Jste fanda do dalekohledů, fotopastí nebo fotoaparátů? Víte, co je to vlastně světlo? A znáte i jiný princip jeho fungování, než že se šíří rychlostí světla?
Elektromagnetické vlnění
Pokud mluvíme o světle, máme většinou na mysli viditelnou část světelného spektra. To tvoří jen malou výseč elektromagnetického vlnění s vlnovou délkou 400–800 nm. Některé optické přístroje ale mohou pracovat i s částí spektra pro lidské oko nepostřehnutelnou.
Třeba u části přístrojů pro noční vidění (termovizí) nebo termokamer se jedná o infračervené (tepelné) záření. To má vlnovou délku mezi 760 nm a 1 mm. Stejné infračervené záření využívají i PIR detektory pohybu ve fotopastích. Ze živočichů ho jsou schopni vnímat někteří plazi.
Na opačné straně viditelného spektra je to ultrafialové o vlnových délkách 400 – 10 nm. Na rozdíl od hmyzu nebo ptáků ho nevidíme, ale dokáže nám pěkně spálit kůži nebo i způsobit rakovinu. Barva citlivá na UV světlo se používá jako ochranný prvek na bankovkách a dokumentech, v UV spektru pracují některé astronomické dalekohledy a můžete ho vidět i v detektivních seriálech jako „černé světlo“ pro hledání krevních stop.
Jak funguje zrak?
Lidské oko má v sobě dva druhy receptorů. Tyčinky a čípky. Tyčinky nám umožňují vidět za šera a rozeznávají jen odstíny šedé. V sítnici lidského oka jich je přibližně 130 milionů.
Čípky potřebují ke svému fungování světla více, ale zato díky nim vidíme barevně. V lidském oku jsou tři druhy čípků citlivé na modrou, zelenou a červenou barvu. Celkem jich máme cca 7 milionů v každém oku.
Naproti tomu pes nebo kočka od sebe nepoznají červenou barvu od zelené, protože vidí pouze dvě barvy, zatímco ptáci rozeznají pět až sedm různých barev a ještě ke všemu jsou schopni zaznamenat až 150 záběrů za vteřinu oproti lidským 20.
Barevné spektrum
To, co vnímáme jako bílé světlo, je ve skutečnosti složené z řady barev. V přírodě je lze pozorovat ve formě duhy, kde se při vhodném úhlu lámou sluneční paprsky na kapkách vody v atmosféře.
V laboratorních podmínkách slouží pro studium světelného spektra již od dob Issaka Newtona optický hranol. Každá část barevného spektra má svou vlnovou délku a frekvenci.
| Barva | Vlnová délka | Frekvence |
|---|---|---|
| červená | ~ 625–800 nm | ~ 480–375 THz |
| oranžová | ~ 590–625 nm | ~ 510–480 THz |
| žlutá | ~ 565–590 nm | ~ 530–510 THz |
| zelená | ~ 520–565 nm | ~ 580–530 THz |
| tyrkysová | ~ 500–520 nm | ~ 600–580 THz |
| modrá | ~ 430–500 nm | ~ 700–600 THz |
| fialová | ~ 400–430 nm | ~ 750–700 THz |
Barevná teplota
Lidské oko má schopnost si barvu přizpůsobovat. Například bílý papír budeme subjektivně vnímat jako bílý, i když bude nasvícen lehce oranžovým světlem žárovky, nebo naopak namodralému odstínu při zatažené obloze. Ve fotoaparátech ke stejnému účelu slouží funkce vyvážení bílé barvy.
Barevná teplota označuje fyzikální charakteristiku světelného spektra srovnáním s teplotou dokonale černého tělesa v Kelvinech. Světlo svíčky má barevnou teplotu 1 900 K, žárovka a slunce při východu nebo západu 1 700 K, zářivka 4 200 K, jasné polední slunce 6 000 K a silně zamračená obloha 10 000 K.
Barevná vada optiky
Každá optická čočka má určité nedostatky dané jejím tvarem a použitým materiálem. Příčinou chromatické vady je to, že úhel lomu světla záleží na vlnové délce. Svazek bílého světla se tak částečně rozkládá na barevné spektrum. Nejvíce se láme fialová část spektra, nejméně červená. Při velkých zvětšeních se pak obraz jeví jako neostrý a na okrajích zvlněný.
Pokud tedy chceme například dalekohled s velkým zvětšením, a nejedná se o hvězdářský dalekohled se zrcadlem místo čočky, je třeba volit kvalitní optiku kombinující spojky a rozptylky vyrobené ze skel různých druhů s odlišnou relativní disperzí.
Skvělá jsou například optická ED skla s extrémně nízkým rozptylem používaná v dalekohledech Fomei Leader zaručující ostrý obraz i v podmínkách, kdy lidské oko již vidí jen nezřetelné obrysy.