуже яскраві джерела іноді видно за довжин хвиль, коротших за 400 нанометрів. Комісія вважає, що короткохвильова межа лежить десь між 360 і 400 нанометрами.

Порівняння розмірів

• Близько 200–250 фіолетових хвиль, викладені в ряд встик, простяглися б на ширину людської волосини (80–100 мікрометрів). Мікрометр — це тисячна частка міліметра.
• Близько 19 фіолетових хвиль простяглися б упоперек еритроцита завширшки приблизно 7,5 мікрометра.
• Хвилі червоного світла завдовжки приблизно 700 нанометрів у 1,75 раза довші за фіолетові.
• Фіолетові хвилі приблизно в 6,7 раза довші за 60-нанометрові хвилі ультрафіолетового світла на цьому сайті. Людське око такого світла не бачить.
• У світлі з довжиною хвилі 400 нанометрів добрий світловий мікроскоп може розрізнити деталі, що лежать на відстані приблизно 0,2 мікрометра (200 нанометрів) одна від одної, тобто приблизно половини довжини хвилі. Саме цей зв’язок між довжиною хвилі та деталями задає межу оптичних мікроскопів.
• Якби одна фіолетова хвиля була завдовжки з людину зростом 1,7 метра, еритроцит був би завширшки приблизно 32 метри.

Як око бачить фіолетовий

Колбочки в оці діють як приймачі, налаштовані на вузьку смугу видимих довжин хвиль. На фіолетовий око реагує набагато слабше, ніж на середину цієї смуги. За денного освітлення світло з довжиною хвилі 400 нанометрів здається лише приблизно в 2 500 разів менш яскравим, ніж зелене світло тієї самої потужності з довжиною хвилі 555 нанометрів, до якої око чутливе найбільше. Саме тому фіолетове світло здається тьмянішим поруч із зеленим тієї самої потужності.

Поза межами фіолетового

Світло з довжинами хвиль, коротшими за фіолетове, називають ультрафіолетовим. Смуга поруч із видимим світлом, UV-A, простягається від 315 до 400 нанометрів. Деякі комахи, як-от джмелі, бачать ближнє ультрафіолетове світло, якого людське око зазвичай не бачить.

У 1801 році Йоганн Ріттер показав, що це невидиме світло існує. Він знав, що фотографічний папір чорніє швидше в синьому світлі, ніж у червоному. Він поклав папір за фіолетовим краєм спектра, де не було видно жодного світла, і папір усе одно почорнів.

Джерела

• Visible Light. NASA Science, 2023.
• Anatomy of an Electromagnetic Wave. NASA Science, 2023.
• Ultraviolet Waves. NASA Science, 2023.
• Visible radiation. International Commission on Illumination, International Lighting Vocabulary, 2020.
• Ultraviolet radiation. International Commission on Illumination, International Lighting Vocabulary, 2020.
• CIE spectral luminous efficiency for photopic vision. International Commission on Illumination, 2019.
• Resolution. Nikon MicroscopyU.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Erythrocytes. In Anatomy and Physiology, 2nd edition. OpenStax, 2022.