Radiasi nyata tidak mengandung satu frekuensi osilasi tertentu, tetapi sekumpulan frekuensi berbeda tertentu, yang disebut spektrum atau komposisi spektral radiasi ini. Radiasi dikatakan monokromatik jika mengandung rentang frekuensi (atau panjang gelombang) yang sangat sempit. Di wilayah tampak, radiasi monokromatik menghasilkan sensasi cahaya dengan warna tertentu; misalnya, radiasi yang mencakup rentang panjang gelombang 0,55 hingga 0,56 μm dianggap berwarna hijau. Semakin sempit rentang frekuensi suatu radiasi, semakin monokromatik radiasi tersebut. Rumus (1.2) mengacu pada radiasi monokromatik idealnya yang mengandung satu frekuensi osilasi.
Padatan dan cairan panas memancarkan spektrum gelombang elektromagnetik yang kontinu (atau kontinu) pada rentang frekuensi yang sangat luas. Gas-gas yang dijernihkan memancarkan spektrum garis yang terdiri dari radiasi monokromatik individu yang disebut garis spektral; Setiap garis spektral dicirikan oleh frekuensi osilasi (atau panjang gelombang) tertentu yang terletak di tengah rentang frekuensi sempit yang dicakupnya. Jika sumber radiasinya bukan atom-atom individual (terisolasi, bebas), melainkan molekul gas, maka spektrumnya terdiri dari pita-pita (banded spektrum), masing-masing pita mencakup interval panjang gelombang kontinu yang lebih lebar daripada garis spektral.
Spektrum garis (atom) setiap zat merupakan ciri khasnya; Berkat ini, analisis spektral dimungkinkan, yaitu menentukan komposisi kimia suatu zat berdasarkan panjang gelombang garis spektral radiasi yang dipancarkannya.
Mari kita asumsikan bahwa gelombang elektromagnetik merambat sepanjang garis lurus tertentu, yang kita sebut sinar. Anda mungkin tertarik pada perubahan vektor pada titik tertentu dari sinar dengan aliran
waktu; ada kemungkinan bahwa c. Pada titik ini, tidak hanya besaran vektor yang berubah, sebagai berikut dari rumus (1.2), tetapi juga orientasi vektor dalam ruang. Selanjutnya, Anda dapat memperbaiki besaran dan arah vektor pada titik-titik sinar yang berbeda, tetapi pada titik waktu tertentu. Jika ternyata pada titik-titik berbeda sepanjang berkas semua vektor terletak pada bidang yang sama, maka radiasi tersebut disebut terpolarisasi bidang atau terpolarisasi linier; Radiasi tersebut dihasilkan oleh sumber yang mempertahankan bidang osilasi selama proses radiasi. Jika bidang osilasi sumber gelombang berubah seiring waktu, maka vektor pada gelombang tidak terletak pada bidang tertentu dan radiasi tidak akan terpolarisasi bidang. Secara khusus, dimungkinkan untuk memperoleh gelombang yang vektornya berputar secara seragam di sekitar balok. Jika vektor mengubah orientasinya di sekitar berkas secara acak, maka radiasi tersebut disebut alami. Radiasi semacam itu diperoleh dari benda padat, cair, dan gas bercahaya, di mana bidang, getaran sumber dasar penyembuhan - atom dan molekul - berorientasi secara acak di ruang angkasa.
Jadi, radiasi paling sederhana adalah gelombang terpolarisasi bidang monokromatik. Bidang di mana vektor dan vektor arah rambat gelombang terletak disebut bidang osilasi; bidang yang tegak lurus terhadap bidang osilasi (yaitu bidang di mana vektor H berada) disebut bidang polarisasi.
Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa adalah salah satu konstanta fisika yang paling penting dan setara dengan
Di media lain kurang dari k dan ditentukan oleh rumus (lihat Bagian III, § 29)
dimana masing-masing adalah permeabilitas dielektrik dan magnet medium.
Ketika radiasi berpindah dari satu medium ke medium lainnya, frekuensi osilasi dalam gelombang dipertahankan, tetapi panjang gelombang K berubah; Biasanya, kecuali ditentukan lain, K menunjukkan panjang gelombang dalam ruang hampa.
Dinyatakan di atas bahwa radiasi tampak (yang kita sebut cahaya) mencakup panjang gelombang dari 400 hingga, dengan pelatihan mata khusus, cahaya dengan panjang gelombang dari 320 hingga 900 nm. Rentang panjang gelombang yang lebih luas dari 1 cm hingga , juga mencakup daerah ultraviolet dan inframerah, disebut radiasi optik.
TOPIK: RADIASI SURYA
1. Radiasi matahari. Jenis aliran radiasi.
2. Komposisi spektral radiasi matahari.
3. Perubahan sinar matahari di atmosfer.
4. Neraca radiasi dan komponen-komponennya.
5. Datangnya radiasi matahari pada berbagai bentang alam dan tanaman.
1. Radiasi matahari
Radiasi matahari adalah radiasi matahari yang terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan panjang yang bervariasi (dari 0,2 hingga 24 mikron) 1 mikron = 10 -6 m. Intensitas radiasi matahari diukur dalam [W/m 2 ] atau [J/m 2 detik] , sinar matahari menempuh jarak Matahari ke Bumi dalam waktu 8,5 menit dengan kecepatan 300 ribu km/detik, dan membawa cahaya dan panas yang diperlukan bagi keberadaan biosfer ke Bumi.
(dari Matahari ke Bumi ≈ 150 juta km.)
Jenis aliran radiasi:
Radiasi matahari langsung adalah radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi langsung dari piringan matahari berupa pancaran sinar matahari paralel. (S) ,[W/m2].
Radiasi matahari tersebar adalah radiasi matahari yang ketika melewati atmosfer bumi, dihamburkan oleh molekul gas aerosol di atmosfer.
(Aerosol adalah partikel padat dan cair terkecil yang tersuspensi di atmosfer).
Radiasi matahari yang dipantulkan adalah bagian dari radiasi matahari yang dipantulkan dari permukaan bumi. (Kanan ke)
(Bumi, seperti benda apa pun yang memiliki suhu di atas nol mutlak, yaitu –273 0 C, mengeluarkan panas)
Panas yang dipancarkan bumi ke atmosfer disebut radiasi termal bumi. (Eh)
(Atmosfer menyerap panas ini, serta sebagian dari radiasi matahari. Akibatnya, atmosfer memanas dan mulai memancarkan panas ≈ 30% ke luar angkasa dan ≈ 70% ke Bumi).
Panas yang dipancarkan atmosfer ke bumi disebut radiasi balik atmosfer (Ez).
Perbedaan antara radiasi termal bumi dan radiasi lawan atmosfer disebut radiasi efektif (E eff)
Sinar UVBagian spektrum yang terlihatsinar IR
(λ ‹ 0,4 µm) (λ dari 0,4 hingga 0,76 µm) (λ › 0,76 µm)
1. Sinar UV praktis tidak sampai ke permukaan bumi, diserap oleh lapisan ozon. Secara negatif mempengaruhi pertumbuhan tanaman.
2. Sinar IR dibagi menjadi dua kelompok menurut efek biologisnya:
a) radiasi IR dekat (λ hingga 4 µm). Sinar ini tidak terlihat dan mengeluarkan panas. Mereka secara aktif menyerap air yang terkandung dalam tanaman dan mempercepat pertumbuhan dan perkembangannya.
b) radiasi IR jauh (λ lebih dari 4 µm). Juga tidak terlihat, mereka memberikan panas, tetapi tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap tanaman.
3. Bagian spektrum tampak terdiri dari sinar-sinar berwarna yang bersama-sama menghasilkan warna putih.
Berkisar dari 0,38 hingga 0,71 mikron Letak PAR merupakan bagian dari radiasi matahari yang diserap tanaman dan digunakan dalam proses fotosintesis.
Diketahui bahwa tumbuhan menyerap sinar biru-ungu dan merah-oranye paling intensif, sedangkan sinar kuning-hijau kurang intens.
Agar pembentukan zat organik selama fotosintesis melebihi pemecahan zat organik selama respirasi, maka penerangan yang dihasilkan oleh radiasi matahari harus berada di atas nilai tertentu, yang disebut titik kompensasi. Jika penerangan berada di atas titik ini, bahan organik terakumulasi. Untuk tanaman yang menyukai cahaya, titik kompensasinya adalah ≈ 20 – 35 W/m2, untuk tanaman yang tahan naungan lebih kecil (hingga 15 W/m2)
3. Perubahan sinar matahari di atmosfer
Saat melewati atmosfer, sinar UV hampir seluruhnya diserap oleh lapisan atasnya. Sinar inframerah dan sinar tampak sebagian diserap oleh uap air dan CO 2 . Oleh karena itu, semakin banyak uap air yang terkandung di atmosfer, maka semakin sedikit radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi. Rata-rata, ≈15% energi matahari diserap di atmosfer. Selain itu, ≈ 255 radiasi matahari dihamburkan oleh awan, molekul gas atmosfer, dan aerosol.
Intensitas hamburan sinar matahari di atmosfer bergantung pada faktor-faktor berikut:
1). Ketinggian Matahari di atas ufuk (Semakin rendah ketinggian Matahari, semakin panjang lintasan sinarnya melalui atmosfer dan semakin banyak sinar matahari yang diserap dan dihamburkan).
2). Konsentrasi partikel hamburan di atmosfer (semakin tinggi konsentrasinya, semakin kuat hamburannya).
3). Panjang gelombang sinar matahari (semakin pendek panjang gelombangnya, semakin banyak sinar yang tersebar).Hukum hamburan sinar Rayleigh -
(di mana C adalah koefisien ketergantungan
pada jumlah partikel yang berhamburan
per satuan volume)
A). Panjang gelombang terpendek adalah untuk sinar ungu, sedikit lebih panjang untuk sinar biru dan biru.
Tetapi karena yang terakhirlah yang memiliki energi kuantum maksimum dalam spektrumnya, maka dalam cahaya yang tersebar, energi terbesar dialihkan ke sinar biru-biru, yang menentukan warna biru langit.
B). Semakin rendah Matahari, semakin panjang jalur sinarnya dan semakin banyak hamburannya. Dan karena sinar gelombang pendek tersebar paling intens, sinar dengan panjang gelombang terpanjang, yaitu sinar merah, mencapai Bumi. Oleh karena itu, matahari terbenam berwarna merah.
V). Tetesan kabut dan awan menghamburkan sinar dengan panjang gelombang berapa pun secara merata (hamburan netral), sehingga tampak putih.
4. Neraca radiasi dan komponen-komponennya
Keseimbangan radiasi adalah perbedaan antara aliran energi radiasi yang tiba di permukaan bumi dan meninggalkannya.
Jika aliran masuk lebih besar daripada aliran keluar, maka keseimbangan radiasi positif dan permukaan bumi memanas, dan jika sebaliknya, maka mendingin.
Keseimbangan radiasi menjadi positif 1 jam setelah matahari terbit, negatif 1 – 2 jam sebelum matahari terbenam
Rasio radiasi matahari langsung dan menyebar dalam komposisi total bergantung pada:
A). Dari ketinggian Matahari di atas cakrawala (semakin tinggi Matahari, semakin besar proporsi radiasi matahari langsung dan semakin sedikit hamburannya)
B). Dari kekeruhan dan polusi atmosfer (semakin transparan atmosfer, semakin besar porsi radiasi matahari langsung. Awan yang bahkan tidak menutupi Matahari secara signifikan meningkatkan masuknya radiasi matahari yang tersebar).
DI DALAM). Dari ketinggian suatu daerah di atas permukaan laut (semakin tinggi titik di atas permukaan laut, maka datangnya radiasi matahari langsung semakin cepat dan hamburannya semakin sedikit).
Selain itu, di musim dingin, karena pantulan radiasi matahari dari salju dan hamburan sekundernya di atmosfer, porsi radiasi matahari yang tersebar dalam total radiasi meningkat secara signifikan.
Kekuatan aliran radiasi matahari langsung lebih tinggi dibandingkan dengan radiasi tersebar. Oleh karena itu, radiasi matahari langsung membawa lebih banyak cahaya dan kehangatan.
2. Besaran tercermin radiasi matahari sangat bergantung pada albedo permukaan bumi.
Albedo adalah reflektifitas permukaan apapun.Semakin besar albedo suatu permukaan, semakin kuat sinar matahari yang dipantulkan dari permukaan tersebut dan oleh karena itu, semakin sedikit pemanasan permukaan tersebut.
Albedo maksimum di alam adalah untuk salju segar: 80–95%, minimum untuk tanah gelap (5–15%).
Albedo tergantung warna permukaan (yang gelap memiliki lebih sedikit dari yang terang); dari kekasaran permukaan (yang halus lebih tinggi dari yang kasar). Selain itu, albedo bergantung pada ketinggian Matahari di atas cakrawala: setiap permukaan memiliki albedo maksimum pada pagi dan sore hari, dan minimum pada siang hari (karena saat ini radiasi matahari yang tersebar lebih sedikit, dan dipantulkan lebih baik) .
|
Nilai E eff bergantung pada perbandingan radiasi termal bumi (E z) dan radiasi lawan atmosfer (E a). Dengan meningkatnya suhu permukaan bumi, radiasi bumi meningkat, sehingga radiasi efektif juga meningkat. Pada saat yang sama, permukaan bumi kehilangan panas secara intensif. Sebaliknya, radiasi balik atmosfer merupakan sumber panas selain radiasi matahari.
Jadi, dihitung bahwa jika atmosfer tidak mengembalikan panas ke bumi, maka suhu rata-rata permukaan bumi bukan +15 0 C, tetapi –23 0 C. Pengaruh atmosfer terhadap rezim termal bumi bumi disebut efek rumah kaca.
Besarnya radiasi atmosfer berbanding lurus dengan kandungan CO2 dan uap air di atmosfer, serta jumlah awan.
(Semakin besar dan padat kekeruhannya, semakin tinggi pula radiasi atmosfernya, sehingga permukaan bumi semakin sedikit mendingin.)
(Inilah sebabnya mengapa embun beku di tanah lebih jarang terjadi pada malam berawan dibandingkan pada malam cerah).
Ketergantungan keseimbangan radiasi permukaan bumi
dari kekeruhan
Keseimbangan radiasi dan rezim termal planet yang terkait selama musim dingin (yaitu musim dingin, awal musim semi, dan akhir musim gugur) terutama ditentukan oleh radiasi efektif. Dan karena radiasi efektif semakin rendah, semakin besar dan padat kekeruhannya, maka pada cuaca berawan dan berawan suhu udara dan tanah akan selalu lebih tinggi dibandingkan pada cuaca cerah dan tidak berawan.
Dan di musim panas (musim panas, akhir musim semi, dan awal musim gugur), suhu di bumi ditentukan oleh radiasi matahari langsung. Semakin sedikit intensitasnya, semakin berawan. Oleh karena itu, saat cuaca berawan, pada saat-saat seperti ini, cuaca selalu lebih sejuk dibandingkan saat cuaca cerah dan tidak berawan.
Jumlah radiasi matahari yang masuk ke permukaan bumi sepanjang tahun sama dengan jumlah radiasi matahari yang meninggalkan planet per tahun.
Oleh karena itu, sepanjang tahun keseimbangan radiasi bumi adalah nol.
5. Datangnya radiasi matahari pada berbagai bentang alam dan tanaman
Masuknya radiasi matahari secara langsung pada suatu permukaan horizontal bergantung pada sudut datangnya sinar matahari. Permukaan bumi menerima jumlah radiasi matahari maksimum pada sudut 90 0 . Semakin kecil sudutnya (yaitu, semakin rendah posisi Matahari di atas cakrawala), semakin sedikit radiasi matahari yang masuk per satuan permukaan.
Kedatangan radiasi matahari langsung pada permukaan horizontal:h ○ – ketinggian Matahari
S – radiasi matahari langsung di permukaan,
tegak lurus terhadap sinar matahari.
Contoh: jika S = 100 W/m 2 jam ○ = 30 0
Sin 30 0 = 0,5 dan S´ = 100/2 = 50 W/m 2
Pasokan radiasi matahari ke berbagai bentang alam terutama bergantung pada paparan lereng. Lereng dengan paparan selatan menerima jumlah panas dan cahaya maksimum, sedangkan lereng utara menerima jumlah minimum. Timur dan barat - lebih kecil dari selatan, tetapi lebih besar dari utara.
Faktor utama yang menentukan penyerapan PAR oleh tanaman adalah perbandingan luas permukaan daun terhadap luas lahan (L).
Penyerapan PAR oleh tanaman maksimum jika L = 4
Permukaan lembaran 40.000 m2
Dengan bertambahnya L maka penyerapan PAR oleh tanaman tidak meningkat.
>> Dispersi cahaya. Komposisi spektral cahaya
- Hari musim panas yang cerah. Dan tiba-tiba awan muncul di langit, hujan mulai turun, dan seolah-olah “tidak menyadari” bahwa matahari terus bersinar. Hujan seperti ini populer disebut buta. Hujan belum juga berhenti, namun pelangi warna-warni sudah bersinar di langit (Gbr. 3.45). Kenapa dia muncul? Anda akan menemukan jawabannya di paragraf berikutnya.
Ara. 3.45. Fenomena mirip pelangi dapat diamati pada semburan air mancur atau air terjun
1. Kita mempelajari penguraian cahaya putih menjadi suatu spektrum
Ternyata dalam kondisi laboratorium seseorang dapat mengamati fenomena menakjubkan yang mirip dengan pelangi. Untuk melakukan ini, arahkan seberkas cahaya putih sempit ke prisma kaca (Gbr. 3.46). Melewati prisma, seberkas cahaya putih dibiaskan, dan garis pelangi terbentuk di layar - sebuah spektrum.
Kemunculan spektrum dijelaskan oleh fakta bahwa berkas cahaya putih merupakan kombinasi berkas cahaya dengan warna berbeda, dan berkas cahaya dengan warna berbeda merambat dalam medium yang sama dengan kecepatan berbeda.
- Ketergantungan cepat rambat berkas cahaya dalam medium tertentu terhadap warna berkas disebut dispersi cahaya.
Biasanya, berkas cahaya yang bergerak dengan kecepatan lebih rendah akan lebih banyak dibiaskan.
Beras. 3.46 Penguraian cahaya putih menjadi spektrum ketika melewati prisma kaca Sinar ungu dibiaskan paling kuat, sinar merah dibiaskan paling lemah
Beras. 3.47 Beberapa warna tambahan
Misalnya, pada media yang Anda pelajari di sekolah, berkas sinar ungu memiliki kecepatan lebih rendah dibandingkan berkas merah, sehingga dibiaskan lebih kuat. Omong-omong, inilah sebabnya garis ungu pada spektrum terletak di bawah garis merah (Gbr. 3.46).
Mari kita bandingkan Gambar. 3.45 dan 3.46: warna pelangi adalah warna spektrum, hal ini tidak mengherankan, karena sebenarnya pelangi adalah spektrum sinar matahari yang sangat besar. Berjuta-juta tetesan kecil air (ingat bagaimana pelangi selalu terbentuk selama atau setelah hujan?), bertindak bersama-sama seperti banyak “prisma”, membiaskan sinar matahari putih dan menciptakan busur warna-warni.
2. Ciri-ciri warna
Biasanya ada tujuh warna dalam spektrum: merah, oranye, kuning, hijau, biru, nila, ungu.
Berkas cahaya dari dua warna spektral yang berbeda, jika ditumpangkan satu sama lain, akan membentuk warna lain. Fenomena ini disebut aliasing warna spektral. Jadi, dengan mengarahkan pancaran warna oranye dan hijau ke layar sehingga saling tumpang tindih, kita mendapatkan warna kuning pada layar.
Beberapa warna spektral, bila ditumpangkan satu sama lain, membentuk warna putih. Pasangan warna spektral seperti itu disebut komplementer (Gbr. 3.47). Pada gambar, warna area A dan B saling melengkapi karena saling melengkapi menjadi putih.
Tiga warna spektral utama yang sangat penting bagi penglihatan kita: merah, hijau, dan biru. Dengan melapiskan ketiga warna ini satu sama lain dalam proporsi berbeda, Anda bisa mendapatkan warna dan corak berbeda (Gbr. 3.48). Pada saat yang sama, warna hijau, merah dan biru tidak dapat diperoleh dengan menggabungkan warna spektrum lainnya.
Misalnya, televisi berwarna didasarkan pada superposisi tiga warna spektral utama dalam proporsi berbeda. Jika Anda melihat layar TV berwarna melalui kaca pembesar, Anda akan melihat bahwa gambarnya terdiri dari benda-benda kecil berwarna merah, hijau, dan biru.
Beras. 3.48 Warna primer spektrum - hijau, merah, biru
Beras. 3.49. Daun tanaman yang disinari cahaya biru tampak hampir hitam bagi kita.
3. Cari tahu mengapa dunia ini penuh warna
Mengetahui bahwa cahaya putih itu kompleks, kita dapat menjelaskan mengapa dunia di sekitar kita, yang hanya diterangi oleh satu sumber cahaya putih - Matahari - kita lihat dalam warna yang berbeda.
Seperti yang telah Anda ketahui, cahaya sebagian dipantulkan dari benda fisik, sebagian dibiaskan, dan sebagian diserap olehnya, dan proses ini bergantung pada sifat optik bahan pembuat benda tersebut, dan pada warna berkas cahaya yang datang.
Permukaan putih memantulkan sinar semua warna secara merata. Oleh karena itu, lembaran lanskap yang disinari oleh sumber cahaya putih tampak putih bagi kita. Rerumputan hijau, yang diterangi oleh sumber yang sama, sebagian besar memantulkan sinar hijau dan menyerap sisanya. Kelopak bunga tulip merah sebagian besar memantulkan sinar merah, kelopak bunga matahari kuning memantulkan sinar kuning.
Cahaya biru yang diarahkan ke dedaunan hijau tanaman akan hampir seluruhnya diserap oleh dedaunan, karena dedaunan tersebut sebagian besar memantulkan sinar hijau dan menyerap sinar lainnya. Artinya dedaunan yang disinari cahaya biru akan tampak hampir hitam bagi kita (Gbr. 3.49). Misalnya, jika kita menyinari kertas putih dengan cahaya biru, maka kertas tersebut akan tampak biru bagi kita, karena kertas putih memantulkan sinar semua warna, termasuk biru. Namun bulu hitam kucing menyerap sinar dari semua warna, jadi tidak peduli cahaya apa yang kita gunakan untuk menyinarinya, kucing tersebut akan tetap terlihat hitam.
- Mari kita simpulkan
Ketergantungan cepat rambat berkas cahaya dalam medium tertentu terhadap warna berkas disebut dispersi cahaya. Akibat dispersi, cahaya putih yang melewati, misalnya melalui prisma, membentuk spektrum, yaitu. ternyata terurai menjadi tujuh warna spektral (merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu).
Ketika dua warna spektral berbeda saling tumpang tindih, warna lain akan terbentuk.
Karena benda yang berbeda memantulkan, membiaskan, dan menyerap cahaya dengan cara yang berbeda, kita melihat dunia di sekitar kita dalam warna yang berbeda.
- Pertanyaan keamanan
1. Apa yang disebut dispersi cahaya?
2. Apa penyebab penyebaran cahaya?
3. Fenomena alam apa yang dapat dijelaskan dengan penyebaran cahaya?
4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan ungkapan “cahaya putih adalah cahaya kompleks”?
5. Warna apa yang disebut warna komplementer?
6. Sebutkan sifat-sifat spektrum warna primer.
7. Warna cahaya apa yang dipantulkan oleh anggur hijau?
- Latihan
1. Warna cahaya apa yang melewati kaca biru? apakah itu diserap olehnya?
2. Bagaimana tampilan huruf merah pada kertas putih jika dilihat melalui kaca hijau? Seperti apa warna kertasnya?
3. Melalui kaca warna apa Anda tidak dapat melihat teks yang ditulis dengan tinta ungu di atas kertas putih?
4. Berkas cahaya warna merah, jingga, dan biru tersebar di dalam air. Sinar manakah yang merambat lebih cepat?
- tugas eksperimental
1. Isi bejana dangkal dengan air dan letakkan di dekat dinding. Tempatkan cermin datar di dasar bejana dengan sudut tumpul ke bawah. Cermin harus benar-benar terendam air. Arahkan seberkas cahaya ke sana dan “titik cerah” akan muncul di dinding. Periksalah dengan cermat dan jelaskan fenomena yang diamati.
2. Lakukan percobaan overlay warna yang berbeda. Untuk melakukan ini, potong beberapa lingkaran dengan diameter 15 cm dari kertas tebal. Bagilah salah satu lingkaran menjadi tiga sektor yang identik. Warnai sektor pertama dengan warna merah, sektor kedua dengan warna biru, dan sektor ketiga dengan warna hijau. Bagilah lingkaran yang tersisa menjadi beberapa sektor dengan ukuran berbeda dan cat dengan warna berbeda. Tempatkan setiap lingkaran satu per satu di ujung pulpen dan putar. Jelaskan dan jelaskan pengamatan Anda.
- Fisika dan teknologi di Ukraina
Perusahaan Saham Gabungan Terbuka "SELMI"(Sumy Electron Microscopes) memulai kegiatan produksinya pada tahun 1959. Perusahaan ini adalah pemimpin yang tak terbantahkan di CIS dalam produksi alat ukur.
Salah satu produk asosiasi SELMI adalah spektrofotometer (lihat gambar). Alat ini dirancang untuk menganalisis kandungan logam berat dan zat berbahaya (seng, timbal, tembaga, kadmium, merkuri) pada pangan dan bahan baku pangan, serta pada air alami, sampel tanah, dll. Sensitivitas spektrofotometer adalah sangat tinggi. Katakanlah perangkat tersebut dapat mendeteksi keberadaan 0,005 mg merkuri dalam satu liter air.
Fisika. Kelas 7: Buku Teks / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: Penerbitan "Ranok", 2007. - 192 hal.: sakit.
Fotografi dilakukan baik di siang hari alami maupun dengan sumber cahaya buatan: lampu pijar, lampu flash pelepasan gas, lampu flash, dll. Semua sumber ini sangat berbeda satu sama lain dalam komposisi spektral cahaya tidak hanya berdasarkan kondisi pemotretan tertentu, tetapi juga karakteristik pencahayaan sumbernya. Jika saat memotret pada film hitam putih, perhatian pertama-tama diberikan pada intensitas fluks cahaya sumber cahaya dan, pada tingkat lebih rendah, pada komposisi spektralnya, maka saat memotret pada film berwarna, komposisi spektral cahayanya adalah sangat penting. Komposisi spektral menentukan transmisi warna tonal saat memotret pada film hitam-putih dan warna alami saat memotret berwarna, pilihan material peka warna dan filter cahaya.
Ketika warna sumber cahaya berubah, skala nada yang menyampaikan warna suatu objek juga berubah. Komposisi spektral cahaya dan suhu warnanya harus seimbang dengan sensitivitas warna bahan negatif. Hanya dalam kasus ini rendering warna yang benar dapat dilakukan.
Siang hari termasuk dalam kelompok sumber cahaya bersuhu.
Permukaan bumi dan segala sesuatu yang ada di atasnya disinari oleh campuran cahaya total (radiasi total) dari radiasi matahari langsung dan radiasi tersebar yang datang dari langit dan awan, atau dalam cuaca berawan, ketika matahari tertutup awan, oleh cahaya tersebar dari langit. langit. Tempat-tempat di mana sinar matahari langsung tidak menembus hanya diterangi oleh cahaya yang tersebar dari langit (Gbr. 6).
Dan dari meja. Gambar 3 menunjukkan bagaimana komposisi spektral radiasi matahari berubah bergantung pada ketinggian matahari.
Matahari terbit sangat cepat di pagi hari dan terbenam di malam hari. Perkiraan perubahan suhu warna sepanjang hari dan tergantung pada keadaan langit diberikan dalam Tabel. 4.
Namun pola fluktuasi komposisi spektral dan intensitas emisi cahaya siang hari terus terganggu akibat perubahan kondisi meteorologi yang terjadi di atmosfer (kekeruhan yang ketinggian, derajat dan kepadatannya sangat tidak stabil, kelembaban udara dan debu, kabut, kabut. , dll.). Faktor-faktor variabel acak ini mempunyai hubungan yang begitu erat dan saling terkait sehingga sangat sulit untuk memperhitungkan pengaruh masing-masing faktor tersebut.
Saat matahari terbit di atas ufuk atau terbenam, ia tampak seperti bola merah dengan suhu warna sekitar 1800 K. Saat ini, dalam perjalanan menuju bumi, sinar matahari menembus selubung udara yang mengelilingi planet kita dan menempuh perjalanan paling lama. jalur di atmosfer. Panjang jalur sinar matahari di atmosfer sangat penting, terutama untuk bagian spektrum gelombang pendek. Dalam aliran sinar matahari yang telah menempuh jalur terpanjang di udara, tidak ada sinar biru-ungu: sinar tersebut disaring oleh lapisan udara, yang mengubah komposisi spektral sinar matahari, bertindak sebagai filter kuning dengan kepadatan bervariasi. . Dalam kondisi berawan sebagian, ketika matahari bersinar menembus awan atau berada dalam kabut, bagian radiasi gelombang pendek juga melemah.
Radiasi matahari, sebagai akibat dari pemantulan berulang-ulang oleh molekul-molekul gas yang menyusun udara, mengalami hamburan molekuler. Warna yang terlihat dari lapisan udara di atas bumi dan warna langit disebabkan oleh hamburan molekul yang kuat dari bagian gelombang pendek radiasi matahari. Hamburan molekul adalah penyebab kabut biru di udara.
Akibat penghamburan sebagian sinar matahari oleh atmosfer, langit sendiri menjadi sumber cahaya (sekunder) dengan warna yang jelas. Dalam spektrum langit biru terdapat dominasi warna biru dan ungu yang signifikan; semua warna lain juga terdapat, tetapi pada tingkat yang jauh lebih rendah (Gbr. 6, kurva 3).
Cahaya langit yang menyebar juga mengalami variasi suhu warna yang besar bergantung pada apakah cahaya tersebut berasal dari langit biru yang tidak berawan atau dari langit yang berkabut atau berawan.
Pengotor mekanis terus-menerus tersuspensi di udara dalam jumlah yang bervariasi - partikel keruh (udara dalam lapisan tebal dapat dianggap sebagai media keruh): partikel debu yang timbul karena naiknya arus udara dan angin, tetesan kecil air, uap air yang berkontribusi pada pembentukan kabut.Kuantitas Mereka berkurang seiring dengan ketinggian - mereka tidak naik di atas 1000 m. Ketika ukuran partikel yang berkabut menjadi sebanding dengan gelombang cahaya gelombang panjang atau bahkan mulai melebihi panjangnya, hamburan aerosol terjadi, di mana sinar keseluruhan spektrum dipantulkan. Pada saat yang sama, cahaya yang dipantulkan menjadi putih dan akibatnya, langit memperoleh warna keputihan. Peningkatan kelembapan udara juga berkontribusi terhadap pemutihan langit, yang menyebabkan terbentuknya kabut. putih dengan warna biru.
Saat awan muncul, cahaya putih yang dipantulkan awan juga bercampur dengan cahaya langit. Tetesan besar air yang membentuk awan menyebarkan sinar ke seluruh spektrum.
Di dekat kota-kota besar, karena tingginya kandungan debu di lapisan udara paling bawah, munculnya uap, asap dan debu di dalamnya, langit di cakrawala berubah menjadi abu-abu atau putih dalam berbagai warna.
Saat matahari terbit lebih tinggi dan jalur sinarnya di atmosfer menjadi lebih pendek, radiasinya berubah dari merah, kemerahan, kuning, hingga kekuningan. Pada saat yang sama ia mengubah warna dan langitnya. Mula-mula berwarna kebiruan, berubah menjadi kemerahan di dekat matahari saat matahari terbit dan terbenam, dan berubah menjadi biru saat matahari terbit. Jika udara cerah, langit menjadi biru.
Sesaat setelah matahari terbit dan sesaat sebelum matahari terbenam, suhu warna naik hingga 3000-3200K, sehingga memungkinkan untuk memotret pada film LN berwarna. Sekitar satu jam setelah matahari terbit, pada puncak matahari, suhu warnanya naik menjadi 3500 K. Radiasi saat ini terdiri dari separuh sinar merah, seperempat sinar kuning, dan seperempat sisanya berwarna hijau, biru, dan ungu. Bayangan, mulai dari yang terpanjang, berkurang dengan cepat, dan pada ketinggian matahari 15°, bayangan tersebut menjadi hampir sama dengan empat kali panjang benda. Pada sore hari, ketika matahari terbenam di bawah 13-15q, serta bergerak lebih jauh menuju cakrawala dan sinar biru-ungu melemah, radiasi memperoleh corak yang jelas dari kuning hingga merah. Bayangan juga menjadi lebih panjang. Permukaan horizontal saat ini sebagian besar diterangi oleh langit dan, di bawah pengaruh meningkatnya efek cahaya yang tersebar dari langit, berubah menjadi biru, dan permukaan vertikal lebih banyak diterangi oleh cahaya kuning. matahari.
Jalur yang ditempuh sinarnya di atmosfer menjadi sangat pendek dan sebagian besar radiasi gelombang pendek mencapai permukaan bumi. Keseluruhan cahaya matahari dan langit di bawah langit tak berawan menjadi stabil, menjadi putih dan hampir tidak berubah seiring dengan ketinggian matahari saat ini.
Ini adalah waktu terbaik untuk memotret, khususnya pada film berwarna DS, yang seimbang untuk suhu warna 5600-5800 K. Sekalipun beberapa perubahan dalam suhu warna cahaya terjadi pada saat ini, untuk pemotretan hitam putih, perubahan tersebut tidak menjadi masalah pada saat itu. semuanya, namun untuk warna tidak terlalu signifikan sehingga secara signifikan menurunkan penampakan warna. Perubahan suhu warna siang hari pada siang hari ditunjukkan pada Gambar. 7.
yang dia jatuh
Dan mengetahui ketinggian matahari di atas cakrawala memungkinkan Anda menentukan suhu warna siang hari.
Untuk setiap musim dan hari, Anda dapat mengetahui panjang bayangan menggunakan perangkat sederhana - penunjuk bayangan (indikator). Sebuah batang atau peniti dengan panjang tertentu, misalnya I cm, dipasang pada karton. Dari titik penempelan, seperti dari pusat, digambar setengah lingkaran (Gbr. 8) dengan jari-jari sama dengan 0,5-6 kali tinggi dari karton. batang yang menonjol. Jika karton diposisikan mendatar, bayangan dari batang akan menunjukkan ketinggian matahari.
(di Kyiv hingga 63°). Saat matahari mendekati puncaknya, cahayanya memperoleh warna kebiruan yang nyata, suhu warna naik menjadi 6000-7000 K. Kali ini (untuk Kyiv 11.00-13.00) tidak cocok untuk fotografi dan alasan artistik.
Matahari merupakan sumber radiasi infra merah yang efektif. Penerangan yang dihasilkan oleh bagian inframerah dari radiasi matahari bergantung pada posisi matahari di langit dan derajat transparansi atmosfer. Dalam tabel Gambar 6 menunjukkan persentase radiasi dari bagian ultraviolet dan inframerah fluks matahari sepanjang hari untuk atmosfer transparan. Radiasi fluks matahari yang berkisar antara 3 hingga 70 diambil sebagai 100%.
Tabel tersebut menunjukkan bahwa saat matahari terbit, intensitas radiasi infra merah melemah secara nyata.
Lampu pijar juga termasuk dalam kelompok sumber cahaya suhu. Kesederhanaan dan kemudahan penggunaan telah memastikan bahwa mereka paling banyak digunakan dalam fotografi dan pembuatan film. Ada berbagai jenis lampu pijar listrik. Diantaranya adalah lampu penerangan pijar rumah tangga dengan berbagai daya, lampu foto, lampu cermin, yang bagian bohlamnya berbentuk paraboloid dilapisi dengan lapisan cermin aluminium, lampu proyektor (PZh), lampu proyektor bioskop (CPZh), dan lampu proyeksi. . Dalam beberapa tahun terakhir, lampu halogen (yodium-kuarsa) telah banyak digunakan.
Pada lampu rumah tangga, radiasi maksimum berada di wilayah spektrum inframerah, sedangkan sinar kuning-merah mendominasi di wilayah tampak. Dilihat dari karakteristik spektralnya (lihat Gambar 6), radiasi lampu pijar di wilayah spektrum merah melebihi radiasi di wilayah biru-ungu sebanyak 5-6 kali lipat. Oleh karena itu, penampakan warna pada film hitam putih di bawah cahaya pijar sangat berbeda dengan penampakan warna di siang hari.
Pada tegangan nominal 127 dan 220V, untuk lampu pijar berdaya rendah (50-200 W), suhu warna cahaya yang dipancarkan oleh filamen tungsten adalah 2600-2800 K, untuk lampu yang lebih bertenaga (500 dan 1000 W) - sekitar 3000 K, untuk suhu warna yang lebih bertenaga (lebih dari 1000 W) melebihi 3000 K. Lampu rumah tangga berdaya rendah dengan suhu warna rendah tidak cocok untuk fotografi warna.
Untuk lampu pijar cermin (SF) suhu warnanya 2800-3000K, untuk fotografi warna - 3200-3300 K. Suhu warna lampu sorot (FL) berkisar antara 3000 K untuk lampu dengan daya 500 W hingga 3200 K untuk lampu dengan daya 5000-10,000 Sel Lampu KGShch dan PZhK yang ditujukan untuk pembuatan film berwarna memiliki suhu warna yang sama untuk semua daya. Ketika suhu filamen lampu tungsten meningkat, suhu warnanya meningkat.
Lampu foto yang ditujukan untuk fotografi berbeda dari lampu biasa karena lampu ini menyala pada tegangan yang ditingkatkan, dengan panas yang tinggi. Berkat ini, tidak hanya intensitas cahaya yang meningkat secara signifikan, tetapi suhu warna juga meningkat. Dibandingkan dengan lampu foto, cahaya dari lampu rumah tangga terasa lebih merah.
Keteguhan suhu warna lampu pijar bergantung pada keteguhan tegangan yang disuplai ke lampu. Fluktuasi tegangan mengubah suhu filamen filamen tungsten dan, akibatnya, suhu warna radiasi.
Saat memotret pada film hitam putih, konsistensi suhu warna lampu pijar tidak sepenting saat memotret pada film berwarna. Pada film berwarna reversibel, penyimpangan dari suhu warna normal 50-100K sudah terlihat. Fluktuasi suhu warna tergantung pada perubahan tegangan ditunjukkan pada Gambar. 9. Tegangan pengenal diambil 100%. Misalnya, ketika voltase diturunkan hingga 90% dari nilai nominal, suhu warna menurun hingga 96% dari suhu aslinya. Penurunan tegangan ini mengurangi suhu warna lampu dari 3200 menjadi 3072 K.
Selama proses pembakaran, akibat sputtering filamen, permukaannya mengecil dan terbentuk lapisan film di bagian dalam labu. Radiasi dari lampu seperti itu selalu mengandung lebih banyak sinar merah daripada lampu baru yang sejenis.
Cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh zat yang dipanaskan atau tereksitasi, yang dirasakan oleh mata manusia. Seringkali, cahaya dipahami tidak hanya sebagai cahaya tampak, tetapi juga sebagai wilayah spektrum luas yang berdekatan dengannya. Salah satu ciri cahaya adalah warnanya, yang untuk radiasi monokromatik ditentukan oleh panjang gelombang, dan untuk radiasi kompleks, oleh komposisi spektralnya.
Dasar sumber cahaya - matahari. Cahaya yang dipancarkannya dianggap putih. Cahaya berasal dari matahari dengan panjang gelombang yang berbeda-beda.
Cahaya memiliki suhu yang bergantung pada kekuatan radiasi cahaya. Pada gilirannya, daya bergantung pada panjang gelombang.
Cahaya dari lampu pijar tampak putih, namun spektrumnya bergeser ke arah merah.
Cahaya dari lampu neon bergeser ke arah spektrum ungu, memiliki warna kebiruan dan temperatur warna yang tinggi
Sinar matahari di daerah dataran tinggi condong ke arah panjang gelombang ungu. Hal ini disebabkan oleh menipisnya atmosfer di dataran tinggi.
Di gurun berpasir, spektrumnya akan bergeser ke arah gelombang merah, karena radiasi dari pasir panas ditambahkan ke sinar matahari.
Saat memotret, fakta-fakta ini perlu diperhitungkan, untuk mengetahui spektrum radiasi cahaya yang tersedia untuk mendapatkan foto berkualitas tinggi dengan nuansa yang ada pada aslinya.
Itu. Foton dengan panjang berbeda berasal dari sumber cahaya berbeda.
Warna adalah sensasi yang ditimbulkan oleh mata dan otak manusia oleh cahaya dengan panjang gelombang dan intensitas yang bervariasi.
Radiasi dengan intensitas berbeda secara objektif ada dan menimbulkan sensasi warna tertentu. Namun ia sendiri tidak memiliki warna. Warna terjadi pada organ penglihatan manusia. Dia tidak ada secara independen dari mereka. Oleh karena itu, ini tidak dapat dianggap sebagai besaran obyektif.
Untuk mendeskripsikan warna, digunakan penilaian subjektif kualitatif dan kuantitatif terhadap karakteristiknya.
Penyebab sensasi warna adalah radiasi elektromagnetik, cahaya, yang karakteristik objektifnya terkait dengan karakteristik subjektif warna, saturasi, nada, dan kecerahannya.
Nada warna bersifat subyektif. disebabkan oleh sifat persepsi visual manusia, cahaya, dan definisi intensitas gelombang.
Suhu di mana benda yang benar-benar hitam memancarkan cahaya dengan komposisi spektral yang sama dengan cahaya tersebut disebut suhu warna. Ini hanya menunjukkan distribusi spektral energi radiasi, dan bukan suhu sumbernya. Jadi, cahaya langit biru berhubungan dengan suhu warna sekitar 12.500-25.000 K, jauh lebih tinggi daripada suhu matahari. Suhu warna dinyatakan dalam Kelvin (K).
Konsep suhu warna hanya berlaku untuk sumber cahaya termal (panas). Cahaya pelepasan listrik dalam gas dan uap logam (natrium, merkuri, lampu neon) tidak dapat dikarakterisasi berdasarkan suhu warna.
