Modern fiziksel optik, ışığı insan gözü tarafından algılanan bir tür elektromanyetik dalga olarak kabul eder. Başka bir deyişle, ışığın görünür elektromanyetik radyasyon olduğunu söyleyebiliriz.

görülebilir ışık

Bildiğiniz gibi elektromanyetik dalgalar frekans ve dalga boyu bakımından farklılık gösterir. Ve bu değerlere bağlı olarak elektromanyetik radyasyon frekans aralıklarına ayrılır.

Fiziksel optiğin dışında, "ışık" kavramı elektromanyetik dalgaları da içerir. gözle görülebilir insan, 1 mm - 780 nm dalga boyunda ve 300 GHz - 429 THz frekansında kızılötesi aralığında ve 380 - 10 nm dalga boyunda ve 7.5 10 14 Hz - 3 10 16 Hz frekansında ultraviyole aralığında .

Kızılötesi, görünür ve ultraviyole radyasyon denir. spektrumun optik bölgesi. Optik aralığın üst sınırı, kızılötesi radyasyonun uzun dalga sınırıdır ve alt sınır, ultraviyole radyasyonun kısa dalga sınırıdır. Bu nedenle, optik radyasyon aralığı 1 mm ila 10 nm arasındadır.

Işık nasıl oluşur? Atomların içinde durum değiştiğinde meydana gelen süreçler sonucunda oluştuğu ortaya çıktı. Bu, foton adı verilen bir parçacık akışı yaratır. Kütleleri yoktur ama enerjileri vardır.

Işığın aynı anda bir elektromanyetik dalganın özelliklerine ve ayrı parçacıkların - fotonların özelliklerine sahip olduğu ortaya çıktı.

ışık kaynakları

Menzil içinde bulunan bir frekansa sahip elektromanyetik dalgalar yayan herhangi bir cisim görülebilir ışık, bir ışık kaynağı olarak adlandırılabilir. Tüm ışık kaynakları, doğanın kendisi tarafından yaratılan doğal ve insanlar tarafından yaratılan yapay olarak ayrılır.

Dünya üzerindeki en önemli doğal ışık kaynağı elbette Güneş'tir. Bize sadece ışık değil, aynı zamanda ısı da verir. Güneş ışığının enerjisi sayesinde gezegenimizde yaşam var. Işık Ay, yıldızlar, kuyruklu yıldızlar ve diğer kozmik cisimler tarafından yayılır. Doğal ışık kaynakları sadece cisimler değil, aynı zamanda doğal olaylar. Bir fırtına sırasında, bir şimşek çakması etrafındaki her şeyi ne kadar güçlü bir ışığın aydınlattığını görürüz. Kutup ışıkları, parlak canlı organizmalar, mineraller vb. - bu da doğal kaynaklar Sveta.

İlk ve en eski yapay ışık kaynağına ateş ateşi denilebilir. Daha sonra insanlar diğer yakıt türlerini kullanmayı ve taşınabilir ışık kaynakları yaratmayı öğrendiler: mumlar, meşaleler, kandiller, gaz fenerleri vb. Tüm bu kaynaklar yanmaya dayalıydı ve ışıkla birlikte büyük miktarda ısı yaydı.

Elektriğin icadıyla, insanlar tarafından hala ışık kaynağı olarak kullanılan elektrik ampulleri ortaya çıktı.

geometrik optik

Işığın şeffaf bir ortamda yayılması, ayna yansıtan yüzeylerden yansıması, iki şeffaf ortamın sınırındaki kırılma, çalışması geometrik optikle uğraşan belirli yasalara göre gerçekleşir.

Geometrik optikte çeşitli ışık olaylarını incelemek için noktasal ışık kaynağı ve ışık demeti gibi kavramlar kullanılır.

Geometrik optiğin temel kavramı, ışık hüzmesi .

Sıradan bir lamba ışığı her yöne eşit olarak yayar. Bu lambayı, yaydığı ışık ancak küçük, dar bir delikten geçebilecek şekilde opak bir malzeme ile kaplayalım. Düz bir çizgi boyunca yönlendirilen dar bir ışık akısı içinden geçecektir. Işık huzmesinin yayıldığı bu çizgiye ışık huzmesi denir. Bu kirişin yönü, enine boyutlarına bağlı değildir.

Mumlar, fenerler, lambalar ve diğer ışık kaynakları oldukça büyük bedenlerışıklarının kat ettiği mesafe ile karşılaştırıldığında. Arandılar genişletilmiş ışık kaynakları . Nokta ışık kaynağı bir kaynağın, bu ışığın ulaştığı mesafeye kıyasla ihmal edilebilecek boyutta olduğu kabul edilir. Örneğin, aslında çok büyük olan bir kozmik yıldız, bu ışığın yayıldığı mesafe, yıldızın boyutuna kıyasla çok büyük olduğundan, bir nokta ışık kaynağı olarak kabul edilebilir.

Geometrik optiğin temel yasalarını düşünün.

Işığın doğrusal yayılım yasası

Şeffaf homojen bir ortamda ışık düz bir çizgide yayılır. Bu yasanın kanıtı, bir nokta kaynaktan gelen ışığın ekrandaki küçük bir delikten geçtiği bir deneydir. Sonuç olarak, dar bir ışık huzmesi oluşur ve ekranın arkasında buna paralel bir düzlemde, ışığın yayıldığı düz çizgi üzerinde ortalanmış düzenli bir ışık çemberi belirir.

Işık kaynağı ile ekran arasına küçük bir nesne yerleştirin. Ekranda bu nesnenin gölgesini göreceğiz. Gölgeışık huzmesinin ulaşmadığı alandır. Görünüşü ışığın doğrusal yayılımı ile açıklanmaktadır. Işık kaynağı bir nokta ise sadece gölge oluşur. Boyutları cisme olan uzaklığa göre oldukça büyükse, gölge ve yarı gölge oluşur. Sonuçta, bu durumda, ışık ışınları kaynağın her noktasından gelir. Bazıları gölge alanına düşerek kenarlarını vurgular ve böylece oluşturur yarı gölge - ışık ışınlarının kısmen düştüğü alan.

Doğrusal yayılma yasası güneşin doğasını açıklar ve ay Tutulması. Güneş tutulması Ay, güneş ile dünya arasına girdiğinde ve ayın gölgesi dünya üzerine düştüğünde meydana gelir.

Işığın doğrusal yayılımı yasası, sütunları kurarken eski Yunanlılar tarafından kullanıldı. Sütunlar kesinlikle düz bir çizgiye yerleştirilirse, en yakın olanı diğerlerini görsel olarak kaplayacaktır.

Işık yansıması yasası

Işık demetinin yolunda yansıtıcı bir yüzeyle karşılaşılırsa, ışık demeti yönünü değiştirir. Gelen ve yansıyan ışınlar ve gelme noktasında yeniden oluşturulan yansıtıcı yüzeye normal (dik) aynı düzlemde bulunur. Işınlar arasındaki açı bu normal tarafından iki eşit parçaya bölünür. Yansıma yasasının en yaygın formülasyonu: Gelme açısı yansıma açısına eşittir". Ancak bu tanım yansıyan ışının yönünü göstermez. Bu esnada yansıyan ışın, gelen ışının aksi yönünde gidecektir.

Yüzey düzensizliklerinin boyutları ışığın dalga boyundan küçükse, paralel bir akışta gelen ışınlar speküler olarak yansıtılacak ve paralel akışlarda da gidecektir.

Düzensizliklerin boyutları dalga boyunu aşarsa, dar ışın saçılacak ve yansıyan ışınlar farklı yönlere gidecektir. Bu yansıma denir dağınık, veya dağınık. Ancak, rastgele saçılıma rağmen, bu durumda da yansıma yasası yerine getirilir. Herhangi bir ışın için gelme açısı ve yansıma açısı eşit olacaktır.

Işığın kırılma yasası

Kalemi bir bardak suya batırın. Görsel olarak, bize suyun yüzeyinde ikiye bölünmüş gibi görünüyor. Aslında, kaleme hiçbir şey olmadı. Bunun nedeni, bir ışık huzmesinin suyun yüzeyine bir açıyla düşmesi ve diğer yandan suyun daha derinlerine inmesidir. Bu nedenle, fiziksel bedenlerin boyutu ve konumu bozulur.

Işık dalgalarına karşı şeffaf iki ortam arasındaki arayüzde bir ışık huzmesinin yönünü değiştirme aranan refraksiyon Sveta.

Işık dalgalarının kırılmasını tanımlayan yasaya denir. Snell Yasası(Snell veya Snell) adını 1621'de keşfeden Hollandalı matematikçi Willebrord Snell'den almıştır.

Bu yasaya göre, ışığın arayüzey üzerine gelme açısı ve kırılma açısı şu bağıntı ile ilişkilidir:

n 1 günahƟ 1 = n 2 günahƟ 2 ,

veya günah Ɵ 1 / günah Ɵ 2 = n 2 / n 1 ,

nerede n 1 arayüzün üzerine ışığın geldiği ortamın kırılma indisidir;

Ɵ 1 arayüzey üzerine gelen ışık demeti ile bu yüzeyin normali arasındaki açıdır;

n 2 - Arayüzden sonra ışığın girdiği ortamın kırılma indisi;

Ɵ 2 arayüzeyden geçen ışın ile bu yüzeyin normali arasındaki açıdır.

Ortamın kırılma indisi ışığın boşluktaki hızının belirli bir ortamdaki hızına oranıdır:

n = s/h

Birlikten ne kadar farklı olursa, boşluktan ortama geçiş sırasında ışık huzmesinin sapma açısı o kadar büyük olacaktır.

Davranış n 2 / n 1 aranan bağıl kırılma indisi .

Daha yoğun bir ortama giren bir ışık demeti, bu yüzeyin normali ile daha küçük bir açı oluşturur, yani aşağı doğru kırılır. Ancak gerçekte bu açı, tam tersine, gelme açısından daha büyük gibi görünüyor. Bunun sonucunda nesnelerin boyutunda, şeklinde ve konumunda bir bozulma gözlemleriz. Sudaki nesneler bize gerçekte olduklarından daha büyük ve daha yüksekte yer alır. Bu nedenle, rezervuarın derinliğini tahmin ederken banyo yapanlar genellikle yanılıyorlar. Dibin yükseldiğini görürler ve derinlik onlara daha az görünür.

Güneş ışığının atmosferde kırılması nedeniyle, atmosfer olmasaydı güneşin doğuşunu biraz daha erken, gün batımını ise bu olaylardan biraz daha geç gözlemleriz.

Kırılma olgusuna dayanarak, optik lensler veya prizmalar içeren fotoğraf ve film kameralarının, mikroskopların, teleskopların, dürbünlerin ve diğer optik aletlerin lensleri yapılır.

Işık, çok yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde (örneğin, sudan havaya), gözlemlenebilir. bir ışık huzmesinin toplam iç yansıması . Gelme açısı denilen belirli bir değere eşit olduğunda oluşur. sınırlama açısı toplam iç yansıma . Bu durumda gelen ışınlar tamamen arayüzden yansır. Kırılan ışınlar tamamen kaybolur.

Bu fenomen, optik olarak şeffaf bir malzemeden yapılan fiber LED'lerde kullanılır. Çok ince iplerdir. İçlerine giren ışık tamamen iç yan yüzeylerden yansır ve uzun mesafelere yayılır.

Geometrik optik, dalga teorisini hesaba katmadan ışığın özelliklerini dikkate alır ve kuantum fenomeni. Tabii ki, optik olayları doğru bir şekilde tanımlayamaz. Ancak yasaları, dalga yasalarını genellemekten çok daha basit olduğu için, optik sistemlerin hesaplanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

görünür radyasyon- yaklaşık 380 (mor) ila 740 nm (kırmızı) dalga boyuna sahip spektrumun bir bölümünü kaplayan insan gözü tarafından algılanan elektromanyetik dalgalar. Bu tür dalgalar, 400 ila 790 terahertz frekans aralığını işgal eder. Bu dalga boylarına sahip elektromanyetik radyasyon da denir. görülebilir ışık , ya da sadece ışık(kelimenin dar anlamıyla). İnsan gözü, spektrumun yeşil kısmında, 555 nm'de (540 THz) ışığa en duyarlıdır.

Görünür radyasyon aynı zamanda elektromanyetik radyasyon spektrumunun bir bölgesi olan ve pratik olarak dünya atmosferi tarafından emilmeyen "optik pencereye" de girer. Temiz hava, mavi ışığı uzun dalga boylarından biraz daha fazla (tayfın kırmızı ucuna doğru) dağıtır, bu nedenle gün ortası gökyüzü mavi görünür.

Birçok hayvan türü, insan gözünün göremediği, yani görünür menzile dahil olmayan radyasyonu görebilir. Örneğin, arılar ve diğer birçok böcek, çiçekler üzerinde nektar bulmalarına yardımcı olan ultraviyole aralığında ışığı görür. Böcekler tarafından tozlanan bitkiler, ultraviyole tayfında parlak olmaları halinde üreme açısından daha iyi bir konumdadırlar. Kuşlar ayrıca ultraviyole ışığı (300-400 nm) görebilir ve bazı türlerin tüylerinde bir partneri çekmek için yalnızca ultraviyole ışığında görülebilen işaretler bulunur.

Görünür spektrum

Beyaz bir ışın bir prizma içinde ayrıştırıldığında, farklı dalga boylarındaki radyasyonun farklı açılarda kırıldığı bir spektrum oluşur. Spektrumun içerdiği renklere, yani bir dalga boyundaki (veya çok dar bir aralıktaki) ışık dalgalarıyla elde edilebilen renklere spektral renkler denir. Ana spektral renkler (kendi adlarına sahip) ve bu renklerin emisyon özellikleri tabloda sunulmaktadır:

Görünür radyasyon - yaklaşık 380 (mor) ila 780 nm (kırmızı) arasında dalga boylarına sahip spektrumun bir bölgesini işgal eden insan gözü tarafından algılanan elektromanyetik dalgalar. Bu tür dalgalar, 400 ila 790 terahertz frekans aralığını işgal eder. Bu tür dalga boylarına sahip elektromanyetik radyasyona ayrıca görünür ışık veya basitçe ışık (kelimenin dar anlamıyla) denir. İnsan gözü, spektrumun yeşil kısmında, 555 nm'de (540 THz) ışığa en duyarlıdır.

Görünür radyasyon aynı zamanda elektromanyetik radyasyon spektrumunun bir bölgesi olan ve pratik olarak dünya atmosferi tarafından emilmeyen "optik pencereye" de girer. Temiz hava, mavi ışığı uzun dalga boylarından biraz daha fazla (tayfın kırmızı ucuna doğru) dağıtır, bu nedenle gün ortası gökyüzü mavi görünür.

Birçok hayvan türü, insan gözünün göremediği, yani görünür menzile dahil olmayan radyasyonu görebilir. Örneğin, arılar ve diğer birçok böcek, çiçekler üzerinde nektar bulmalarına yardımcı olan ultraviyole aralığında ışığı görür. Böcekler tarafından tozlanan bitkiler, ultraviyole tayfında parlak olmaları halinde üreme açısından daha iyi bir konumdadırlar. Kuşlar ayrıca ultraviyole ışığı (300-400 nm) görebilir ve bazı türlerin tüylerinde bir partneri çekmek için yalnızca ultraviyole ışığında görülebilen işaretler bulunur.

Görünür radyasyon spektrumunun ilk açıklamaları Isaac Newton tarafından "Optik" kitabında ve Johann Goethe "Renk Teorisi" çalışmasında verildi, ancak onlardan önce bile Roger Bacon optik spektrumu bir bardak suda gözlemledi. Bundan sadece dört yüzyıl sonra Newton, ışığın prizmalarda dağılımını keşfetti.

Newton ilk olarak spektrum (lat. tayf - vizyon, görünüm) kelimesini optik deneylerini açıklayarak 1671'de basılı olarak kullandı. Bir ışık demeti bir cam prizmanın yüzeyine yüzeye açılı olarak çarptığında, ışığın bir kısmının yansıdığını ve bir kısmının camdan geçerek farklı renklerde bantlar oluşturduğunu gözlemledi. Bilim adamı, ışığın farklı renkteki parçacıklardan (parçacıklar) oluştuğunu ve farklı renkteki parçacıkların şeffaf bir ortamda farklı hızlarda hareket ettiğini öne sürdü. Onun varsayımına göre, kırmızı ışık mordan daha hızlı hareket ediyordu ve bu nedenle kırmızı ışın, prizma üzerinde menekşe kadar sapmıyordu. Bu nedenle, görünür bir renk yelpazesi ortaya çıktı.

Newton ışığı yedi renge ayırdı: kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, çivit mavisi ve menekşe. Yedi sayısı renkler, notalar, nesneler arasında bir bağlantı olduğu inancından (eski Yunan sofistlerinden türemiştir) seçmiştir. Güneş Sistemi ve haftanın günleri. İnsan gözü indigo frekanslarına nispeten zayıf bir şekilde duyarlıdır, bu nedenle bazı insanlar onu mavi veya mordan ayırt edemez. Bu nedenle, Newton'dan sonra, çivit renginin bağımsız bir renk değil, yalnızca menekşe veya mavinin bir tonu olarak düşünülmesi önerildi (ancak, Batı geleneğinde hala spektrumda yer almaktadır). Rus geleneğinde çivit maviye karşılık gelir.

Goethe, Newton'dan farklı olarak, ışığın farklı bileşenleri üst üste bindiğinde spektrumun ortaya çıktığına inanıyordu. Geniş ışık huzmelerini gözlemleyerek, bir prizmadan geçerken, huzmenin kenarlarında kırmızı-sarı ve mavi kenarların belirdiğini, aralarında ışığın beyaz kaldığını ve bu kenarlar birbirine yeterince yakınlaştırılırsa tayfın ortaya çıktığını buldu. .

19. yüzyılda, ultraviyole ve kızılötesi radyasyonun keşfinden sonra, görünür spektrumun anlaşılması daha doğru hale geldi.

19. yüzyılın başlarında, Thomas Jung ve Hermann von Helmholtz, görünür spektrum ve renk görüşü arasındaki ilişkiyi de araştırdı. Renk görme teorileri, göz rengini tespit etmek için üç farklı tür reseptör kullandığını doğru bir şekilde varsayıyordu.

Görünür radyasyon sınırlarının özellikleri

Beyaz bir ışın bir prizma içinde ayrıştırıldığında, farklı dalga boylarındaki radyasyonun farklı açılarda kırıldığı bir spektrum oluşur. Spektrumun içerdiği renklere, yani bir dalga boyundaki (veya çok dar bir aralıktaki) ışık dalgalarıyla elde edilebilen renklere spektral renkler denir. Ana spektral renkler (kendi adlarına sahip) ve bu renklerin emisyon özellikleri tabloda sunulmaktadır:

Görünür radyasyon, yedi renkten (turuncu, kırmızı, sarı, mavi, mavi, mor, yeşil) oluşan 400 ila 750 nm arasında uzun bir dalganın elektromanyetik salınımlarının bir spektrumudur. Bu tip Işınlama, vücutta enerji parametrelerine yakın fiziko-kimyasal reaksiyonlara neden olabilir ve onunla birlikte kullanılır. Görünür radyasyonun terapötik ve profilaktik amaçlarla kullanılmasına kromoterapi denir.

Vücut üzerinde eylem

Görünür radyasyon kuantumları yüksek frekansa ve yüksek enerjiye sahiptir. Bu onlara atomları uyarılmış bir duruma aktarma ve biyokimyasal etkileşim yeteneklerini artırma fırsatı verir. Radyasyonun biyolojik etkisi, dokulara nüfuz etme derinliğine bağlıdır. Cilde bir santimetre derinliğe kadar nüfuz eder ve cilt yüzeyi tarafından emilir. Bu durumda, lokal metabolik süreçleri değiştiren ve segmental reaksiyonlara neden olan ısı açığa çıkar. Sonuç olarak, mikro sirkülasyon ve doku beslenmesi iyileştirilir, immünojenez ve biyolojik olarak aktif maddelerin kana salınması aktive edilir. Önemli etki yöntem, görme organı aracılığıyla algılandığı gibi, merkezi sinir sistemi üzerinde ve sonuç olarak vücuttaki zihinsel süreçler üzerinde refleks ve dolaylı bir etkiye sahip olduğu için gözün retinası yoluyla bir kişiyi etkiler.

renk tedavisi

Bir kişi üzerindeki renk etkisi çok yönlüdür. Turuncu, sarı ve kırmızının aktif, mavi ve menekşenin ise pasif renkler olduğuna inanılmaktadır. Aktif renklerin yorucu, yeşil ve mavinin ise canlandırıcı olduğu tespit edilmiştir. Aynı zamanda turuncu ve kırmızı, vücut üzerinde heyecan verici bir etkiye sahiptir, mavi - engelleyici ve yeşil ve sarı bu süreçleri dengeler. diye bir görüş var turuncu renk böbrekleri uyarır, sarı renk normalleşir atardamar basıncı ve sindirim sisteminin işleyişi. Yeşil renk kalbin çalışmasını normalleştirir ve mor ve mavi - beynin işleyişi. Mavi spektrum radyasyonu, hematoporfirinlerin parçalanmasını teşvik eder ve yenidoğan sarılığını tedavi etmek için kullanılır. İnsan vücudu üzerinde önemli etki Beyaz renk. Kışın eksikliği ile gündüz saatlerinde azalma nedeniyle depresif bozukluklar gelişebilir.

Görünür radyasyonun terapötik etkileri

1. Kan temini ve doku trofizminin iyileştirilmesi.
2. Işınlanmış organların işleyişinin stabilizasyonu.
3. metabolik etki.
4. Fotoğraf imhası.
5. işleyişin normalleştirilmesi gergin sistem ve hastanın psiko-duygusal durumu.

Kullanım endikasyonları

1. Periferik sinir sistemi hastalıkları (nörit, radiküler sendrom).
2. ve kaslar.
3. Eklemlerde travmatik hasarın sonuçları, bağ aparatı.
4. Enflamatuar nitelikteki iç organların patolojik süreçleri.
5. Kontraktürler, sızıntılar.
6. Uzun süreli iyileşen yaralar.
7. donma.

Kırmızı ve mavinin kullanıldığı kromoterapi akne tedavisinde dermatolojide kullanılmaktadır.

Kontrendikasyonlar

1. Fotoftalmi (radyasyona bağlı akut göz hasarı).
2. Akut pürülan inflamatuar süreçler.
3. Kanama.
4. Kan hastalıkları.
5. Dolaşım yetmezliği.
6. Aktif .
7. Malign neoplazmalar.

metodoloji

Etki, insan vücudunun çıplak kısımlarında gerçekleştirilir. Işık kaynağı güneş lambaları, tıbbi reflektörler, LED yayıcılar olabilir. Reflektörden ışınlama alanının yüzeyine olan mesafe, bu kaynakların türü ve gücü ile belirlenir. Darbe cilt üzerinde yapılıyorsa hastanın gözleri özel gözlüklerle korunmalıdır. Prosedürün dozlanması, hastanın öznel duyumlarına ve enerji akışı yoğunluğuna göre gerçekleştirilir. Renk algısının psikofizyolojik değerlendirme yöntemleri kullanılabilir. Prosedürlerin süresi ve sayıları ayrı ayrı seçilir. Tedavi seansı yaklaşık 20 dakika sürer ve hafif bir sıcaklık hissi eşlik eder. Tedavinin seyri, her gün gerçekleştirilen 10 ila 20 prosedürden oluşur. Gerekirse, 4-5-6 hafta sonra tekrarlanan fototerapi kursları verilir.

Çözüm

Görünür radyasyonun terapötik etkisi tıpta geniş uygulama alanı bulmuştur. Kromoterapi, pratikte hiçbir yan etkisi ve komplikasyonu olmayan çeşitli hastalıkların tedavisi için güvenli ve uygun fiyatlı bir yöntemdir. Bu fizyoterapi yöntemi, diğer tıbbi prosedürlerle başarıyla birleştirilebilir. Fototerapi kursu almanın bir sonucu olarak, hastalar kendilerini daha iyi hisseder, psiko-duygusal durumları iyileşir.

Kozmetolog Yulia Orishchenko renk terapisi hakkında konuşuyor:

TV kanalı "Rusya-1", "Rusya'nın Sabahı" programı, renk terapisi hakkında bir hikaye:

- Dinle, gökkuşağında neden yedi renk var?
Çünkü yedi not var.
Portakal neden portakaldır?
- Öyle olmalı, mavi...

(Fizik Fakültesi sohbetlerinden)

Geçen yıl Moskova'da bir öğretmenden gökkuşağında neden 7 renk olduğuyla ilgilenen bir mektup aldım. Bu soru göründüğü kadar basit değil ve bir zamanlar Newton için bile zordu. Bildiğiniz gibi, başlangıçta spektrumun 5 ana rengini (kırmızı, sarı, yeşil, mavi ve mor) seçti ve daha sonra turuncu ve çivit mavisini ekledi.

Temsilciler farklı insanlar kendi dillerinde, zamanla değişen gökkuşağının farklı sayıda rengini ayırt ederler. Örneğin, 1703'te Kiev halkı gökkuşağının 4 rengine dikkat çekti: “Gökkuşağında, özellikler kırmızı, mavi, yeşil ve kıpkırmızıdır” ( Kolesov V.V. Hikayelerde Rus dilinin tarihi. - M., Prosv., 1982).

Doğal dillerde mutlak ve göreli renkler ayırt edilir. Mutlak renkler - siyah, beyaz, kırmızı vb., göreceli - havuç, koyu kırmızı. Dünyanın farklı halklarının dillerindeki mutlak renklerin sayısı nadiren üç düzineden fazladır, ancak sayılarının çok küçük olduğu diller vardır: Afrika kabilelerinden 2'de (karanlık ve aydınlık), içinde Kuzey Kaliforniya'daki Kuzey Amerika Yerlilerinin Maidu dili - 3 (mavi-yeşil, kırmızı, sarı-turuncu-kahverengi), Japonya'da - 4 (beyaz, siyah, kırmızı, mavi-yeşil), Çin'de - 5 (beyaz, siyah, kırmızı, mavi-yeşil, sarı). Bu arada, Avrupa'da 3 "birincil" renk sabitlendi (ilk önce - kırmızı, sarı, mavi ve daha sonra - kırmızı, yeşil ve mavi) ve Newton zamanından beri genellikle 7 renk hakkında konuşuyorlar. Ancak bu durumda bile, renkler mutlaka aynı değildir. Örneğin Kazak dilinde gökkuşağının yedi rengi vardır, ancak renkler aynı değildir. Kazak algısında Rusça'ya mavi olarak çevrilen renk, mavi ile yeşilin karışımı, sarı ise sarı ile yeşilin karışımıdır. Yani Ruslar tarafından renk karışımı olarak kabul edilen şey, Kazaklar tarafından bağımsız bir renk olarak kabul edilmektedir. Amerikan portakalı bizim portakalımız değil, bizim anlayışımızda daha çok kırmızıdır. (Bu arada saç renginde ise tam tersine kırmızı kırmızıdır.)

Tabii ki, aslında gökkuşağında neredeyse renkler temsil edilir (örneğin beyaz, siyah ve ara griler hariç) ve istediğiniz kadar ana renk seçebilirsiniz. Newton neden yedide durdu? Büyük olasılıkla, çünkü Newton'a yedi alışılmadık bir sayı gibi görünüyordu. Dünyanın daha uyumlu görünmesini sağlamak, böylece renk sayısı skaladaki temel tonların sayısına karşılık gelir. Genel olarak belirli renklerin ve gölgelerin insanların günlük hayatındaki önemine bağlı olarak bir kısmı dile az ya da çok yansıyabilir. Yetiştirilen bitkilerin durumunu kontrol etmenin ve değerlendirmenin hayati önem taşıdığı kültürlerde, yeşilin tonlarını ifade etmek için, kuzey halkları için beyaz için, güney halkları için sarı için birçok kelime vardır. (Bütünlük olması adına gökkuşağında hiç olmayan renkler olduğunu belirtelim. Örneğin mor veya kahverengi. Bu renkler farklı dalga boylarındaki dalgaların karışımıdır ve gökkuşağının hiçbir parçası onlara karşılık gelmez. .)

Ve tamamen dürüst olmak gerekirse, o zaman doğada hiç çiçek yoktur - sadece hayal gücümüz renk yanılsamasını yaratır. Görünür ışığın dalga boyları (380-740 nanometre aralığında) herhangi bir renk olarak adlandırılabilir - bunu asla bilmeyecekler. Ama önce, ışık hakkında daha fazla.

Işık, insan gözünün algıladığı elektromanyetik radyasyondur. Daha geniş anlamda, bu kavram insan gözüyle görülemeyen ultraviyole ve kızılötesi radyasyonu da içerir. Karşılık gelen dalga boyları 10 nanometre ile 0,2 milimetre arasında değişir (şekle bakın). Farklı frekanslardaki dalgalar farklı şekilde yayılır. Örneğin, insan vücudu Spektrumun görünür kısmına opaktır, ancak bir engel oluşturmaz. röntgen; 1 mikrondan fazla uzunluğa sahip kızılötesi ışınlar, birkaç santimetre kalınlığındaki bir su tabakasından geçemez, bu nedenle ısı koruyucu filtre olarak su kullanılır.

"Elektromanyetik radyasyon" kelimeleri çok şey ifade eder, ancak deneyimsiz okuyucular için hiçbir şey ifade etmezler. Işığın doğasını anlamanın kısa bir evrimi şöyledir: 17. yüzyılın sonunda, Isaac Newton bir cisimcik önerdi ve Christian Huygens - dalga teorisi Sveta. Parçacık teorisine göre ışık, ışık saçan cisimler tarafından yayılan bir parçacıklar (parçacıklar) akımıydı ve ışık parçacıklarının hareketi mekanik yasalarına uyuyordu. Örneğin, ışığın yansıması, elastik bir topun bir düzlemden yansımasına benzer şekilde anlaşıldı ve ışığın kırılması, bir ortamdan diğerine geçerken cisimciklerin hızındaki bir değişiklikle açıklandı. Dalga teorisi, ışığı mekanik dalgalara benzer bir dalga süreci olarak kabul etti. Teori, bir dalganın ulaştığı her noktanın ikincil dalgaların merkezi haline geldiği ve bu dalgaların zarfının bir sonraki anda dalga cephesinin konumunu verdiği Huygens ilkesine dayanıyordu.

Daha sonra ortaya çıktığı gibi, her iki yaklaşım da bazı fenomenleri tatmin edici bir şekilde açıkladı, ancak diğerleri için tamamen uygun değildi. 19. yüzyılın 60'larında Maxwell genel yasalar oluşturdu. elektromanyetik alan Bu da onu ışığın mekanik değil, elektromanyetik dalgalar olduğu sonucuna götürdü. elektromanyetik teoriışık, girişim, kırınım, polarizasyon, ışığın basıncı gibi birçok olayı açıklamaya izin verdi. Ancak kara cisim ışıması fenomenini, fotoelektrik etkiyi, Compton etkisini anlamak için kuantum kavramlarını tanıtmak gerekliydi ve 1905'te Albert Einstein, fotoelektrik etki fenomenini açıklamak için Max Planck'ın kuantum hipotezini uygulayarak şunu önerdi: bir elektromanyetik dalga ayrı bölümlerden oluşur - daha sonra fotonlar olarak adlandırılan ışık kuantumları.

Böylece ışık, bizim tarafımızdan ne dalga ne de parçacık akışı olan, ancak belirli koşullar altında özelliklerini sergileyen bir madde formu (kuantum alanı) olarak algılanır. Bu ikiliğe ışığın dalga-parçacık ikiliği denir. Bu tür nesneleri tanımlamak için, bir parçacığın durumunun bir dalga fonksiyonu ile tanımlandığı kuantum mekaniği ortaya çıktı.

Yayılan ışık, özellikle retinaya düşer - ışığa duyarlı reseptörler içeren gözün iç kabuğu. Elektromanyetik radyasyonu algılayan fotoreseptörler, onu elektriksel darbelere dönüştürür ve beyne bir sinyal olarak iletir. İnsan retinası, ışığa çok duyarlı ve gece görüşü sağlayan 110-125 milyon çubuk ve renk algısından sorumlu 6-7 milyon koni içerir.

Işığın farklı dalga boylarına duyarlılığına göre üç tip koni vardır. S tipi koniler (kısa - kısa) en çok spektrumun menekşe mavisi, kısa dalga boyu kısmında, M tipi (orta - orta) - yeşil-sarı ve L tipi (uzun - uzun) - içinde sarı-kırmızı, uzun dalga boyu parça spektrumu. Spektrumun zümrüt yeşili kısmında hassas olan bu üç tip koni ve çubuğun varlığı, kişiye renkli görüş sağlar. Bu, 19. yüzyılda formüle edilen “üç bileşenli renk görme teorisi” veya “üç renkli renk algısı teorisi”dir (Thomas Jung, Hermann Helmholtz, James Clerk Maxwell).

Orta dalga boylu ve uzun dalga boylu konilerin duyarlılık bölgeleri önemli ölçüde örtüşür, bu nedenle belirli bir türdeki koniler yalnızca renklerine tepki vermez; sadece buna diğerlerinden daha yoğun tepki verirler.

Geceleri, konilerin normal çalışması için fotonların akışı yetersiz olduğunda, sadece çubuklar görüş sağlar, bu nedenle geceleri bir kişi renkleri ayırt edemez. Bir çubuğun duyarlılığı, tek bir fotonun vuruşunu kaydetmek için yeterlidir, konilerin duyarlılığı 100 kat daha azdır: birkaç on ila birkaç yüz fotonun vurulması gerekir. Çubuklar ışığı esas olarak spektrumun zümrüt yeşili kısmında algılar, bu nedenle alacakaranlıkta zümrüt rengi diğerlerinden daha parlak görünür.

Çubuklar ışığa konilerden daha yavaş tepki verir - çubuk bir uyarana yaklaşık yüz milisaniye içinde tepki verir. Bu, daha küçük miktarlardaki ışığa karşı daha duyarlı olmanızı sağlar, ancak hızlı görüntü değişiklikleri gibi hızlı değişiklikleri algılama yeteneğinizi azaltır. Renk algısı için gerekli parlaklığa ulaşıldığında, alacakaranlık görüşünün oldukça hassas reseptörleri olan çubuklar otomatik olarak kapatılır. Çubuklar ağırlıklı olarak retinanın kenarlarında bulunur ve çevresel görüşten sorumludur.

Koniler hızlı hareketleri çok daha iyi algılar. Konilerin ışığa duyarlılığı yüksek değildir, bu nedenle iyi bir renk algısı için yeterli aydınlatma veya parlaklık gereklidir. Renk reseptörleri açısından en zengin olanlar retinanın merkezi kısımlarıdır.

Şimdi renk kavramına dönebiliriz. Renk, ortaya çıkan fizyolojik görsel duyum temelinde ve bir dizi fiziksel, fizyolojik ve psikolojik faktöre bağlı olarak belirlenen, görünür aralıktaki elektromanyetik radyasyonun nitel bir öznel özelliğidir. Renk algısı ayrıca spektral kompozisyonu, çevredeki ışık kaynakları ve parlak olmayan nesnelerle renk ve parlaklık kontrastı ile belirlenir. Bu gerçeği anlamak tasarımcılar için çok önemlidir: kırmızı zemin üzerine sarı yeşilimsi sarı görünecek ve mavi yeşilimsi bir renk alacaktır.

AT insan zihni rengin sabitliği vardır - tanıdık bir gözlem nesnesinin ayrılmaz bir özelliği olarak bir nesnenin renginin sabit bir fikri. Özellikle ağaçların yaprakları, gün batımında kırmızımsı ışık altında bile bilinçsizce yeşil olarak algılanır. Alışılmadık bir durumda böyle bir düzeltmeyi yapmak için beyaz renkli yüzeyler kullanılır: onlarla "standart" olarak karşılaştırma, gözün uyarlanması ile birlikte bilinçsizce aydınlatma için bir düzeltme yapmanızı sağlar. Örneğin karanlık bir odaya girip gri bir bez üzerinde siyah bir top görüyoruz, gri paçavranın aslında beyaz bir masa örtüsü olduğunu anlıyoruz ve siyah topun kırmızı bir elma olduğunu varsayıyoruz. Gözlemsel deneyimin yokluğunda, bir kişinin nesnelerin rengiyle ilgili renk duyumları ve yargıları belirsiz veya hatalı hale gelir. Bu nedenle, farklı astronotlar tarafından yapılan "kozmik şafakların" (bir uzay aracında gözlemlenen Dünya'daki gün doğumları ve gün batımları) rengini yeniden üretmeye yönelik açıklamalar ve girişimler, birbirinden ve fotoğraflarda kaydedilen bu "şafakların" renginden büyük ölçüde farklıdır. .

Yıllar geçtikçe, dünyanın renk görüşü değişiyor. Bunun nedeni, merceğin yaşam boyunca kademeli olarak bulanıklaşmasıdır, bu nedenle renkler daha sarı olur. Hayatının sonunda, yıllar önce boyadığı kendi resmini restore etmesi istenen Ilya Repin'in hikayesini anlatıyorlar. Sanatçının renkle uyuşmadığını gördüklerinde restoratörlerin sürprizi neydi - şimdi farklı gördü.

Ayrıca, aynı renkleri görüp görmediğimizi kontrol etmenin kesinlikle hiçbir yolu yoktur. Gerçekten de, biz küçükken yetişkinlere şu veya bu rengin ne dendiğini sorardık. Ve gördüğümüz renkleri bize söylendiği gibi adlandırmayı öğrendik. Aynı zamanda işaret ettiğimiz renkleri bu yetişkinlerden tamamen farklı bir şekilde görebiliyorduk.

Renk algısını anlamak için vizyonumuzun metamerizm gibi bir özelliğini bilmeniz gerekir. Gökkuşağının tüm renkleri birbirinden "bağımsız" değildir. Bazıları diğerlerini karıştırarak elde edilebilir. Örneğin, kırmızı ve yeşil ışınlar aynı anda retinaya çarparsa, bir ışın görürüz ve sarı renk ve göz ikameyi fark etmez (deney iki projektör kullanılarak, beyaz bir ekranda kesişerek yapılabilir. ışınlar bir veya başka renkli camdan geçti) . Bu fenomene metamerizm denir.

Metamerizm, farklı spektral bileşimdeki ışığın aynı rengin algılanmasına neden olabileceği bir görme özelliğidir. Bir rengin metamerizmi, doygunluğu azaldıkça artar, yani renk ne kadar az doygunsa, Büyük bir sayı farklı spektral bileşimdeki radyasyon karışımlarının kombinasyonları elde edilebilir. Beyaz çiçekler en büyük metamerizm ile karakterizedir. Fizyolojik olarak, görme metamerizmi, görsel analizörün çevresel kısmının yapısına dayanır. İnsan görüşü, üç uyarıcı bir analizördür. Farklı spektral bileşime sahip karşılaştırılan radyasyon akıları koniler üzerinde aynı etkiyi yaratıyorsa, renkler aynı olarak algılanır.

Rengin matematiksel tanımı, yeni bir bilim olan kolorimetrinin başlangıcını işaret ediyordu. 1853'te Hermann Grassmann, üç renk sentezi yasasını formüle etti: "üç boyutluluk", "süreklilik" ve "toplanabilirlik" yasaları. "Üç boyutluluk yasası" - herhangi bir renk benzersiz bir şekilde üç bağımsız rengin bir kombinasyonu olarak temsil edilir (bağımsızlık, bu üç rengin hiçbirinin diğer ikisinin eklenmesiyle elde edilememesi gerçeğinde yatmaktadır). "Süreklilik yasası" - radyasyonda sürekli bir değişiklikle renk de sürekli değişir; bu nedenle, herhangi bir renge sonsuz derecede yakın alabilirsiniz. "Toplama yasası" - radyasyon karışımının rengi yalnızca renklerine bağlıdır, spektral bileşime bağlı değildir; yani, örneğin sarı ve menekşe gibi bir karışımın rengi, sırayla bu sarı ve mor renklerin elde edildiği renklerin karışımına bağlı değildir.

Renkli görme, birçok hayvan türünün özelliğidir. Omurgalılarda (maymunlar, birçok balık türü, amfibiler) ve arılar ve bombus arılarındaki böcekler arasında, insanlarda olduğu gibi renk görüşü trikromatiktir. Yer sincaplarında ve birçok böcek türünde renk görüşü dikromatiktir, yani iki tür ışık dedektörünün çalışmasına dayanır, kuşlarda ve sürüngenlerde görme dört bileşenlidir. Böcekler için, spektrumun görünür bölgesi kısa dalga radyasyonuna doğru kaydırılır ve ultraviyole aralığını içerir. Bu nedenle, böcek renkleri dünyası bizimkinden önemli ölçüde farklıdır.

Hayvanlar dünyasında, dört ve hatta beş uyaranlı renk analizörleri bilinmektedir, bu nedenle insanlar tarafından aynı olarak algılanan renkler hayvanlardan farklı görünebilir (örneğin, yırtıcı kuşlar, yalnızca idrar bileşenlerinin ultraviyole ışıldaması).

Benzer bir durum hem dijital hem de analog görüntü kayıt sistemlerinde gelişir. Çoğunlukla, insan görüşü gibi, üç uyaran olmasına rağmen (üç kat film emülsiyonu, üç tür dijital kamera hücresi veya tarayıcı matrisi), metamerizmi insan vizyonundan farklıdır. Bu nedenle gözün aynı olarak algıladığı renkler fotoğrafta farklı görünebilir.

Böylece, (aydınlatma koşullarının etkisine ve bir birey tarafından renk algısının öznelliğine kadar) üç sayı şeklinde rengi nicel olarak ifade etmek için yöntemler geliştirme olasılığı doğrulandı. 1860 yılında Maxwell kırmızı, yeşil ve maviyi bağımsız renklerin üçlüsü olarak kullanmayı önerdi. Karşılık gelen ilk harflerle karşılık gelen katkı sistemi ingilizce kelimeler RGB olarak adlandırılır ve şu anda monitörler ve televizyonlar için renk çoğaltma sistemlerine hakimdir.

Ancak gözümüz sadece yayılan ışığı değil, (çoğunlukla) yansıyan ışığı da algılar. Yansıyan ışığın rengi sorunu, daha önce düşünülenden farklıdır. Bir kağıda olağan suluboya boyaları hatırlayın. Kırmızı ve yeşil boya karışımı sarı üretmez. Aynı durum sınırlayıcı durumda da geçerlidir: paletin tüm renklerini karıştırırsanız, beyaz değil kirli olursunuz. Fark ne?

Yansıyan rengin renk algısını anlamak için, radyasyon belirli bir yüzeye çarptığında, bir kısmının kısmen veya tamamen emilebileceğini, diğer kısmının ise yansıdığını not etmeliyiz. Ortak eylem Elektromanyetik radyasyon spektrumun tüm görünür kısmında beyaz ışık hissi ve bazılarının soğurulmasından sonra kalan radyasyonların toplamının ayrı etkisi - renkli.

Aynı zamanda, gözümüze düşen spektrumun yansıyan, yani emilmeyen kısmını görüyoruz. Dolayısıyla bizim tarafımızdan turuncu olarak algılanan boya aslında turuncu hissi vermesi dışında tüm ışınları emmiştir. Bu da yansıyan yüzeyin aslında yeşilimsi mavi olduğu anlamına gelir. (Ve yüzeyi turuncu bir parıltı yapabilseydik, kendimiz görürdük.) Bu anlamda sevdiğimiz portakallar aslında patlıcanın rengidir ve patlıcanlar tam tersine neşeli turuncu tonlarında boyanmıştır ( tabloya bakınız).

1951'de yansıyan rengi tanımlamak için Andy Muller bir eksiltici (çıkarıcı) CMYK modeli önerdi (İngilizce cyan, magenta, yellow, key kelimelerinden). Bu sistemin baskı, renkli fotoğraf ve baskıda avantajları vardır. Örneğin, bir bilgisayar, yayılan renkleri RGB sistemindeki bir monitöre ve CMYK sistemindeki yazıcılara sağlar.

Işığı elektromanyetik bir dalga olarak anlamak, sesi mekanik bir dalga olarak anlamaya yakındır. Doğası ne olursa olsun tüm dalgaların temel özelliği, bir dalga biçiminde enerjinin madde aktarımı olmadan aktarılmasıdır (ikincisi yalnızca bir yan etki olarak gerçekleşebilir). Örneğin, suya atılan bir taşın oluşturduğu dalga, bir sıvının yüzeyinden geçtikten sonra, sıvının parçacıkları, dalga geçmeden önceki konumlarıyla yaklaşık olarak aynı konumda kalacaktır.

Ses, gaz, sıvı veya katı bir ortamda dalgalar şeklinde yayılan elastik bir ortamın titreşimleridir. Dar anlamda bu, insan ve hayvanların kulağı tarafından sübjektif olarak algılanan bir olgudur.

Bir kişi 16 Hz ila 20.000 Hz frekansındaki sesi duyar. fiziksel kavram ses hakkında hem işitilebilir hem de işitilemez sesleri kapsar. 16 Hz'nin altında bir frekansa sahip ses, 20.000 Hz'in üzerinde - ultrason - infrasound olarak adlandırılır. 10 9 ila 10 12 -10 13 Hz aralığındaki yüksek frekanslı elastik dalgalara hiper ses denir.

Aşağıdan gelen infrasonik frekans aralığı pratik olarak sınırsızdır - doğada, infrasonik titreşimler onda bir ve yüzde bir hertz frekansında meydana gelir. Hipersonik dalgaların frekans aralığı, ortamın atomik ve moleküler yapısını karakterize eden fiziksel faktörlerle yukarıdan sınırlandırılır: elastik dalganın uzunluğu, gazlardaki moleküllerin ortalama serbest yolundan çok daha büyük ve atomlar arası mesafelerden daha büyük olmalıdır. sıvılar ve içinde katılar. Bu nedenle, 109 Hz ve daha yüksek bir frekansa sahip hiper ses, havada ve katılarda 10 12 -10 13 Hz'den fazla bir frekansla yayılamaz.

Ses dalgaları da dahil olmak üzere herhangi bir dalganın ana parametreleri, salınımların frekansı ve genliğidir. Sesin frekansı hertz cinsinden ölçülür (Hz - saniyedeki titreşim sayısı). İnsan kulağı yaklaşık olarak 16 Hz ile 20 kHz arasındaki sesleri algılayabilir.

Ses titreşimlerinin genliğine ses basıncı veya ses gücü denir. Bu değer, sesin algılanan yüksekliğini karakterize eder. Ses basıncının mutlak değeri, basınç birimleri - Pascal (Pa) cinsinden ölçülür. Kulağımızın algılayabileceği en zayıf sesler, işitme eşiği, 20 μPa'lık bir genliğe sahiptir, en güçlü - 10 milyon kat daha büyük - 200 Pa.

Değer aralığı çok geniş olduğundan, ses basıncının mutlak değerlerini kullanmak elverişsizdir (kabul edilebilir doğrulukla milyonlarca faktör farklı değerleri grafiklemeye çalışın). Bu nedenle, pratikte, desibel (dB) cinsinden ölçülen ve göreceli gücünü karakterize eden ses seviyesi kavramı kullanılır.

Ses seviyesi formülle belirlenir (ölçülen sesin basıncı ve işitme eşiğidir), yani ses basıncının mutlak değerinin işitme eşiği değerine oranının ondalık logaritması olarak; bazı değerlendirmelere dayanarak, logaritma 20 ile çarpılır. Bu tanımla, duyulabilir seslerin tamamı 0-140 dB ölçeğine uyar; 1 desibellik bir fark, yaklaşık %10'luk bir hacim değişikliğine karşılık gelir ve insan kulağı daha küçük bir farkı yakalayamaz.

Logaritmik ölçek, olağandışı olmasına rağmen, insanın ses algısına çok yakındır. Örneğin, yumuşak bir sesin gücündeki hafif bir değişiklik, ses seviyesinde gözle görülür bir artış izlenimi verirken, yüksek bir sesin ses seviyesindeki hafif bir değişiklik neredeyse fark edilmeyecektir. Bu, logaritmalar kullanılarak sesin göreceli gücünün matematiksel açıklamasına tamamen karşılık gelir.

Bazı ses seviyeleri

Ses dalgası yerden iyi bir şekilde iletilir, bu nedenle trenimizin yakınlarda bir yere gidip gitmediğini bilmek istediğimizde kulağımızı raya koyarız. Ses suda da yayılabilir - okyanuslardaki ses kanallarını düşünün. Ve nihayet, bize hava yoluyla gelebilir. Bize tam olarak ne ve nasıl geliyor?

İnsan vücudunda sesin algılanmasından kulak adı verilen özel bir organ sorumludur. Dışta, yaklaşık 0,6 cm çapında ve yaklaşık 2,5 cm uzunluğunda kulak kanalına geçen ve sonlanan, dış kulak olarak adlandırılan kısımdır. kulak zarı dış ve orta kulağı birbirinden ayırır. Kulak zarına bağlı olan malleus adı verilen bir kemiktir. Diğer ikisi ile birlikte - örs ve üzengi - kulak zarının titreşimini bir sonraki salyangoz benzeri zara - iç kulağa iletirler. Bu, yaklaşık 0,2 mm çapında ve 3-4 cm uzunluğunda bir sıvıya sahip bir tüptür.Hava titreşimleri, sıvıyı doğrudan titretmek için çok zayıftır, ancak orta kulak, kulak zarı ve iç zarı ile birlikte kulak, bir hidrolik yükseltici oluşturur: kulak zarının alanı, iç zar kulağından birçok kat daha büyüktür, bu nedenle basınç on kat artar.

Kokleanın içinde, alt duvarında saç hücreleriyle kaplı işitsel analizörün reseptör aparatının bulunduğu, yine sıvı ile dolu bir membranöz kanal vardır. Saç hücreleri, kanalı dolduran sıvıdaki dalgalanmaları yakalar. Her tüy hücresi belirli bir ses frekansına ayarlıdır, hücreler kokleanın üst kısmında yer alan düşük frekanslara ayarlanmış ve yüksek frekanslar kokleanın alt kısmındaki hücreler tarafından yakalanır.

Böylece, stapes hareketleri, iç kulak sıvısında, kokleanın tüm uzunluğu boyunca yer alan saç hücreleri tarafından alınan ve elektriksel uyarılara dönüştürülen dalgalı titreşimlere neden olur. Bu elektriksel uyarılar daha sonra işitsel sinir boyunca beyne iletilir.

İşitme siniri binlerce en ince sinir lifinden oluşur. Her lif, kokleanın belirli bir bölümünden başlar ve belirli bir ses frekansını iletir. Bir araba veya tren sesi gibi düşük frekanslı sesler, kokleanın tepesinden çıkan lifler boyunca iletilir ve kuş cıvıltıları gibi yüksek frekanslı sesler, tabanıyla ilişkili lifler boyunca iletilir. Böylece, çeşitli sesler işitsel sinirin bileşimindeki çeşitli liflerin elektrikle uyarılmasına neden olur. Beynin algılayabildiği ve yorumlayabildiği bu farklılıklardır.

Işık, renk ve ses algısının yanı sıra bunların sabitlenmesi konuları da insanlığın gelişimi için önemlidir. Ne yazık ki, sesleri kaydetmeyi görüntüleri kaydetmekten çok daha sonra öğrendik: Thomas Alva Edison, metal bir iğne ile mum silindirleri üzerinde kayıt yapmak ve okumak için kullanılan fonografı icat etti. ses bilgisi, sadece 1877'de.

Modern dijital ses kayıt tesislerinin cihazı, sesin matematiksel tanımının en önemli yönüne dayanmaktadır - Kotelnikov-Nyquist-Shannon teoremi, aksi takdirde örnekleme teoremi olarak adlandırılır. Teoremin özü, yüksek kaliteli bir ses kaydı elde etmek için bir dijital cihazın, bu sesin frekansının en az iki katı kadar ses kaydetmesi gerektiğidir.

Örneğin, en basit cep telefonları, ses kayıt cihazları, telesekreterler, frekans spektrumu 3 kHz'den fazla olmayan bir kişinin sesini iletmek veya kaydetmek için tasarlanmıştır. Bu nedenle, bir kişinin konuşması telesekreter tarafından saniyede 8-11 bin kez elektrik sinyali olarak kaydedilir (diğer bir deyişle 8-11 kHz'lik bir örnekleme frekansı kullanılır). Başka bir örnek olarak, insan tarafından algılanabilen en yüksek ses frekansı 20 kHz'dir, bu nedenle herhangi bir ses malzemesinin kalitesini garanti etmek için Audio CD standardı 44,1 kHz örnekleme hızı kullanır.

Sesin bir diğer önemli özelliği, sesin basit harmonik titreşimlere (ses frekans analizi olarak adlandırılan) ayrıştırılmasının bir sonucu olarak elde edilen spektrumudur. Spektrum, ses titreşimlerinin enerjisi sürekli olarak az ya da çok geniş bir frekans aralığında dağıtıldığında süreklidir ve bir dizi ayrık (süreksiz) frekans bileşeni olduğunda doğrusaldır. gelen ses sürekli spektrum rüzgarda ağaçların hışırtısı, çalışma mekanizmalarının sesleri gibi gürültü olarak algılanır. Müzikal seslerin çoklu frekansları olan bir çizgi spektrumu vardır; temel frekans, kulak tarafından algılanan sesin perdesini belirler ve harmonik bileşenler seti sesin tınısını belirler.

Ses kaydı olasılığı, bir kişinin dünyamızın seslerini saklamasına, işlemesine ve torunlarına iletmesine olanak tanır.

Nasıl gördüğümüzü ve işittiğimizi tam olarak anlamak, çok renkli ve çok sesli dünyalarımızın bireysel ve dolayısıyla benzersiz olduğunu fark etmek, etrafımızdaki dünyanın sadece bize ait olduğunu ve başka kimsenin olmadığını bilmek - sonuçta, diğer dünyalar farklı renkte ve sağlamdır. farklı; yağmuru duymak ve önümüzde bir gökkuşağı görmek, tüm bunların sadece dalga olduğunu unutmayın. Ve onlara anlam, güzellik ve ses ancak biz veririz.

Hiç kulağınıza bir kabuk tutmayı denediniz mi? Hatırlıyor musun? .. Sesimiz böyle.