Fråga:
Skulle synligt ljus fortfarande vara i en separat klassificering om vi såg "färger" i en annan våglängd?
METALCLONE
2020-02-09 18:13:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

I grund och botten frågar jag om det är något speciellt med synligt ljus annat än det faktum att vi använder det för att se färger.Om vi såg i en annan våglängd, skulle det fortfarande vara möjligt att se färger som vi gör nu?Har synligt ljus något speciellt med det som låter oss se en mängd olika färger?

Det finns en sak som är speciell med det speciella frekvensområdet för synligt ljus: det sitter precis vid gränsen mellan icke-joniserande och joniserande strålning.Ovanför det synliga ljusområdet börjar UV-strålning snabbt bli joniserande, allmänt känd som den cancerframkallande typen av strålning, som kan slå elektroner från atomer och orsaka vävnadsskador på våra kroppar.Det finns bara ett mycket tunt mellanrum ("nästan ultraviolett") mellan synligt ljus och den gränsen.Djur ser alla ljus i ungefär samma intervall, men med olika antal färger.Kanske finns det en evolutionär anledning?
@thomasrutter är det inte för att synligt ljus är begränsat på ena sidan av (som du säger) joniserande och på den andra genom att kunna tränga igenom vatten (det är där ögonen sannolikt utvecklats)?
Det enda "speciella" med synligt ljus är att mänskliga ögon har fotoreceptorer som svarar på röda, gröna och blå våglängder.De flesta däggdjur ser bara grönt och blått, medan många fåglar, fiskar och insekter kan se in i UV- och / eller IR-områden, så vad som är "synligt ljus" beror på din art :-) På en djupare nivå, för att vara "synlig",fotoner måste ha våglängder som kan orsaka kemiska förändringar i receptormolekylm så det finns ett potentiellt synligt intervall mellan "för svag för att orsaka en förändring" och "så stark att den bryter ner molekylen".
* Om vi såg i en annan våglängd, skulle det fortfarande vara möjligt att se färger som vi gör nu? * Den här delen är verkligen inte svarbar.Du frågar om en hypotetisk situation, så egentligen är allt möjligt när du säger * antar att verkligheten är annorlunda *.
astrofysik / biologi anekdot - du ska inte undra att det finns ögon i några av hålen i pälsen hos en katt - du borde undra att det finns hål alls
@Aaron Stevens: Jag tycker att det är svarbart.Om en art har fotosensorer som svarar på olika våglängdsområden ("kottar") snarare än bara ljus ("stavar"), kommer den att kunna skilja mellan svaren från dessa sensorer, och hjärnan tolkar dessa skillnader som "färger".Naturligtvis kan vi inte veta vad den faktiska upplevelsen är, men då verkar även människor reagera olika på färger med olika färgpreferenser.Se t.ex.https://en.wikipedia.org/wiki/Qualia
@jamesqf Rätt, det är en möjlighet.Men jag kunde lätt säga med den hypotetiska förutsättningen "Om vi kunde se andra frekvenser, kanske vi inte kunde se synliga längre".Det är ett hypotetiskt scenario där endera skulle kunna klara sig.
Svarar detta på din fråga?[Finns det en fysisk anledning till att färger placeras i ett mycket smalt band i EM-spektrumet?] (Https://physics.stackexchange.com/q/144936/i)
@Aaron Stevens: Men det är inte bara "vi" - menande människor.Andra arter kan ha mer än tre typer av fotoreceptorer och använda dem för att diskriminera "färger" som människor inte kan se.Eller så kan de ha tre typer av receptorer, men inställda på delar av spektrumet som inte är vad människor anser vara "synliga".Bin ser till exempel inte rött men ser ultraviolett, så bi-pollinerade blommor som verkar vara vanliga för oss har ofta ultravioletta markeringar som fungerar som vägledningar: https://www.beeculture.com/bees-see-matters/
@jamesqf Jag sa aldrig att något av det inte var möjligt.Det faktum att det finns så många möjligheter bevisar min poäng.Den delen av inlägget har inte ett enda unikt svar.Man kan diskutera de olika sakerna ni har diskuterat, men det utgör inte ett definitivt svar på den delen.Det är bara den punkten jag försökte göra.
@Aaron Stevens: Frågan har ett definitivt svar: nej, det finns inget speciellt med synligt ljus, utöver det faktum att människor har receptorer för dessa frekvenser, och att ha receptorer inställda på mer än ett frekvensområde låter dig se "färger".
@jamesqf Jag tror inte att du förstår vad jag säger och jag tycker inte att det verkligen betyder något.Tack
@thomasrutter Det borde vara ett svar, inte en kommentar.
En tolkning av frågan om särprägel kan vara, om det synliga intervallet vi kunde se förskjutet + 350 nm (så 650-1000 nm) eller liknande, skulle vi fortfarande kunna se världen?Jag har inte sett ett svar adressera det.
Sju svar:
Superfast Jellyfish
2020-02-10 02:32:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Något speciellt med det synliga området är att vatten har låg absorption i detta område. enter image description here Det är ett ganska skarpt dopp nära det synliga området.Eftersom vi vet att livet började i vatten, hade de varelser som var mottagliga för dessa våglängder en betydande fördel framför de andra.Således skulle naturligt urval ha gynnat dessa livsformer framför de andra.Detta kanske anledningen till att vi främst är mottagliga för det "synliga" intervallet.

Påverkar det också frekvenserna som tar oss igenom vår atmosfär (med moln och vattenånga) ner till marknivå?
`Detta kanske anledningen till att vi främst är mottagliga för det" synliga "intervallet.Det är mer troligt att vi ser det synliga ljuset eftersom det är speciellt inte tvärtom.
@gidds verkligen.Kontrollera https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_window
En sak om den nära UV-regionen - många insekter och till och med vissa människor har en fjärde typ av kon som är känslig i den regionen, och den främsta anledningen till att vi inte kan se nära UV är att linsen blockerar ljuset från att komma in i ögateftersom det uppenbarligen har för mycket energi och skulle skada näthinnan.Och det infraröda området har det motsatta problemet - det har så lite energi att om något har tillräckligt med temperatur för att ha intressant vattenkemi, lyser det redan i infrarött - inklusive det inre av din ögonglob.
@JohnDvorak Det är en stor skillnad mellan termisk IR och nära IR.Ett föremål måste vara ganska varmt innan det börjar avge signifikant nära IR som svartkroppsstrålning.NIR är faktiskt ganska användbart för avbildning.I synnerhet är klorofyll mycket reflekterande i NIR, så skillnaden mellan röd och NIR-reflektionsförmåga används i fjärranalys som ett mått på växthälsan.
Eftersom jag letade upp det;gränsen för joniserande strålning är 124 nm, så vad som är markerat som ultraviolett i detta diagram skulle skada ögonen.
@John_Dvorak du kanske vill veta att min far genomgick kataraktoperation före implantatet, och det räddade hans syn men tog bort hans grönblå-violetta färgvision från mänsklig normal.Han kunde se "bi-linjer" på röda blommor, som reflekterar starkt i den nästan UV som bin kan se.
JRE
2020-02-10 16:41:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Räckvidden för våglängder för synligt ljus har en speciell egenskap som gör det till det vanligt använda området för alla livsformer på jorden:

Det är intervallet för elektromagnetiska våglängder som är tillräckligt korta för att enkelt hanteras av detektorer i cellstorlek och som kan passera genom atmosfären.

Jordens atmosfär är inte transparent i alla våglängder, och levande vävnad är inte heller transparent i alla våglängder.

Det finns små intervall ("windows") av elektromagnetiska våglängder för vilka atmosfären är transparent. Det finns också (såvitt jag kan se) bara ett fönster där biologisk vävnad kan vara transparent.

Detta diagram från Wikipedia-artikeln om "optiska fönster" visar tillgängliga intervall:

enter image description here

Det finns verkligen bara tre områden som kan vara användbara:

  1. 300 nm till 1100 nm (låg UV till infraröd - det synliga ljusområdet.)
  2. Cirka 10 mikrometer (terahertz-intervall.)
  3. Från cirka 3 cm till 12 m.

Det här är de "ljus" som vi kan få från solen vid jordytan.

Synligt ljus är skärningspunkten mellan våglängderna vi kan få från solen och våglängderna som bekvämt kan användas av biologiska processer.

Terahertz-intervallet passerar inte genom något levande material och centimetervågorna (och längre) är för långa för att detekteras enkelt genom biologiska processer. Det lämnar bara det intervall som vi kallar synligt ljus.

Wikipedia har en artikel om "optiskt fönster för biologisk vävnad." Du kan bara göra ögon ur saker som passerar ljuset (linser eller bara pupillen) och sedan måste du ha något som kommer att fånga det och reagera på absorptionen (näthinnan.)

Thomas Fritsch
2020-02-09 18:47:48 UTC
view on stackexchange narkive permalink

finns det något speciellt med synligt ljus annat än det faktum att vi använder den för att se färger?

Vi kan se ljus med våglängder från $ 390 $ till $ 650 $ nm för i våra ögon har vi fotoreceptorceller som är känslig endast för dessa våglängder. Om fotoreceptorcellerna var känsliga för andra våglängder, då skulle vi kunna se dem.

Har synligt ljus något speciellt med det som låter oss se en mängd olika färger?

Det speciella som gör att vi kan se annorlunda färger annorlunda är, som i våra ögon är mer än en typ av fotoreceptorceller. Vi har faktiskt fyra olika typer, som alla har deras absorbans i olika våglängdsområden. Enligt Wikipedia - Fotoreceptorcell - Människor och bilden nedan finns tre olika typer av konformade och en typ av stavformade fotoreceptorceller.

enter image description here
(bild från Wikipedia - fotoreceptorcell - människor)

Om vi ​​bara hade en typ av fotoreceptor celler, då skulle vi inte kunna skilja mellan färgerna. Till exempel gult ljus av en viss ljusstyrka verkar för oss som rött ljus med samma ljusstyrka. Vi skulle nog uppfatta allt som vita, svarta och olika gråtoner.

vilken typ av filtreringseffekter, om någon, representerar kurvorna för "absorbansfrekvens" (färg)?Jag menar är detta någon form av reaktiv resonans som i ett LC-filter, och om inte, vad orsakar dess form?
@hyportnex Ja, det är resonans mellan ljusfrekvensen och fotoreceptormolekylens struktur.När frekvensen passar bra är absorptionen hög.
hm jag lärde mig att det faktiskt är två typer av celler som är känsliga för två överlappande frekvensband (rödgrön, blågul) - vilket förklarar den höga känsligheten för gulgrön när båda receptorerna går ihop - och förklarar också mycket av färgen-synfel (rödgrön svaghet ... en typ av receptor är genetiskt inaktiverad .. likaså för blågul svaghet ..)
@eagle275 hmm ... [Fotoreceptorcell - Människor] (https://en.wikipedia.org/wiki/Photoreceptor_cell#Humans) säger att det finns 3 slags kottar och 1 typ av stavar.
@eagle275 ibland kan diskussionen om avvikande trikromati helt utelämna S-koner från övervägande.Men det är bara för att de inte är relevanta för anomalin: tritanomali är sällsynt och har inte bekräftats att de existerar, medan prot- och deuteranomali inte bara är mycket vanligare utan också resulterar i signifikant minskning av förmågan att skilja färger irödgrönt område (se bilder i avsnitt 2-3 på [denna sida] (http://psych.fullerton.edu/eriko/research/ColorVision.html)).
Sammantaget är de färger vi skiljer sig ganska "lärda", du vet inte av naturlig instinkt, att "rött" är rött - en fjäril eller bi med förmåga att se UV-A-ser färgerna olika.Eller en anka - kan skilja sig mer från gröna toner än vi människor kan skilja sig åt i alla färger - även om det är svårt att jämföra eftersom ankor och fjärilar inte uttrycker sig på ett begripligt sätt.
Jag är frestad att nedrösta eftersom detta inte riktigt svarar på OP: s fråga.Ja, * uppenbarligen * vi har receptorer för synligt ljus, men det är en tautologi.Den intressanta frågan är om denna speciella frekvens gör det lättare att ha kemiska receptorer för den.En aspekt är Thomas Rutter: s kommentar att strålning blir joniserande vid kortare våglängder, vilket gör det svårt att hantera i levande vävnad.Men bin ser UV ... Och hur är det med längre våglängder?
> "Vi skulle förmodligen uppfatta allt som vitt, svart och olika gråtoner" Eller kanske inte?Kanske skulle vi se saker i nyanser av rött, orange, grönt blått, lila, magenta eller en helt annan färgskala som kartlägger röd till hög intensitet och blå till låg intensitet.Vilken "färg" vi ser är just gjord i vårt huvud, det är en tolkning av verkligheten.
@Peter-ReinstateMonica Faktum är att fotoreceptorerna själva förblir ganska känsliga långt in i det infraröda.Men hornhinnan och linsen på de flesta människor filtrerar de låga frekvenserna.Det finns enstaka mutanter men som kan se lägre frekvenser än vanligt.
Solomon Slow
2020-02-10 01:13:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, det finns något mycket speciellt med synligt ljus. Varje foton med elektromagnetisk strålning är ett energipaket som levereras till en enda atom när foton absorberas. Om atomen är en del av en molekyl kan den energi som den absorberar utlösa en kemisk reaktion.

Din kropp är en stor påse med kemikalier, och dina livsprocesser är alla kemiska reaktioner. Fotoner som har tillräckligt hög energi kan skada dina vävnader. Du behöver skydd mot dem. Din epidermis och ditt hår (om du har något) hjälper till med det: De skyddar dig från mycket av den kortare våglängden (ultraviolett) strålning från solen.

Men dina nerver och ögonhinnorna är också kemiska system. Dina näthinnor upptäcker ljus när fotonerna utlöser kemiska reaktioner i proteiner i dem.

Synligt ljus är utbudet av fotonergier som är tillräckligt höga för att utlösa de mest känsliga kemiska reaktionerna, men inte så höga att vävnaderna i ditt öga skulle skadas av dem. Så det borde inte bli någon överraskning att det är detta utbud av energier som vi utvecklat förmågan att se.

Det förklarar inte varför insekter kan se i UV och ormar kan se i IR.
@LawnmowerMan Det är sant, men UV-syn på insekter är bara UV med låg energi och mänskliga näthinnor kan också upptäcka UV, men linsen i vårt öga är ogenomskinlig mot UV.När det gäller ormar ser deras ögon inte IR, de har speciella [Pit Organs] (https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_sensing_in_snakes) för den uppgiften.
Svaret hävdade att människor ser i den synliga delen på grund av energinivåer.Det är uppenbart att biologi kan se vid både UV- och IR-energi, så att förklaringen lämnas kvar.Den verkliga anledningen är att solen producerar huvuddelen av sin energi vid synliga frekvenser på grund av svartkroppskurvan och dess temperatur, och atmosfären är mestadels transparent för dessa frekvenser.Biologin kommer att hitta ett sätt, varför det finns bakterier som kan använda gammafrekvenser.
Det verkar för mig att frågan i huvudsak är "Är det synligt för att vi kan se det, eller kan vi se det för att det är synligt?"
@barmar, Det verkar nästan som om du frågar om definitionen av ordet snarare än ett visst våglängdsband.
Jag ställde inte frågan.Men det verkar som om han frågar om detta band bara är vad våra ögon råkar vara inställda på att upptäcka, eller är det något speciellt med detta band som vi utvecklade för att upptäcka med våra ögon.
Detta är definitivt det mest kompletta svaret.Tekniskt sett innehåller denna speciella region våglängder som ligger lite utanför det visuella området (nära UV), men jag tror inte att det påverkar svaret mycket.Det mänskliga synområdet är vad det är eftersom de tre fotoreceptorerna spänner över * majoriteten * av intervallet som är möjligt för denna typ av avkänningsmekanism.Observera att IR-avkänningsmekanismen för ormar är helt annorlunda - receptorerna i groporganen reagerar på värme, inte direkt på fotoner.
JREs svar förklarar varför de nästan synliga frekvenserna är mindre relevanta, men denna fråga är nyckeln till att förstå varför de synliga frekvenserna är mest relevanta.
Acccumulation
2020-02-10 11:12:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

För att kombinera skäl som anges i andra svar (och en kommentar):

Chemiska reaktioner För att vi ska kunna upptäcka ljus måste det utlösa kemiska reaktioner i våra fotoreceptorer. Ju mindre energisk foton är, desto svårare är det att reagera med kemikalier. Men om det är för energiskt kan det skada våra kroppar. (Det finns dock vissa djur, såsom elektriska ålar, som kan upptäcka EM-vågor vid frekvenser som är mycket lägre än synligt ljus).

Interaktion med vatten Synligt ljus absorberas av vatten mindre än andra frekvenser. Detta är inte bara relevant för vattenlevande djur utan också för landdjur, eftersom våra ögon är fyllda med vätska.

Solar Spectrum Du kan se här att solenergin toppar inom det synliga området. Våra ögon är optimerade för att upptäcka solljus som studsar av föremål. Andra djur har sinnesorgan för att upptäcka andra källor; till exempel kan gropormen känna av infraröd strålning, som genereras av levande varelser.

Argumentet _Solar Spectrum_ är dåligt.Det är baserat på godtyckligt val av parametrar (våglängd) för att plotta spektraltäthet.När den ritas som en funktion av frekvensen är toppen i IR.Se [här] (http://www.oceanopticsbook.info/view/light_and_radiometry/level_2/a_common_misconception) för djupgående diskussion om detta.
@Ruslan Jag tror att du kräver en orimlig mängd precision från grova förklaringar (med tanke på att det tydligt finns flera effekter i spel).Även om du väljer att plotta som en funktion av frekvens, ligger toppen inom en faktor av två av det mänskliga ögats toppkänslighet.Med tanke på att de observerade EM-frekvenserna på jorden sträcker sig över 20 storleksordningar, är till och med maxfrekvensförutsägelsen på plats.
@tparker Jag försöker bara sakta ner spridningen av denna missuppfattning om spektraltäthet och ögonutveckling.
@Ruslan Jag antar att det är en åsiktsfråga, men jag tror inte att det faktiskt är en missuppfattning.Jag tycker att det är en viktig del av hela historien, om än en med några finesser.
Andrea
2020-02-09 18:57:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det finns inget speciellt med synligt ljus, vilket betyder att den elektromagnetiska strålningen vid de frekvenser där våra ögon är känsliga inte skiljer sig i sig från den vid högre / lägre frekvens.Det är bara av våra biologiska skäl att våra ögon utvecklade en känslighet för den elektromagnetiska strålningen inom det frekvensområde som vi ofta definierar ljus. Det är vår hjärna som känner igen olika våglängder som olika färger, men i princip, om våra sensorer skulle vara förnuftiga inom ett annat frekvensområde, skulle vi antagligen associera färger till andra frekvenser.

Säg att vi kommer att vara känsliga för IR.Vi skulle ha ett annat koncept för vad färg betyder, antar jag.För att bara slutföra svaret.Väl definierade färger kan bara associeras med den verkliga synliga, eftersom det är i detta område som atomer och molekyler genomgår ganska distinkta och definierade övergångar.IR skulle sannolikt ses som en smutsig färg medan hög energi ändå skulle vara oförenlig med livet.
Faktum är att orsaken beror på planetarisk astronomi och det faktum att både solen avger en stor del av sin strålning i det synliga området, och vår atmosfär är mestadels transparent vid dessa frekvenser.
Den betydelsen av "förnuftig" är arkaisk.Även om det är tekniskt korrekt kommer de flesta inte att förstå det nuförtiden."Sensitive" skulle vara ett bättre val.
ja ... "tekniskt" utvecklades våra ögon främst till ett antal frekvenser som vår sol levererar i överflöd .. lyckligtvis för oss var strålningsmaximumet i det gulgröna området när vår typ av ögon "hittades" av evolution ...nuförtiden är det mer i de grönblåa frekvenserna när solen sakta blir ljusare när den blir äldre ...
@eagle275 platsen för maximalt i spektraltätheten (som är en fördelning) är ojämförlig med toppen av ögonkänsligheten (vilket är en per-punkt-funktion).Solens spektrala densitet som en funktion av frekvensen har maximalt i IR.Se [denna sida] (http://www.oceanopticsbook.info/view/light_and_radiometry/level_2/a_common_misconception) för mer information.
fraxinus
2020-02-11 13:04:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En mycket speciell egenskap hos det synliga ljuset är att det har en speciell relation till kemi.Det har energispektret i de flesta kemiska processer.

Ljus med låg energi (IR) är nästan oförmögen att framkalla en kemisk process av något slag.

Ljus med högre energi (UV) är inte selektivt för de kemiska bindningar som det spricker.Det ger oss också den övre gränsen för transparens för de flesta ämnen (inklusive, men inte begränsat till, luft och vatten).

Och i mitten finns det synliga ljuset - som selektivt kan göra en kemisk förändring i ämnet.Det är därför det också är möjligt att konstruera en molekyl som är känslig för en viss våglängd (och många molekyler är det utan ingen teknisk ansträngning).

Så det är inte bara vår (och de flesta djurs) vision.Det är också varför växter använder samma synliga ljus för sina energibehov.

Det är också en lycklig tillfällighet att vår stjärna har en maximal emission i dessa våglängder.



Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 4.0-licensen som det distribueras under.
Loading...