可視スペクトル

可視スペクトルは、人間の目に見える電磁スペクトルの部分である。 この波長範囲の電磁放射は、可視光または単に光と呼ばれる。 典型的な人間の目は、約390〜700nmの波長に応答する。 周波数に関しては、これは430~770THz付近の帯域に相当する。

しかし、スペクトルには、人間の目と脳が区別できるすべての色が含まれているわけではありません。 例えば、ピンクのような不飽和色、またはマゼンタのような紫色の色は、複数の波長の混合によってのみ形成することができるため、欠けている。 1つの波長のみを含む色は、純色またはスペクトル色とも呼ばれます。

目に見える波長は、電磁波スペクトルの領域である「光学窓」を通過します。この領域は、大気が大気から大部分減衰しないように通過します。 この現象の一例は、清浄な空気が青色光を赤色波長よりも散乱させるため、正午の空が青色に見えることです。 光学窓は、人間の可視応答スペクトルと重なるため、「可視窓」とも呼ばれる。 近赤外(NIR)ウィンドウは人間の視野から離れているだけでなく、中波長(MWIR)ウィンドウと長波長または遠赤外線(LWIRまたはFIR)ウィンドウにもあります。

歴史
13世紀に、ロジャー・ベーコンはガラスやクリスタルを通る光の通過と同様のプロセスによって虹が作られたと理論化しました。

17世紀に、アイザック・ニュートンはプリズムが分解して白色光を再構成する可能性があることを発見し、彼の著書「オプティック」でこの現象を説明しました。 彼はこの意味で1671年に光学での実験を記述する際に印刷されたスペクトル(「出現」または「出現」のラテン語)を最初に使用しました。 ニュートン 狭い太陽光線がある角度でガラスプリズムの面に当たったときに、あるものが反射され、あるものがガラスの中を通り、異なる色のバンドとして現れることが観察された。 ニュートン 異なる色の「小体」(粒子)で構成されると仮定された光は、異なる色の光が透明な物質で異なる速度で移動し、赤色の光がガラスの紫色よりも速く動く。 その結果、プリズムを通過するときに赤色光が紫色よりも急激に曲がらず(屈折する)、色のスペクトルが生成されます。

ニュートン 赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫の7色に分けた。 彼は古代のギリシャの洗練者から得た信念から、色、音符、太陽系の既知の物、そして曜日を結びつける7つの色を選んだ。 人間の目は、インジゴの頻度に比較的敏感ではありませんし、そうでなければ良好な視力を持つ人々はインジゴを青と紫から区別できません。 この理由から、アイザック・アシモフ(Isaac Asimov)を含む後のコメンテーターは、インディゴはそれ自身の色ではなく、単に青色または紫色の色合いとみなすべきであると示唆しています。 しかし、証拠によると、 ニュートン 「インディゴ」と「ブルー」の意味は、それらの色の言葉の現代の意味に対応していません。 ニュートンのプリズム色の観察を可視光スペクトルのカラー画像と比較すると、「インジゴ」は今日の青色に対応し、「青色」はシアンに対応する。

18世紀、ゲーテは「色彩理論」の光学スペクトルについて書きました。 Goetheは、スペクトラム(Spektrum)という言葉を使用して、幻想的な光学的残像を指定しました。また、SchopenhauerはOn VisionとColorsでもそうでした。 ゲーテは、連続スペクトルは複合現象であると主張した。 どこで ニュートン ゲーテは、より広いアパーチャがスペクトルを生成するのではなく、それらの間に白い赤と黄色と青のシアンのエッジを生成することを観測しました。 スペクトルは、これらのエッジが重なり合うに十分近い場合にのみ現れます。

19世紀初頭、可視範囲外の光がウィリアム・ハーシェル(赤外線)とヨハン・ヴィルヘルム・リッター(紫外線)、トーマス・ヤング、トーマス・ヨハン・ゼーベックなどによって発見され特徴付けられたため、可視スペクトルの概念がより明確になりました。 ヤングは1802年に様々な色の光の波長を最初に測定しました。

可視スペクトルと色覚との関係は、19世紀初頭のThomas YoungとHermann von Helmholtzによって探究されました。 色覚の彼らの理論は、目が色を知覚するために3つの異なる受容体を使用することを正しく提案した。

動物の色のビジョン
多くの種は、人間の「可視スペクトル」の外側の周波数内で光を見ることができます。 ミツバチと他の多くの昆虫は紫色の光を検出することができ、花の中に蜜を見つけるのに役立ちます。 昆虫の受粉に依存している植物種は、生殖器の成功が人にどのようにカラフルに現れるかではなく、紫外光での出現に頼るかもしれません。 鳥類も紫外線(300〜400nm)を見ることができ、また鳥の羽には紫外線にしか見えない性別に依存したマーキングがあります。 しかし、紫外域を見ることができる多くの動物は、赤色光または他の赤みがかった波長を見ることができません。 ミツバチの可視スペクトルはオレンジ色の波長が始まる直前に約590nmで終了する。 しかし、鳥は赤色の波長を見ることができますが、人間と同じくらい光のスペクトルはそれほどありません。 一般的な金魚は赤外線と紫外線の両方を見ることができる唯一の動物であるという一般的な信念 金魚が赤外光を見ることができないので、間違っています。 同様に、犬はしばしば色盲であると考えられていますが、人間ほどではありませんが、色に敏感であることが示されています。

スペクトルカラー
狭い波長帯域の可視光(単色光)によって生成され得る色は、純粋なスペクトル色と呼ばれる。 図に示されているさまざまな色の範囲は近似値です。スペクトルは連続しており、1つの色と次の色の境界は明確ではありません。

分光法
分光法は、放出、吸収または反射する色のスペクトルに基づいて物体を研究するものです。 分光法は天文学の重要な調査ツールであり、科学者はそれを使って遠方の物体の特性を分析する。 典型的には、天文学的分光法は、非常に高いスペクトル分解能でスペクトルを観察するために高分散回折格子を使用する。 ヘリウムは、太陽のスペクトルの分析によって最初に検出された。 化学元素は、天体の中で輝線や吸収線によって検出することができます。

スペクトル線のシフトは、遠くの物体のドップラーシフト(赤色シフトまたは青色シフト)を測定するために使用することができる。

カラー表示スペクトル
カラーディスプレイ(例えば、コンピュータモニタおよびテレビ)は、人間の目で識別可能なすべての色を再現することができない。 デバイスの色域外の色(ほとんどのスペクトル色など)は近似することができます。 色を正確に再現するために、スペクトルを均一なグレーフィールドに投影することができます。 結果として得られる混合色は、R、G、B座標がすべて負でないため、歪みなく再現できます。 これは、灰色の背景上のスペクトルを正確にシミュレートします。