به بخش کوچکی از امواج مختلف الکترومغناطیس که در فضا حرکت میکند نور میگویند. طیف الکترومغناطیس دامنه بزرگی از امواج رادیویی که با طول موجی از یک متر و بیشتر تشکیل شده تا امواج ایکس-ری با طول موجی کمتر از صد نانومتر را پوشش میدهد. بخش تابش نوری یا اصطلاحاً نور در بین امواج رادیویی و ایکس-ری روی طیف الکترومغناطیس قرار دارد که ترکیبی منحصر به فرد از پرتو، طول موج و کوانتوم را به نمایش می گذارد.

بخشهای طیف الکترومغناطیس

در طول موج های کوتاه تر و امواج ایکس-ری تابش الکترومغناطیس تمایل به ذرهای بودن دارد، در حالی که در انتهای طیف الکترومغناطیس طول موجهای بلند رفتاری شبیه به موج دارند. در بخش مرئی با اشغال جایگاه بینابینی هر دو ویژگی رفتار موجی و رفتار ذرهای در درجات مختلف نشان داده میشود.

مانند تمام امواج الکترومغناطیس، امواج نوری میتوانند با هم تداخل پیدا کنند، قطبی جهت دار شوند و هنگام عبور از کنارههای اجسام، خمیدگی ایجاد کنند. این ویژگیها به نور اجازه میدهد تا توسط طول موجها فیلتر شود یا به صورت منسجم مانند لیزر تقویت شود. در رادیومتری (تکنیک اندازه گیری تابش الکترومغناطیس) انتشار نور در جبهه امواج رادیویی به صورت پرتویی که در یک مسیر مستقیم حرکت میکند طراحی شده است. لنزها و آینهها این اشعهها را در مسیرهای قابل پیش بینی هدایت میکنند. اثرات موج در یک سیستم با مقایس بزرگ بسیار ناچیز هستند زیرا امواج نوری به صورت تصادفی توزیع شده و تعداد زیادی فوتون وجود دارد.

امواج ماورای بنفش، نور مرئی و نور مادون قرمز پرکاردبردترین بخشهای امواج الکترومغناطیس برای انسان هستند.

نور ماورای بنفش UV

طول موج کوتاه نور UV خواص کوانتومی بیشتری نسبت به نور مری و مادون قرمز دارد. نور ماورای بنفش براساس طول موج تابشی خود به سه بخش A، B و C تقسیم میشود.

نور UV-A به علت این که کمترین انرژی را دارد، کم ضرر ترین و رایج ترین نوع نور UV است. نور UV-A اغلب نور سیاه نیز نامیده میشود و به علت بی ضرر بودن نسبی آن استفاده میشود و دارای توانایی ایجاد درخشندگی و انتشار نور مرئی در مواد فلورسنت در تاریکی است.

نور UV-B به علت داشتن انرژی کافی برای آسیب رساندن به بافتهای زیستی یا موجودات زنده و دلیل ایجاد سرطان پوست شناخته میشود. نور UV-B به صورت کامل توسط اتمسفر جذب نمیشود و تغییر جزئی در لایه ازن میتواند خطر افزایش سرطان پوست را گسترش دهد.

طول موج کوتاه UV-C تقریباً به صورت کامل توسط اتمسفر جذب میشود. وقتی فوتونهای UV-C با اتمهای اکسیژن برخورد میکنند تبادل انرژی آنها باعث تشیکل ازن میشود. نور UV-C به علت سرعت جذب بالا به ندرت در طبیعت مشاهده میشود. لامپهای ضد باکتریایی UV-C به علت توانایی از بین بردن باکتریها برای تصفیه هوا و آب استفاده میشوند، همچنین دارای اثر تخریبی به مراتب خطرناک تر از نور UV-B میباشد.

نور مرئی

بخشی از طیف الکترومغناطیس که توسط چشم انسان قابل مشاهده است و از محدوده 400 تا 700 نانومتر قرار دارد را نور مرئی میگویند.

طول موجهای نور مرئی

نور شامل تمام طول موجهای الکترومغناطیس کوچکتر از 1000 نانومتر میشود ولی چشم انسان فقط توانایی مشاهده بخش کوچکی از این تابش را به نام نور مرئی دارد. سلولهای مخروطی چشم انسان به عنوان گیرندهای نوری با طول موجهای این باند باریک تنظیم میشوند، بخشهای دیگر امواج الکترومفناطیس دارای طول موجهای بسیار بزرگ یا خیلی کوچک و پر انرژی هستند که به علت محدودیتهای بیولوژیکی برای انسان قابل مشاهده نیستند.

وقتی طیف کامل نور مرئی از منشور عبور میکند، طول موجها به رنگهای رنگین کمان جدا میشوند، زیرا هر رنگ طول موج متفاوتی دارد. رنگ بنفش کمترین طول موج را در محدوده 380 نانومتر و رنگ قرمز با 700 نانومتر بیشترین طول موج را دارد.

نور مرئی در برخورد با منشور

نور مادون قرمز

امواج فروسرخ بخشی از طیف الکترومغناطیس تولید شده توسط نور خورشید با طول موجی بین 700 تا 1000 نانومتر (1 میلی متر) میباشند که طول موج آن ها بلند تر از نور مری و کوتاه تر از امواج رادیویی است.

این امواج قابل مشاهده با چشم غیر مسلح نیستند و پس از برخورد با اجسام انرژی خود را آزاد کرده که باعث گرم شدن آنها میشود، نور مادون قرمز در نمودار طیف الکترومغناطیس بعد از رنگ سرخ نور مرئی قرار دارد.

نور مادون قرمز دارای کمترین میزان انرژی در هر فوتون از طول موجهای دیگر الکترومغناطیس است. به همین دلیل یک فوتون نور مادون قرمز غالباً انرژی لازم برای عبور از آستانه ردیاب کوانتومی را ندارد. مادون قرمز معمولاً با استفاده از آشکار سازهای حرارتی مانند ترموپیل (وسیله الکتریکی برای تبدیل انرژی گرمایی به الکتریکی) که تغییرات دما را به دلیل انرژی جذب شده محاسبه میکند اندازه گیری میشود.

تصویری از بخشهای مختلف امواج الکترومغناطیس و کاربرد آنها

منابع

1.کتاب Light Measurement Handbook

2.بخش علمی سایت ناسا (https://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight)

3. American Conference of Governmental Industrial Hygienists. (1992). Threshold Limit Values and Biological Exposure Indices. (2nd printing). Cincinnati, OH: Author.
Ballard, S. B., Slack, E. P., & Hausmann, E. (1954). Physics Principles. New York: D. Van Nostrand Company.
Bartleson, C. J. & Grum, F. (Eds.). (1984). Optical Radiation Measurements: Vol. 5. Visual Measurements. Orlando, FL: Academic Press.
Budde, W. (1983). Optical Radiation Measurements: Vol. 4. Physical Detectors of Optical Radiation. Orlando, FL: Academic Press.
7. Commission Internationale de l’Eclairage. (1985). Methods of Characterizing Illuminance Meters and Luminance Meters. [Publication #69] CIE.
Grum, F. & Bartleson, C. J. (Eds.). (1980). Optical Radiation Measurements: Vol. 2. Color Measurement. New York: Academic Press.
Grum, F. & Becherer, R. J. (1979). Optical Radiation Measurements: Vol. 1. Radiometry. San Diego: Academic Press.
Kingslake, R. (1965). Applied Optics and Optical Engineering. New York: Academic Press.
Kostkowski, H. J. (1997). Reliable Spectroradiometry. La Plata, MD: Spectroradiometry Consulting.
Mielenz, K. D. (Ed.). (1982). Optical Radiation Measurements: Vol. 3. Measurement of Photoluminescence. Orlando, FL: Academic Press.
Ohno, Y. (1997). NIST Measurement Services: Photometric Calibrations. [NIST Special Publication 250-37]. Gaithersburg, MD: NIST Optical Technology Division.
Rea, M. S. (Ed.). (1993). Lighting Handbook (8th ed.). New York: Illuminating Engineering Society of North America.
Ryer, A. D. (1996). Light Measurement Handbook [On-line] Available: http:// www.intl-light.com/handbook/
Ryer, D. V. (1997). Private communication.
Smith, W. J. (1966). Modern Optical Engineering. New York: McGraw Hill.
Stimon, A. (1974). Photometry and Radiometry for Engineers. New York: John Wiley & Sons.
Wyszecki, G. & Stiles, W. S. (1967). Color Science. New York: John Wiley & Sons.

مـــقـــالـــات تخصصی

تاثیر طیف های مختلف نور بر رشد گیاهان

نور چیست