Pergi ke kandungan

Spektrum nampak

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.

Spektrum nampak (Jawi: ‏سڤيکتروم نمڤق‎‎) ialah bahagian daripada spektrum elektromagnet yang boleh dilihat oleh mata kasar manusia. Sinaran elektromagnet dalam julat panjang gelombang ini dipanggil cahaya boleh dilihat atau secara ringkasnya cahaya. Spektrum optik ini kadangkala dianggap sama dengan spektrum yang boleh dilihat, tetapi sesetengah pengarang mentakrifkan istilah itu dengan lebih luas, untuk memasukkan bahagian ultraungu dan inframerah spektrum sebagai sebahagian daripada elektromagnet spektrum juga.[1]

Spektrum tipikal mata manusia bertindak balas terhadap panjang gelombang kira-kira dari 380 hingga 750 nanometer.[2] Dari segi frekuensi, ini bersamaan dengan jalur sekitar 400–790 terahertz. Had-had ini tidak ditakrifkan secara tajam dan boleh berbeza mengikut individu.[3] Dalam keadaan optimum, had pandangan manusia ini boleh meluas hingga 310 nm (ultraungu) dan 1100 nm (inframerah dekat).[4][5][6] Spektrum ini tidak merangkumi semua warna yang dapat dibezakan oleh sistem visual manusia. Warna tak tepu seperti pink, atau variasi ungu seperti magenta, misalnya, tidak terdapat dalam spektrum kerana ia hanya boleh dihasilkan daripada campuran pelbagai panjang gelombang. Warna yang hanya mengandungi satu panjang gelombang dikenali sebagai warna tulen atau warna spektrum.[7][8] Panjang gelombang nampak melalui atmosfera Bumi sebahagian besarnya tanpa pelemahan melalui kawasan "jendela optik" dalam spektrum elektromagnet. Contoh fenomena ini ialah apabila udara bersih melakukan serakan cahaya biru lebih banyak berbanding cahaya merah, menyebabkan langit tengah hari kelihatan biru (kecuali kawasan berhampiran Matahari yang kelihatan putih kerana cahaya tidak banyak diserakkan). Tetingkap optik ini juga dirujuk sebagai "tetingkap tampak" kerana ia bertindih dengan spektrum tindak balas penglihatan manusia. Tetingkap inframerah dekat (NIR) terletak sedikit di luar julat penglihatan manusia, begitu juga tetingkap inframerah panjang sederhana (MWIR) dan inframerah gelombang panjang atau inframerah jauh (LWIR atau FIR), walaupun haiwan lain mungkin dapat mengesannya.

Warna spektrum

[sunting | sunting sumber]
sRGB rendering of the spectrum of visible light
sRGB rendering of the spectrum of visible light
Warna Panjang ­gelombang
(nm)		 Fre­kuen­si
(THz)		 Tenaga foton
(eV)
  lembayung
 380–450 670–790 2.75–3.26
  biru
 450–485 620–670 2.56–2.75
  sian
 485–500 600–620 2.48–2.56
  hijau
 500–565 530–600 2.19–2.48
  kuning
 565–590 510–530 2.10–2.19
  jingga
 590–625 480–510 1.98–2.10
  merah
 625–750 400–480 1.65–1.98

Warna yang boleh dihasilkan oleh cahaya nampak dalam jalur panjang gelombang yang sempit (cahaya monokromatik) dikenali sebagai warna spektrum. Julat warna yang berbeza seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi hanyalah anggaran: spektrum adalah selanjar, tanpa sempadan yang jelas antara satu warna dengan warna yang seterusnya.[9][10]

Sejarah

[sunting | sunting sumber]
Bulatan warna Newton, daripada Opticks (1704), menunjukkan warna yang beliau kaitkan dengan not muzik. Warna spektrum dari merah hingga ungu dibahagikan mengikut not skala muzik, bermula pada D. Bulatan ini melengkapkan satu oktaf, dari D ke D. Bulatan Newton meletakkan merah, di satu hujung spektrum, bersebelahan ungu di hujung yang lain. Ini mencerminkan hakikat bahawa warna bukan spektrum seperti ungu dapat dilihat apabila cahaya merah dan ungu dicampurkan.

Pada abad ke-13, Roger Bacon berteori bahawa pelangi dihasilkan melalui proses yang serupa dengan laluan cahaya melalui kaca atau kristal.[11] Pada abad ke-17, Isaac Newton menemui bahawa prisma boleh menguraikan dan menyusun semula cahaya putih, dan menerangkan fenomena ini dalam bukunya Opticks. Beliau merupakan individu pertama yang menggunakan istilah spectrum (daripada Latin bermaksud "penampilan" atau "jelmaan") dalam konteks ini secara bercetak pada tahun 1671 ketika menerangkan eksperimen dalam optik. Newton memerhati bahawa apabila satu pancaran sempit cahaya matahari mengenai permukaan prisma kaca pada sudut tertentu, sebahagiannya akan dipantulkan dan sebahagian lagi memasuki dan melalui kaca, lalu keluar sebagai jalur warna yang berbeza. Newton menghipotesiskan bahawa cahaya terdiri daripada "corpuscles" (zarah) dengan warna berbeza, di mana warna cahaya bergerak pada kelajuan yang berbeza dalam medium lut sinar—cahaya merah bergerak lebih cepat berbanding ungu dalam kaca. Akibatnya, cahaya merah dibelokkan (dibiaskan) dengan sudut yang lebih kecil berbanding cahaya ungu apabila melalui prisma, lalu menghasilkan spektrum warna.

Pemerhatian Newton terhadap warna prisma (David Brewster 1855)

Pada asalnya, Newton membahagikan spektrum kepada enam warna: merah, jingga, kuning, hijau, biru, dan ungu. Beliau kemudian menambah indigo sebagai warna ketujuh kerana percaya bahawa angka tujuh adalah sempurna, selaras dengan pandangan Yunani purba melalui sofis tentang hubungan antara warna, not muzik, objek dalam Sistem Suria, dan hari dalam seminggu.[12] Mata manusia agak kurang sensitif terhadap frekuensi indigo, dan sesetengah individu yang mempunyai penglihatan baik tidak dapat membezakan indigo daripada biru dan ungu. Oleh itu, beberapa pengulas kemudian, termasuk Isaac Asimov,[13] mencadangkan bahawa indigo tidak seharusnya dianggap sebagai warna tersendiri, sebaliknya hanya sebagai variasi biru atau ungu. Bukti menunjukkan bahawa apa yang dimaksudkan Newton dengan "indigo" dan "biru" tidak sepenuhnya sepadan dengan makna moden bagi istilah tersebut. Perbandingan antara pemerhatian warna prisma Newton dengan imej moden spektrum cahaya tampak menunjukkan bahawa "indigo" Newton lebih hampir kepada apa yang kini dikenali sebagai biru, manakala "biru" beliau bersamaan dengan sian.[14][15]

Pada abad ke-18, Johann Wolfgang von Goethe menulis mengenai spektrum optik dalam karyanya Theory of Colours. Goethe menggunakan istilah "Spektrum" untuk merujuk kepada imej sisa optik yang menyerupai bayangan, sebagaimana juga digunakan oleh Schopenhauer dalam On Vision and Colors. Goethe berhujah bahawa spektrum berterusan ialah fenomena komposit. Jika Newton mengecilkan pancaran cahaya untuk mengasingkan fenomena, Goethe pula mendapati bahawa bukaan yang lebih luas tidak menghasilkan spektrum, sebaliknya menghasilkan tepi kemerahan-kuning dan biru-sian dengan kawasan putih di antaranya. Spektrum hanya muncul apabila tepi-tepi ini cukup hampir untuk bertindih. Pada awal abad ke-19, konsep spektrum tampak menjadi lebih jelas apabila cahaya di luar julat tampak ditemui dan dicirikan oleh William Herschel (inframerah), Johann Wilhelm Ritter (ultraungu), Thomas Young, Thomas Johann Seebeck, dan lain-lain.[16] Young merupakan individu pertama yang mengukur panjang gelombang bagi warna cahaya yang berbeza pada tahun 1802.[17] Hubungan antara spektrum tampak dan penglihatan warna telah dikaji oleh Thomas Young dan Hermann von Helmholtz pada awal abad ke-19. Teori penglihatan warna mereka dengan tepat mencadangkan bahawa mata menggunakan tiga reseptor berbeza untuk mengesan warna.

Had julat tampak

[sunting | sunting sumber]
Fungsi kecekapan berkilau fotopik (hitam) dan skotopik (hijau). Paksi mendatar ialah panjang gelombang dalam nm. Lihat fungsi kecekapan bercahaya untuk maklumat lanjut.

Spektrum tampak terhad kepada panjang gelombang yang boleh sampai ke retina dan mencetuskan fototransduksi visual (menguja opsin visual). Ketidakpekaan terhadap cahaya ultraungu lazimnya dibatasi oleh penghantaran melalui kanta mata. Ketidakpekaan terhadap cahaya inframerah pula dibatasi oleh fungsi kepekaan spektrum opsin visual. Julat ini ditentukan secara psikometrik melalui fungsi kecekapan berkilau, yang mengambil kira semua faktor ini. Pada manusia, terdapat fungsi berasingan bagi dua sistem penglihatan: satu untuk penglihatan fotopik, digunakan dalam cahaya siang dan dimediasi oleh sel kon, dan satu lagi untuk penglihatan skotopik, digunakan dalam keadaan cahaya malap dan dimediasi oleh sel rod. Setiap fungsi ini mempunyai julat tampak yang berbeza. Namun, perbincangan mengenai julat tampak lazimnya merujuk kepada penglihatan fotopik.

Penghantaran atmosfera

[sunting | sunting sumber]

Julat tampak bagi kebanyakan haiwan berkembang seiring dengan jendela optik, iaitu julat cahaya yang boleh menembusi atmosfera. Lapisan ozon menyerap hampir semua cahaya ultraungu (di bawah 315 nm).[18] Namun, ini hanya mempengaruhi cahaya kosmik (contohnya cahaya matahari), bukan cahaya daratan (contohnya bioluminesens).

Spektroskopi

[sunting | sunting sumber]
Atmosfera Bumi sebahagiannya atau sepenuhnya menghalang beberapa panjang gelombang sinaran elektromagnet, namun bagi cahaya tampak ia kebanyakannya telus

Spektroskopi ialah kajian terhadap objek berdasarkan spektrum warna yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan olehnya. Spektroskopi cahaya tampak merupakan alat penting dalam astronomi (sebagaimana juga spektroskopi pada panjang gelombang lain), di mana para saintis menggunakannya untuk menganalisis sifat objek yang jauh. Unsur kimia dan molekul kecil boleh dikenal pasti dalam objek astronomi melalui pemerhatian garis pancaran dan garis serapan. Sebagai contoh, helium pertama kali dikesan melalui analisis spektrum Matahari. Perubahan frekuensi garis spektrum digunakan untuk mengukur anjakan Doppler (anjakan merah atau anjakan biru) objek jauh bagi menentukan halaju mereka sama ada menghampiri atau menjauhi pemerhati. Spektroskopi astronomi menggunakan parutan pembelauan berpeleraian tinggi untuk memerhati spektrum pada resolusi spektrum yang sangat tinggi.

Lihat juga

[sunting | sunting sumber]

Rujukan

[sunting | sunting sumber]
  1. ↑ Pedrotti, Frank L.; Pedrotti, Leno M.; Pedrotti, Leno S. (December 21, 2017). Introduction to Optics. Cambridge University Press. m/s. 7–8. ISBN 9781108428262.
  2. ↑ Starr, Cecie (2005). Biology: Concepts and Applications. Thomson Brooks/Cole. m/s. 94. ISBN 978-0-534-46226-0.
  3. ↑ "The visible spectrum". Britannica. 27 May 2024. Diarkibkan daripada yang asal pada 12 July 2022. Dicapai pada 13 January 2021.
  4. ↑ D. H. Sliney (February 2016). "What is light? The visible spectrum and beyond". Eye. 30 (2): 222–229. doi:10.1038/eye.2015.252. ISSN 1476-5454. PMC 4763133. PMID 26768917.
  5. ↑ W. C. Livingston (2001). Color and light in nature (ed. 2nd). Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 0-521-77284-2. Diarkibkan daripada yang asal pada 2024-10-04. Dicapai pada 2021-03-05.
  6. ↑ Grazyna Palczewska; dll. (December 2014). "Human infrared vision is triggered by two-photon chromophore isomerization". Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (50): E5445–E5454. Bibcode:2014PNAS..111E5445P. doi:10.1073/pnas.1410162111. PMC 4273384. PMID 25453064.
  7. ↑ Nave, R. "Spectral Colors". Hyperphysics. Diarkibkan daripada yang asal pada 2017-10-27. Dicapai pada 2022-05-11.
  8. ↑ "Colour - Visible Spectrum, Wavelengths, Hues | Britannica". www.britannica.com (dalam bahasa Inggeris). 2024-09-10. Diarkibkan daripada yang asal pada 2022-07-12. Dicapai pada 2024-10-04.
  9. ↑ Bruno, Thomas J. and Svoronos, Paris D. N. (2005). CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts.
  10. ↑ Diarkibkan 2024-10-04 di Wayback Machine CRC Press. ISBN 9781420037685
  11. ↑ Coffey, Peter (1912). The Science of Logic: An Inquiry Into the Principles of Accurate Thought. Longmans. m/s. 185. roger bacon prism.
  12. ↑ Isacoff, Stuart (16 January 2009). Temperament: How Music Became a Battleground for the Great Minds of Western Civilization. Knopf Doubleday Publishing Group. m/s. 12–13. ISBN 978-0-307-56051-3. Diarkibkan daripada yang asal pada 4 October 2024. Dicapai pada 18 March 2014.
  13. ↑ Asimov, Isaac (1975). Eyes on the universe: a history of the telescope. Boston: Houghton Mifflin. m/s. 59. ISBN 978-0-395-20716-1.
  14. ↑ Evans, Ralph M. (1974). The perception of color (ed. null). New York: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-24785-2.McLaren, K. (March 2007). "Newton's indigo". Color Research & Application. 10 (4): 225–229. doi:10.1002/col.5080100411.
  15. ↑ Waldman, Gary (2002). Introduction to light: the physics of light, vision, and color (ed. Dover). Mineola: Dover Publications. m/s. 193. ISBN 978-0-486-42118-6. Diarkibkan daripada yang asal pada 2024-10-04. Dicapai pada 2020-10-29.
  16. ↑ Mary Jo Nye, penyunting (2003). The Cambridge History of Science: The Modern Physical and Mathematical Sciences. 5. Cambridge University Press. m/s. 278. ISBN 978-0-521-57199-9. Diarkibkan daripada yang asal pada 2024-10-04. Dicapai pada 2020-10-29.
  17. ↑ John C. D. Brand (1995). Lines of light: the sources of dispersive spectroscopy, 1800–1930. CRC Press. m/s. 30–32. ISBN 978-2-88449-163-1. Diarkibkan daripada yang asal pada 2024-10-04. Dicapai pada 2020-10-29.
  18. ↑ Hunt, D.M.; Wilkie, S.E.; Bowmaker, J.K.; Poopalasundaram, S. (October 2001). "Vision in the ultraviolet". Cellular and Molecular Life Sciences. 58 (11): 1583–1598. doi:10.1007/PL00000798. PMC 11337280 Check |pmc= value (bantuan). PMID 11706986. S2CID 22938704. Sinaran di bawah 320 nm [ultraviolet (UV)A] sebahagian besarnya ditapis oleh lapisan ozon di atmosfera atas Bumi dan oleh itu tidak tersedia untuk sistem visual.,
Diambil daripada "https://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Spektrum_nampak&oldid=6832475"