可見光譜(物理概念)

可見光譜visible spectrum是人的視覺可以感受的光譜。如白光經稜鏡或光柵色散後呈紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫彩帶，即為可見連續光譜。在可見區也有線光譜及帶狀光譜。是整個電磁波譜中極小的一個區域。

基本介紹

• 中文名：可見光譜
• 外文名：The visible spectrum
• 包括：無線電波、紅外線
• 波長：波長在380~780納米
• 波段範圍：在380～780nm，
• 學科：物理學

內容

整個電磁波譜包括了無線電波、紅外線、紫外線以及X射線等。它們的波長不同，其中波長在400~760納米之間就是一般的可見光。

可見光譜圖

可見光源

可見光的主要天然光源是太陽，主要人工光源是白熾物體（特別是白熾燈）。它們所發射的可見光譜是連續的。氣體放電管也發射可見光，其光譜是分立的。常利用各種氣體放電管加濾光片作為單色光源。

人眼可以看見的光的範圍受大氣層影響。大氣層對於大部分的電磁波輻射來講都是不透明的，只有可見光波段和其他少數如無線電通訊波段等例外。不少其他生物能看見的光波範圍跟人類不一樣，例如包括蜜蜂在內的一些昆蟲能看見紫外線波段，對於尋找花蜜有很大幫助。

光譜中並不能包含所有人眼和腦可以識別的顏色，如棕色、粉紅、紫紅等，因為它們需要由多種光波混合，以調整紅的濃淡。

可見光的波長可以穿透光學視窗，也就是可穿透地球大氣層而衰減不多的電磁波範圍（藍光散射的情況較紅光為嚴重，這也正是為何我們看到天空是藍色的）。人眼對可見光的反應是主觀的定義方式（參見CIE），但是大氣層的視窗則是用物理量測方式來定義。之所以稱為可見光視窗是因為它正好涵蓋了人眼可見的光譜。近紅外線（NIR）視窗剛好在人眼可見區段之外，中波長紅外線（WMIR）和遠紅外線（LWIR、FIR）則較人眼可見區段較遠。

種類

可見光由七種顏色不一的光組成，即紅、橙、黃、綠、靛、藍、紫。顏色不同，波長也不同：波長最長的是紅色光，接下來是橙、黃、綠、靛、藍、紫。也就是說紫色光波長最短。

可見光譜圖2

早期對光譜的2種解說來自於艾薩克·牛頓的光學和哥德（Johann Wolfgang von Goethe）的色彩學。牛頓首先在1671年在他的光學試驗的說明中使用了光譜這個字（在拉丁文中代表外觀、顯象）。牛頓觀察到一束陽光以一個角度射入玻璃稜鏡，部分會被反射，部分則穿透玻璃，並呈現出不同的色帶。牛頓假定陽光是由不同顏色的小粒子組成，而這些不同顏色在穿透物質時，前進速度不同。而紅光的速度快於紫光，而導致了在穿過稜鏡後紅光的偏折（折射）較紫光為小，產生各色的光譜。牛頓把光譜分成7種顏色：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。他依古希臘哲學家的想法，選這7種顏色，並和音符、太陽系的行星、和一周的天數連結。然而人眼對於靛色頻率的敏感度其實是相對較差的，加之一些辨色能力正常的人都表示他們無法區分靛色和藍色、紫色。正因此之故，一些專家如艾薩克·阿西莫夫（Isaac Asimov）等都曾建議靛色不應被視為顏色，它只是藍和紫的濃淡不同的區間而已。哥德聲稱連續光譜是個複合現象。和牛頓則認為僅限可見光光譜是個單獨現象，哥德觀察到了更廣泛的部分，他發現到了沒有光譜的區間，如紅黃邊界和青藍邊界是白的，原來在邊界區會有色光重疊的現象。至此大眾接受了光是由光子組合成的（某些時候光有波的特性，其他時間則是粒子的特性，參閱波粒二象性），所有光在真空中是定速光速，而光在其他物質中的速度，都較光在真空中的速度為低，而光在真空中與其他物質中速度的比值就是該物質的折射率。在某些已知的物質（非色散物質）中不同頻率的光行進速度並無差別，但其他物質中，不同頻率的光有不同的行進速度：玻璃就屬於這種物質，所以玻璃稜鏡能把白光進行分光。自然界的虹就是個藉由折射看到光譜的理想例子。

套用

可見光譜成像系統，它包括光源系統、分光系統、圖像成像及記錄系統、圖像分析及處理系統等幾個部分，由光學物鏡、液晶可調濾光片（LCTF）、CCD照相機、光源和計算機等裝置構成，其核心器件是液晶可調濾光片，它的功能類似於一個高質量的帶通式干涉濾光鏡。隨著電控液晶調節方法的採用，解決了通光面內的均勻性、峰值光譜透過率以及帶外抑制等問題，體現出精度高、易於實時控制等優點，對光譜成像技術的套用起到了積極的推動作用。

可見光譜成像系統的商業儀器，主要有美國CRI公司的Nuance多光譜成像儀和美國ChemImage公司的Condor高光譜成像系統，該系統光譜工作範圍是410nm~720nm，光譜解析度小於10nm，成像視場約為260mmx250mm，並通過光學元件來增大視場。此外，國內徐曉軒、沈志學等人也設計並研製出了具有結構簡單、高空間解析度和較高光譜解析度的可見光液晶光譜成像系統。