Cтраница 2

Магнитоэлектрический тахометр состоит из тахо-генератора постоянного тока (таходатчика), линии связи и вольтметра, отградуированного в единицах измерения частоты вращения.

Частота звука определяет высоту его тона: чем больше частота, тем выше тон. Единица измерения частоты герц (гц) равна одному полному колебанию в 1 сек. Наиболее чувствительны органы слуха к звукам частотой от 800 до 4000 гц.

Вы должны знать об этих количествах, используемых в волнах, - что они означают, символы, используемые для них, и единицы, используемые для их измерения. Будьте осторожны с этой величиной - осевая линия не всегда указывается на диаграмме. Амплитуда измеряется в метрах.

Чем больше амплитуда волны, тем больше энергии она переносит. Длина волны, λ, волны - это расстояние от любой точки на одной волне до одной и той же точки на следующей волне. Чтобы избежать путаницы, лучше всего измерить длину волны от вершины гребня до вершины следующего гребня или от дна желоба до нижней части следующего желоба. Длина волны также измеряется в метрах - это длина в конце концов.

Число полных колебаний в течение 1 сек называется частотой звука. Единица измерения частоты - герц (сокращенно гц), равный одному колебанию в секунду.

Под частотой / подразумевают число колебаний в секунду. Единица измерения частоты - герц (Гц) - выражает одно колебание в секунду: От частоты зависит высота тона звука.

Единица измерения частоты - герц (Гц) равна 1 колебанию в секунду.

Обычно мы используем время в одну секунду, так что это дает частоту единичный герц, поскольку один герц равен одной волне в секунду. Не путайте эту количественную частоту. Это не расстояние, пройденное волнами, не скорость, хотя оно связано с обеими этими величинами.

Скорость волны измеряется в метрах в секунду. Звук проходит со скоростью 340 метров в секунду. Скопируйте следующую таблицу и заполните ее, чтобы дать вам краткое изложение этих четырех важных величин, используемых в волнах. На следующей диаграмме волны перемещаются слева направо, а затем останавливаются. Движение волн длится 2 секунды.

Число периодов, приходящихся на одну секунду, называют частотой переменного тока. Единицей измерения частоты является один период в секунду, или один герц.

Настоящие Правила распространяются на диапазон частот 100 кГц - 300000 МГц. Единицей измерения частоты является герц (Гц) - частота переменного тока, меняющего направление со скоростью одного периода в секунду.

Ответьте на эти вопросы о показанных волнах. Если вам нужно, запустите движение волн. Не забудьте включить единицы, где это необходимо. Какова амплитуда волн? Амплитуда волн составляет 4 метра - от центральной линии до вершины гребня. Какова длина волны волн?

Электромагнитное излучение и атмосфера

Длина волны волн составляет два метра - от одного гребня до следующего гребня. Вы когда-нибудь задумывались, почему небо синее? Или, что более важно, почему что-то имеет цвет в первую очередь? Голос твоего отца мог быть глубоким, а голос твоей матери не был таким глубоким. Является ли это цветами или нотами на фортепиано, все это объясняется частотой.

Единицей измерения частоты является герц-частота, при которой за время 1 сек происходит один цикл периодического процесса. Из определения единиц времени и частоты следует их взаимосвязь.

Настоящие Правила распространяются на диапазон частот 100 кщ - 300000 Мгц. Единицей измерения частоты является герц (гц) - частота переменного тока, меняющего направление со скоростью одного периода в секунду.

Частота является свойством волны. Каждый день мы окружены волнами. Свет - электромагнитная волна, а звук вентилятора на вашем компьютере - звуковая волна. Волна - это вибрация, которая несет с собой энергию. Частота волны - это число волн, которые проходят каждую секунду и измеряется в Герце. Например, звуковая волна может иметь частоту 450 Гц.

Свет - электромагнитная волна; это вибрация в электрических и магнитных полях. Из-за этого он может путешествовать по пустому пространству и благодарить за это! Если бы это было не так, мы бы не получили тепла от солнца, и жизнь на Земле была бы невозможна.

За единицу интенсивности звука условно принят 1 б (белл) - наименьшая сила звукового давления, воспринимаемая ухом здорового человека. В качестве единицы измерения частоты звуковых колебаний принят герц - частота, соответствующая одному колебанию в секунду. Слуховой аппарат человека воспринимает звуковые колебания в пределах от 20 до 20 000 Гц. Звуковые колебания частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, а выше 20000 Гц-ультразвуком. Эти области звуковых колебаний человеком не воспринимаются, однако ультразвуковые колебания неблагоприятно действуют на организм человека. Они могут вызывать преждевременное утомление, слабость, сонливость, неприятное ощущение в ушах, головные боли. При длительном воздействии ультразвука нарушаются функции периферической нервной системы, вестибулярного аппарата, изменяется артериальное давление.

Есть больше длин волн, чем мы видим с человеческими глазами. Полный непрерывный спектр будет включать радиоволны, микроволны, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Диаграмма на экране показывает полный электромагнитный спектр и все, что он содержит.

Частота говорит вам цвет света. Высокочастотные световые волны находятся на синем конце спектра, а низкочастотные световые волны находятся на красном конце спектра. Наши глаза определяют частоту света, и наши мозги интерпретируют его как цвет. Некоторые философы думали, что, возможно, сам цвет существует только в наших мозгах; к сожалению, мы не можем точно знать.

В отдельных областях спектра используют различные единицы измерения длин волн и частоты. В области радио - и микроволн в качестве единицы измерения частот v используют преимущественно герцы, килогерцы и мегагерцы. Однако при частотах выше 1012 Гц (инфракрасная область) точность измерения частот по сравнению с точностью измерения длин волн становится неудовлетворительной. Величину l / К измеряют в обратных сантиметрах (см 1) и называют волновым числом.

Звуковые волны - это колебания волн в воздухе. Когда вы хлопаете рукой по столу, это заставляет стол вибрировать, что заставляет воздух вибрировать. Частицы воздуха ударяют друг друга, пока они не достигнут вашего уха, и вибрация вашего барабана. Ваш слуховой барабан посылает сигнал вашему мозгу. Это ваш мозг, который интерпретирует эти вибрации.

Частота говорит вам звуковой сигнал. Высокочастотный звук высокочастотный, а низкочастотный звук низкий. Опять же, можно задать вопрос о том, является ли шаг именно тем, как наш мозг интерпретирует волны, или если это реальная вещь. Каждая музыкальная нота, которую вы могли бы сыграть на фортепиано, - это другая частота. Фактически, если вы когда-либо использовали вилку настройки, вы могли заметить, что частота примечания проставлена на ней для справки.

В отдельных областях спектра используют различные единицы измерения длин волн и частоты. В области радио - и микроволн Б качестве единицы измерения частот v используют преимущественно герцы, килогерцы и мегагерцы. Однако при частотах выше 1012 Гц (инфракрасная область) точность измерения частот по сравнению с точностью измерения длин волн становится неудовлетворительной. Величину ПК измеряют в обратных сантиметрах (см 1) и называют волновым числом.

При рассмотрении света красная сторона электромагнитного спектра представляет собой свет с низкой энергией, а синяя сторона спектра - свет высокой энергии. Или, вы могли бы подумать о радуге, чем ближе вы к красному концу радуги, тем ниже энергия. Существует уравнение, которое дает вам точное количество энергии, содержащейся в свете, как показано здесь.

Итак, если вы знаете цвет света, вы можете использовать его для расчета того, как в нем содержится много энергии. Волны - это вибрации, которые несут энергию. Частота является свойством этих волн и представляет собой количество вибраций в секунду, которое измеряется в Герце. Электромагнитные волны, такие как видимый свет, радиоволны, микроволны, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и гамма-лучи, являются колебаниями волн в электрических и магнитных полях. Наши глаза интерпретируют высокочастотный свет как синий цвет и низкочастотный свет, как красный цвет.

В отдельных областях спектра используют различные единицы измерения длин волн и частоты. В области радио - и микроволн в качестве единицы измерения частот v используют преимущественно герцы, килогерцы и мегагерцы. Однако при частотах выше 1012 Гц (инфракрасная область) точность измерения частот по сравнению с точностью измерения длин волн становится неудовлетворительной. Величину 1А, измеряют в обратных сантиметрах (см 1) и называют волновым числом.

Взаимоотношение между частотой и длиной волны

С другой стороны, звуковые волны - это колебания волн в воздухе. Наш мозг интерпретирует высокочастотный звук как высокий, а низкочастотный звук - как низкий. Высокочастотный свет также является высокой энергией, а низкочастотный свет - малой энергией. Неизбежный вопрос, являются ли цвет и высота действительными вещами, или просто способ, которым наш мозг интерпретирует световые волны и звуковые волны.

После просмотра видео по частоте смотрите, готовы ли вы. Рассекайте уравнение, которое указывает количество энергии, содержащейся в свете.

Сравните частоту и волны.
Объясните, что такое электромагнитная волна.
Понимайте, какая частота говорит вам о свете и звуке.

Волна определяется как движение любого периодического движения, как пружина, маятник, волна воды, электрическая волна, звуковая волна, световая волна и т.д.

Измерительная процедура всегда начинается с измерения периода. Это регламентируется подачей сигнала с микро - ЭВМ на управляющие входы обоих мультиплексоров, при наличии которого входы 1 и 2 временного селектора соединяются со входами 1 мультиплексора I н II соответственно. Поскольку оно в несколько раз больше емкости счетчика С 212 4096, то последний в процессе поступления импульсов многократно переполняется. Сигналы переполнения и остаточное двоичное число, фиксируемое счетчиком, поступают в микро - ЭВМ и оттуда - после вычисления значения частоты - на дисплей. Он отображает результат в виде десятичного числа с указанием единиц измерения частоты.

Любая периодическая волна с амплитудой, изменяющейся со временем, синусоидально, может быть математически выражена как.

Длина волны λ = 2π.
Скорость.

Скорость волны равна частоте, соответствующей длине волны. Можно понять, как часто проходит определенное расстояние.

Частота равна скорости, деленной на длину волны. Крайности волны, ее вершины и долины называются пучностями. В середине волны находятся точки, которые не двигаются, называются узлами. Говорят, что волна колеблется, что означает движение назад и вперед регулярным, повторяющимся образом. Эта флуктуация может быть между крайностями положения, силы или количества.

Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Различные типы волн имеют разные типы колебаний. Продольные волны: осцилляция параллельна направлению волны. Примеры: звуковые волны, волны весной. Поперечные волны: колебание перпендикулярно направлению волны. Когда волны перекрываются друг с другом, это называется интерференцией. Это разделено на конструктивные и разрушительные помехи.

Единица измерения частоты

Конструктивная интерференция: волны выстраиваются идеально и добавляют к силе друг друга. Деструктивная интерференция: две волны отменяют друг друга, что не приводит к волне. В реальной жизни волны обычно дают мишмар конструктивной и разрушительной интерференции и быстро вымирают. Однако на определенных длинах волн формируются стоячие волны, приводящие к резонансу. Это волны, которые возвращаются в себя усиливающим образом, достигая максимальной амплитуды.

1 герц [Гц] = 0,001 килогерц [кГц]

Исходная величина

Преобразованная величина

герц эксагерц петагерц терагерц гигагерц мегагерц килогерц гектогерц декагерц децигерц сантигерц миллигерц микрогерц наногерц пикогерц фемтогерц аттогерц циклов в секунду длина волны в эксаметрах длина волны в петаметрах длина волны в тераметрах длина волны в гигаметрах длина волны в мегаметрах длина волны в километрах длина волны в гектометрах длина волны в декаметрах длина волны в метрах длина волны в дециметрах длина волны в сантиметрах длина волны в миллиметрах длина волны в микрометрах Комптоновская длина волны электрона Комптоновская длина волны протона Комптоновская длина волны нейтрона оборотов в секунду оборотов в минуту оборотов в час оборотов в сутки

Частота и период волны

Резонанс - это особый случай вынужденной вибрации, когда частота периодической силы, на которую произвела впечатление, равна собственной частоте тела, так что она вибрирует с повышенной амплитудой, спонтанно. Волны - Урок 2 - Свойства волны. Как изменения частоты волны влияют на длину волны волны? Измените частоту и наблюдайте, как изменяется шаблон. Зачем просто читать об этом и когда вы можете взаимодействовать с ним? Взаимодействуйте - это именно то, что вы делаете, когда используете один из Интерактивных упражнений в физическом классе.

Избранная статья

Подробнее о частоте и длине волны

Общие сведения

Частота

Частота - это величина, измеряющая как часто повторяется тот или иной периодический процесс. В физике с помощью частоты описывают свойства волновых процессов. Частота волны - количество полных циклов волнового процесса за единицу времени. Единица частоты в системе СИ - герц (Гц). Один герц равен одному колебанию в секунду.

Вы можете найти его в разделе «Интерактивные физики» нашего сайта. Всюду по этому устройству интернализуйте значение таких терминов, как период, частота и длина волны. Используйте смысл этих терминов для ответа на концептуальные вопросы; избегайте фиксации формулы.

Волна вводится в тонкий провод, удерживаемый на каждом конце. Определите период такой волны. Вот пример проблемы с большим количеством посторонней информации. Период - это просто обратная частота. Знайте свои физические концепции, чтобы сорвать дополнительную информацию.

Длина волны

Существует множество различных типов волн в природе, от вызванных ветром морских волн до электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн зависят от длины волны. Такие волны разделяют на несколько видов:

Гамма-лучи с длиной волны до 0,01 нанометра (нм).
Рентгеновские лучи с длиной волны - от 0,01 нм до 10 нм.
Волны ультрафиолетового диапазона , которые имеют длину от 10 до 380 нм. Человеческому глазу они не видимы.
Свет в видимой части спектра с длиной волны 380–700 нм.
Невидимое для людей инфракрасное излучение с длиной волны от 700 нм до 1 миллиметра.
За инфракрасными волнами следуют микроволновые , с длиной волны от 1 миллиметра до 1 метра.
Самые длинные - радиоволны . Их длина начинается с 1 метра.

Эта статья посвящена электромагнитному излучению, и особенно свету. В ней мы обсудим, как длина и частота волны влияют на свет, включая видимый спектр, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Фрида летает крыльями туда и обратно 121 раз в секунду. Период является обратной величиной частоты. Теннисный тренер шагает взад и вперед по боковой линии 10 раз за 2 минуты. В этом случае 10 минут в 2 минуты. Нецифровые часы имеют секундную стрелку, которая вращается вокруг обычным и повторяющимся образом.

Частота волны измеряет, как часто она проходит заданную точку за определенный промежуток времени. Частота и периоды электромагнитных волн не изменяются и могут использоваться для идентификации различных типов волн. Пусть речь идет о частоте и периоде волны. Частота и период - это свойства периодических волн, почему они называются периодическими волнами, поэтому частота - это количество волн, которые проходят определенную точку за определенное время, Как вы помните, периодическая волна - это волна, которая снова и снова повторяется снова и снова, и поэтому частота характеризует, сколько раз она атакует среду за заданный промежуток времени.

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение - это энергия, свойства которой одновременно сходны со свойствами волн и частиц. Эта особенность называется корпускулярно-волновым дуализмом. Электромагнитные волны состоят из магнитной волны и перпендикулярной к ней электрической волны.

Энергия электромагнитного излучения - результат движения частиц, которые называются фотонами. Чем выше частота излучения, тем они более активны, и тем больше вреда они могут принести клеткам и тканям живых организмов. Это происходит потому, что чем выше частота излучения, тем больше они несут энергии. Большая энергия позволяет им изменить молекулярную структуру веществ, на которые они действуют. Именно поэтому ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма излучение так вредно для животных и растений. Огромная часть этого излучения - в космосе. Оно присутствует и на Земле, несмотря на то, что озоновый слой атмосферы вокруг Земли блокирует большую его часть.

Период - это своего рода вид, противоположный этому в некотором смысле. Сколько времени требуется, чтобы одна волна напала на среду. Таким образом, у нас есть реальный простой способ мышления о периоде. Итак, представьте, что вы выходите в океан. Хорошо, вы на лодке в океане, и вы попадаете на гребень волны. Период - это то, как долго вам нужно идти вниз и возвращаться к следующему гребню. Так что это простой простой способ понять, что означает период.

Итак, давайте продолжим и просто сделаем пример с частотой. Предположим, что частота составляет 3 волны в секунду. И, конечно, это имеет смысл, если частота равна количеству волн за определенное количество времени, затем 3 волны в секунду будет означать, что через одну секунду придет 3 волны.

Электромагнитное излучение и атмосфера

Атмосфера земли пропускает только электромагнитное излучение с определенной частотой. Большая часть гамма-излучения, рентгеновских лучей, ультрафиолетового света, часть излучения в инфракрасном диапазоне и длинные радиоволны блокируются атмосферой Земли. Атмосфера поглощает их и не пропускает дальше. Часть электромагнитных волн, в частности, излучение в коротковолновом диапазоне, отражается от ионосферы. Все остальное излучение попадает на поверхность Земли. В верхних атмосферных слоях, то есть, дальше от поверхности Земли, больше радиации, чем в нижних слоях. Поэтому чем выше, тем опаснее для живых организмов находиться там без защитных костюмов.

Атмосфера пропускает на Землю небольшое количество ультрафиолетового света, и он приносит вред коже. Именно из-за ультрафиолетовых лучей люди обгорают на солнце и могут даже заболеть раком кожи. С другой стороны, некоторые лучи, пропускаемые атмосферой, приносят пользу. Например, инфракрасные лучи, которые попадают на поверхность Земли, используют в астрономии - инфракрасные телескопы следят за инфракрасными лучами, излучаемыми астрономическими объектами. Чем выше от поверхности Земли, тем больше инфракрасного излучения, поэтому телескопы часто устанавливают на вершинах гор и на других возвышенностях. Иногда их отправляют в космос, чтобы улучшить видимость инфракрасных лучей.

Взаимоотношение между частотой и длиной волны

Частота и длина волны обратно пропорциональны друг другу. Это значит, что по мере увеличения длины волны частота уменьшается и наоборот. Это легко представить: если частота колебаний волнового процесса высокая, то время между колебаниями намного короче, чем у волн, частота колебаний которых меньше. Если представить волну на графике, то расстояние между ее пиками будет тем меньше, чем больше колебаний она совершает на определенном отрезке времени.

Чтобы определить скорость распространения волны в среде, необходимо умножить частоту волны на ее длину. Электромагнитные волны в вакууме всегда распространяются с одинаковой скоростью. Эта скорость известна как скорость света. Она равна 299 792 458 метрам в секунду.

Свет

Видимый свет - электромагнитные волны с частотой и длиной, которые определяют его цвет.

Длина волны и цвет

Самая короткая длина волны видимого света - 380 нанометров. Это фиолетовый цвет, за ним следуют синий и голубой, затем зеленый, желтый, оранжевый и, наконец, красный. Белый свет состоит из всех цветов сразу, то есть, белые предметы отражают все цвета. Это можно увидеть с помощью призмы. Попадающий в нее свет преломляется и выстраивается в полосу цветов в той же последовательность, что в радуге. Эта последовательность - от цветов с самой короткой длиной волны, до самой длинной. Зависимость скорости распространения света в веществе от длины волны называется дисперсией.

Радуга образуется похожим способом. Капли воды, рассеянные в атмосфере после дождя, ведут себя так же как призма и преломляют каждую волну. Цвета радуги настолько важны, что во многих языках существуют мнемоника, то есть прием запоминания цветов радуги, настолько простой, что запомнить их могут даже дети. Многие дети, говорящие по-русски, знают, что «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Некоторые люди придумывают свою мнемонику, и это - особенно полезное упражнение для детей, так как, придумав свой собственный метод запоминания цветов радуги, они быстрее их запомнят.

Свет, к которому человеческий глаз наиболее чувствителен - зеленый, с длиной волны в 555 нм в светлой среде и 505 нм в сумерках и темноте. Различать цвета могут далеко не все животные. У кошек, например, цветное зрение не развито. С другой стороны, некоторые животные видят цвета намного лучше, чем люди. Например, некоторые виды видят ультрафиолетовый и инфракрасный свет.

Отражение света

Цвет предмета определяется длиной волны света, отраженного с его поверхности. Белые предметы отражают все волны видимого спектра, в то время как черные - наоборот, поглощают все волны и ничего не отражают.

Один из естественных материалов с высоким коэффициентом дисперсии - алмаз. Правильно обработанные бриллианты отражают свет как от наружных, так и от внутренних граней, преломляя его, как и призма. При этом важно, чтобы большая часть этого света была отражена вверх, в сторону глаза, а не, например, вниз, внутрь оправы, где его не видно. Благодаря высокой дисперсии бриллианты очень красиво сияют на солнце и при искусственном освещении. Стекло, ограненное так же, как бриллиант, тоже сияет, но не настолько сильно. Это связано с тем, что, благодаря химическому составу, алмазы отражают свет намного лучше, чем стекло. Углы, используемые при огранке бриллиантов, имеет огромное значение, потому что слишком острые или слишком тупые углы либо не позволяют свету отражаться от внутренних стен, либо отражают свет в оправу, как показано на иллюстрации.

Спектроскопия

Для определения химического состава вещества иногда используют спектральный анализ или спектроскопию. Этот способ особенно хорош, если химический анализ вещества невозможно провести, работая с ним непосредственно, например, при определении химического состава звезд. Зная, какое электромагнитное излучение поглощает тело, можно определить, из чего оно состоит. Абсорбционная спектроскопия, являющаяся одним из разделов спектроскопии, определяет какое излучение поглощается телом. Такой анализ можно делать на расстоянии, поэтому его часто используют в астрономии, а также в работе с ядовитыми и опасными веществами.

Определение наличия электромагнитного излучения

Видимый свет, так же как и всё электромагнитное излучение - это энергия. Чем больше энергии излучается, тем легче эту радиацию измерить. Количество излученной энергии уменьшается по мере увеличения длины волны. Зрение возможно именно благодаря тому, что люди и животные распознают эту энергию и чувствуют разницу между излучением с разной длиной волны. Электромагнитное излучение разной длины ощущается глазом как разные цвета. По такому принципу работают не только глаза животных и людей, но и технологии, созданные людьми для обработки электромагнитного излучения.

Видимый свет

Люди и животные видят большой спектр электромагнитного излучения. Большинство людей и животных, например, реагируют на видимый свет , а некоторые животные - еще и на ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Способность различать цвета - не у всех животных - некоторые, видят только разницу между светлыми и темными поверхностями. Наш мозг определяет цвет так: фотоны электромагнитного излучения попадают в глаз на сетчатку и, проходя через нее, возбуждают колбочки, фоторецепторы глаза. В результате по нервной системе передается сигнал в мозг. Кроме колбочек, в глазах есть и другие фоторецепторы, палочки, но они не способны различать цвета. Их назначение - определять яркость и силу света.

В глазу обычно находится несколько видов колбочек. У людей - три типа, каждый из которых поглощает фотоны света в пределах определенных длин волны. При их поглощении происходит химическая реакция, в результате которой в мозг поступают нервные импульсы с информацией о длине волны. Эти сигналы обрабатывает зрительная зона коры головного мозга. Это - участок мозга, ответственный за восприятие звука. Каждый тип колбочек отвечает только за волны с определенной длиной, поэтому для получения полного представления о цвете, информацию, полученную от всех колбочек, складывают вместе.

У некоторых животных еще больше видов колбочек, чем у людей. Так, например, у некоторых видов рыб и птиц их от четырех до пяти типов. Интересно, что у самок некоторых животных больше типов колбочек, чем у самцов. У некоторых птиц, например у чаек, которые ловят добычу в воде или на ее поверхности, внутри колбочек есть желтые или красные капли масла, которые выступают в роли фильтра. Это помогает им видеть большее количество цветов. Подобным образом устроены глаза и у рептилий.

Инфракрасный свет

У змей, в отличие от людей, не только зрительные рецепторы, но и чувствительные органы, которые реагируют на инфракрасное излучение . Они поглощают энергию инфракрасный лучей, то есть реагируют на тепло. Некоторые устройства, например приборы ночного видения, также реагируют на тепло, выделяемое инфракрасным излучателем. Такие устройства используют военные, а также для обеспечения безопасности и охраны помещений и территории. Животные, которые видят инфракрасный свет, и устройства, которые могут его распознавать, видят не только предметы, которые находятся в их поле зрения на данный момент, но и следы предметов, животных, или людей, которые находились там до этого, если не прошло слишком много времени. Например, змеям видно, если грызуны копали в земле ямку, а полицейские, которые пользуются прибором ночного видения, видят, если в земле были недавно спрятаны следы преступления, например, деньги, наркотики, или что-то другое. Устройства для регистрации инфракрасного излучения используют в телескопах, а также для проверки контейнеров и камер на герметичность. С их помощью хорошо видно место утечки тепла. В медицине изображения в инфракрасном свете используют для диагностики. В истории искусства - чтобы определить, что изображено под верхним слоем краски. Устройства ночного видения используют для охраны помещений.

Ультрафиолетовый свет

Некоторые рыбы видят ультрафиолетовый свет . Их глаза содержат пигмент, чувствительный к ультрафиолетовым лучам. Кожа рыб содержит участки, отражающие ультрафиолетовый свет, невидимый для человека и других животных - что часто используется в животном мире для маркировки пола животных, а также в социальных целях. Некоторые птицы тоже видят ультрафиолетовый свет. Это умение особенно важно во время брачного периода, когда птицы ищут потенциальных партнеров. Поверхности некоторых растений также хорошо отражают ультрафиолетовый свет, и способность его видеть помогает в поиске пищи. Кроме рыб и птиц, ультрафиолетовый свет видят некоторые рептилии, например черепахи, ящерицы и зеленые игуаны (на иллюстрации).

Человеческий глаз, как и глаза животных, поглощает ультрафиолетовый свет, но не может его обработать. У людей он разрушает клетки глаза, особенно в роговице и хрусталике. Это, в свою очередь, вызывает различные заболевания и даже слепоту. Несмотря на то, что ультрафиолетовый свет вредит зрению, небольшое его количество необходимо людям и животным, чтобы вырабатывать витамин D. Ультрафиолетовое излучение, как и инфракрасное, используют во многих отраслях, например в медицине для дезинфекции, в астрономии для наблюдения за звездами и другими объектами и в химии для отверждения жидких веществ, а также для визуализации, то есть для создания диаграмм распространения веществ в определенном пространстве. С помощью ультрафиолетового света определяют поддельные банкноты и пропуска, если на них должны быть напечатаны знаки специальными чернилами, распознаваемыми с помощью ультрафиолетового света. В случае с подделкой документов ультрафиолетовая лампа не всегда помогает, так как преступники иногда используют настоящий документ и заменяют на нем фотографию или другую информацию, так что маркировка для ультрафиолетовых ламп остается. Существует также множество других применений для ультрафиолетового излучения.

Цветовая слепота

Из-за дефектов зрения некоторые люди не в состоянии различать цвета. Эта проблема называется цветовой слепотой или дальтонизмом, по имени человека, который первый описал эту особенность зрения. Иногда люди не видят только цвета с определенной длиной волны, а иногда они не различают цвета вообще. Часто причина - недостаточно развитые или поврежденные фоторецепторы, но в некоторых случаях проблема заключается в повреждениях на проводящем пути нервной системы, например в зрительной коре головного мозга, где обрабатывается информация о цвете. Во многих случаях это состояние создает людям и животным неудобства и проблемы, но иногда неумение различать цвета, наоборот - преимущество. Это подтверждается тем, что, несмотря на долгие годы эволюции, у многих животных цветное зрение не развито. Люди и животные, которые не различают цвета, могут, например, хорошо видеть камуфляж других животных.

Несмотря на преимущества цветовой слепоты, в обществе ее считают проблемой, и для людей с дальтонизмом закрыта дорога в некоторые профессии. Обычно они не могут получить полные права по управлению самолетом без ограничений. Во многих странах водительские права для этих людей тоже имеют ограничения, а в некоторых случаях они не могут получить права вообще. Поэтому они не всегда могут найти работу, на которой необходимо управлять автомобилем, самолетом, и другими транспортными средствами. Также им сложно найти работу, где умение определять и использовать цвета имеет большое значение. Например, им трудно стать дизайнерами, или работать в среде, где цвет используют, как сигнал (например, об опасности).

Проводятся работы по созданию более благоприятных условий для людей с цветовой слепотой. Например, существуют таблицы, в которых цвета соответствует знакам, и в некоторых странах эти знаки используют в учреждениях и общественных местах наряду с цветом. Некоторые дизайнеры не используют или ограничивают использование цвета для передачи важной информации в своих работах. Вместо цвета, или наряду с ним, они используют яркость, текст, и другие способы выделения информации, чтобы даже люди, не различающие цвета, могли полостью получить информацию, передаваемую дизайнером. В большинстве случаев люди с цветовой слепотой не различают красный и зеленый, поэтому дизайнеры иногда заменяют комбинацию «красный = опасность, зеленый = все нормально» на красный и синий цвета. Большинство операционных систем также позволяют настроить цвета так, чтобы людям с цветовой слепотой было все видно.

Цвет в машинном зрении

Машинное зрение в цвете - быстроразвивающаяся отрасль искусственного интеллекта. До недавнего времени большая часть работы в этой области проходила с монохромными изображениями, но сейчас все больше научных лабораторий работают с цветом. Некоторые алгоритмы для работы с монохромными изображениями применяют также и для обработки цветных изображений.

Применение

Машинное зрение используется в ряде отраслей, например для управления роботами, самоуправляемыми автомобилями, и беспилотными летательными аппаратами. Оно полезно в сфере обеспечения безопасности, например для опознания людей и предметов по фотографиям, для поиска по базам данных, для отслеживания движения предметов, в зависимости от их цвета и так далее. Определение местоположения движущихся объектов позволяет компьютеру определить направление взгляда человека или следить за движением машин, людей, рук, и других предметов.

Чтобы правильно опознать незнакомые предметы, важно знать об их форме и других свойствах, но информация о цвете не настолько важна. При работе со знакомыми предметами, цвет, наоборот, помогает быстрее их распознать. Работа с цветом также удобна потому, что информация о цвете может быть получена даже с изображений с низким разрешением. Для распознавания формы предмета, в отличие от цвета, требуется высокое разрешение. Работа с цветом вместо формы предмета позволяет уменьшить время обработки изображения, и использует меньше компьютерных ресурсов. Цвет помогает распознавать предметы одинаковой формы, а также может быть использован как сигнал или знак (например, красный цвет - сигнал опасности). При этом не нужно распознавать форму этого знака, или текст, на нем написанный. На веб-сайте YouTube можно увидеть множество интересных примеров использования цветного машинного зрения.

Обработка информации о цвете

Фотографии, которые обрабатывает компьютер, либо загружены пользователями, либо сняты встроенной камерой. Процесс цифровой фото- и видеосъемки освоен хорошо, но вот обработка этих изображений, особенно в цвете, связана с множеством трудностей, многие из которых еще не решены. Это связано с тем, что цветное зрение у людей и животных устроено очень сложно, и создать компьютерное зрение наподобие человеческого - непросто. Зрение, как и слух, основано на адаптации к окружающей среде. Восприятие звука зависит не только от частоты, звукового давления и продолжительности звука, но и от наличия или отсутствия в окружающей среде других звуков. Так и со зрением - восприятие цвета зависит не только от частоты и длины волны, но и от особенностей окружающей среды. Так, например, цвета окружающих предметов влияют на наше восприятие цвета.

С точки зрения эволюции такая адаптация необходима, чтобы помочь нам привыкнуть к окружающей среде и перестать обращать внимание на незначительные элементы, а направить все наше внимание на то, что меняется в окружающей обстановке. Это необходимо для того, чтобы легче замечать хищников и находить пищу. Иногда из-за этой адаптации происходят оптические иллюзии. Например, в зависимости от цвета окружающих предметов, мы воспринимаем цвет двух тел по-разному, даже когда они отражают свет с одинаковой длиной волны. На иллюстрации - пример такой оптической иллюзии. Коричневый квадрат в верхней части изображения (второй ряд, вторая колонка) выглядит светлее, чем коричневый квадрат в нижней части рисунка (пятый ряд, вторая колонка). На самом деле, их цвета одинаковы. Даже зная об этом, мы все равно воспринимаем их, как разные цвета. Поскольку наше восприятие цвета устроено так сложно, программистам трудно описать все эти нюансы в алгоритмах для машинного зрения. Несмотря на эти трудности, мы уже достигли многого в этой области.

Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолий Золотков

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.