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可见光

人眼可见的电磁波谱的一部分

可见光（英语：visible light）是人类可看见的电磁波，其波长范围一般是落在360 - 400 nm~760 - 830nm，这段电磁波谱又称为可见光谱（visible spectrum），[1] 其频率范围在830 - 750THz~395 - 360THz [2]。这个范围因人而异，部分人群甚至可以看到310nm的紫外光或是1100nm的近红外光。[3][4]

我们通常所说的白光，在通过三棱镜产生色散（折射率随波长改变）后即可形成可见光谱

光与可见光通常指同样的意思，但光也可以指红外光 [5]、紫外光[6]、X光。[7][8]

单个波长可见光称为单色光，粉红色或是洋红色等不饱和光（英语：Unsaturated colors）是由多个单色光组成。[9]正常视力的人眼对波长约为555纳米的可见光最为敏感，这种可见光处于光学频谱的绿光区域。

可见光可以穿透地球大气层的大气窗，这也是人眼可以辨识此波段的原因之一。

可见光谱历史

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1704年，牛顿提出牛顿色环（英语：Newton disc），显示了音符相对应的颜色。

13世纪，罗杰·培根提出彩虹形成的过程与光线透过玻璃或水晶的情况类似。[10]17世纪，牛顿发现棱镜可以分解和重组白光，并将这发现写在《光学》著作上。[11]

 
可见光谱只占有宽广的电磁波谱的一小部分

早期对光谱的2种解说来自于艾萨克·牛顿的光学和歌德的色彩学。牛顿首先在1671年在他的光学试验的说明中使用了光谱这个字（在拉丁文中代表外观、显象）。牛顿观察到一束阳光以一个角度射入玻璃棱镜，部份会被反射，部份则穿透玻璃，并呈现出不同的色带。牛顿假定阳光是由不同颜色的小粒子组成，而这些不同颜色在穿透物质时，前进速度不同。而红光的速度快于紫光，而导致了在穿过棱镜后红光的偏折（折射）较紫光为小，产生各色的光谱。[11]

牛顿把光谱分成7种颜色（英语：ROYGBIV）：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。他依古希腊哲学家的想法，选这7种颜色，并和音符、太阳系已知的7颗行星、和一周7天做连结。然而人眼对于靛色频率的敏感度其实是相对较差的，加之一些辨色能力正常的人都表示他们无法区分靛色和蓝色、紫色。正因此之故，一些专家如艾萨克·阿西莫夫等都曾建议靛色不应被视为颜色，它只是蓝和紫的浓淡不同的区间而已。[11]有证据表明，牛顿当年提出的蓝色、靛色与现代定义不同，当年的蓝色是青色，而靛色是蓝色。[12][13][14]

18世纪，歌德在他的色彩学（英语：Theory of Colours）提到了光谱，歌德使用光谱代表残影（英语：Afterimage）。哥德声称连续光谱是个复合现象，而牛顿则认为仅限可见光光谱是个单独现象，哥德观察到了更广泛的部份，他发现到了没有光谱的区间，如红黄边界和青蓝边界是白的，原来在边界区会有色光重叠的现象。19世纪，因为红外光与紫外光的发现，可见光谱概念更加明确。[15]1802年，杨格第一次测量不同颜色可见光的波长。[16]

可见感知

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主条目：彩色视觉 § 颜色感知的生理机制

人眼可以看见的光的范围受大气层影响。大气层对于大部分的电磁波辐射来讲都是不透明的，只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外。不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样，例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段，对于寻找花蜜有很大帮助。[17][18]

光谱中并不能包含所有人眼和脑可以识别的颜色，如棕色、粉红、紫红等，因为它们需要由多种光波混合，以调整红的浓淡。

可见光的波长可以穿透光学窗口，也就是可穿透地球大气层而衰减不多的电磁波范围（蓝光散射的情况较红光为严重，这也正是为何我们看到天空是蓝色的）。人眼对可见光的反应是主观的定义方式（参见CIE），但是大气层的窗口则是用物理量测方式来定义。之所以称为可见光窗口是因为它正好涵盖了人眼可见的光谱。近红外线（NIR）窗口刚好在人眼可见区段之外，中波长红外线（MWIR）和远红外线（LWIR、FIR）则较人眼可见区段较远。

可见光源

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可见光谱激光（红光、绿光、蓝光、蓝紫光）。

可见光的主要天然光源是太阳，主要人工光源是白炽物体（特别是白炽灯）。它们所发射的可见光谱是连续的。气体放电管也发射可见光，其光谱是分立的。常利用各种气体放电管加滤光片作为单色光源。[19]

光谱色

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sRGB rendering of the spectrum of visible light
颜色 频率 (THz) 波长 (nm) 能量 (eV)
紫色 666–789 380–450 2.76–3.26
蓝色 631–666 450–475 2.61–2.76
青色 606–631 475–495 2.50–2.61
绿色 526–606 495–570 2.18–2.50
黄色 508–526 570–590 2.10–2.18
橙色 484–508 590–620 2.00–2.10
红色 400–484 620–750 1.65–2.00

我们所熟知的彩虹般的光谱，包括了所有单一波长的可见光，也就是纯粹的单色光。尽管是连续光谱，相邻两色间并没有明显的界限，上述所列的波长区间是常用的近似值。

光谱学

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参考：光谱学

研究物体放射的光谱的科学叫光谱学。光谱学原始定义为研究光和物质之间相互作用的学科。历史上，光谱学是指：用“可见光”来对物质结构的理论研究、进而对物质定性定量分析的科学分支。但是，近来，光谱学的定义已经被扩展为：一种不只用可见光，也用许多“其他电磁或非电磁辐射”（如微波，无线电波，X射线，电子，声子（声波）等）的新技术。阻抗光谱学则研究交流电的频率响应。

其重要应用之一就是在天文学上，因为光谱学是分析远距离物体性质的基础。常见的天体光谱学应用到高折射率、极高解析度的光谱分析。如氦就是在太阳光谱中首先发现到的元素；星球中化学元素可由其放射光谱或吸收光谱来判读，通过它们的光谱解读可以知道星球中的化学元素组成和比例；另外用到谱线的红移和蓝移可以量测星球的距离及其快速移动物体的速度。首次发现太阳系外行星即是以可分析到每秒数公尺的放射速度差异技术，分析其穿过重力场影响的两种偏移，绘出行星的模拟路径。

电脑光谱

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由三个红、绿和蓝条来显示三原色在不同混合比率时呈现出的光谱。由电脑依各种比率交叉混合红、绿和蓝色组成的一个光谱。在此图中，红色、绿色和蓝色的长条中显示的是上方光中所含的成份。

相关条目

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维基文库中的相关原始文献：Definition of the Color Indigo

参考资料

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  1. ^ Starr, Cecie. Biology: Concepts and Applications. Thomson Brooks/Cole. 2005. ISBN 978-0-534-46226-0. 
  2. ^ The visible spectrum. Britannica. [2022-07-15]. （原始内容存档于2022-07-12）. 
  3. ^ D. H. Sliney. What is light? The visible spectrum and beyond. Eye. February 2016, 30 (2): 222–229. ISSN 1476-5454. PMC 4763133  . PMID 26768917. doi:10.1038/eye.2015.252. 
  4. ^ W. C. Livingston. Color and light in nature 2nd. Cambridge, UK: Cambridge University Press. 2001 [2022-07-15]. ISBN 0-521-77284-2. （原始内容存档于2013-12-31）. 
  5. ^ 近紅外光譜儀. [2015-12-05]. （原始内容存档于2015-12-08）. 
  6. ^ 各個波段的電磁波特徵與用途. [2015-12-05]. （原始内容存档于2017-09-27）. 
  7. ^ X光對人體的影響. [2015-12-05]. （原始内容存档于2016-03-05）. 
  8. ^ Pedrotti, Frank L.; Pedrotti, Leno M.; Pedrotti, Leno S. Introduction to Optics. Cambridge University Press. December 21, 2017: 7–8. ISBN 9781108428262. 
  9. ^ Nave, R. Spectral Colors. Hyperphysics. [2022-05-11]. （原始内容存档于2017-10-27）. 
  10. ^ Coffey, Peter. The Science of Logic: An Inquiry Into the Principles of Accurate Thought. Longmans. 1912: 185. roger bacon prism. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 Asimov, Isaac. Eyes on the universe : a history of the telescope . Boston: Houghton Mifflin. 1975: 59. ISBN 978-0-395-20716-1. 
  12. ^ Evans, Ralph M. The perception of color null. New York: Wiley-Interscience. 1974. ISBN 978-0-471-24785-2. 
  13. ^ McLaren, K. Newton's indigo. Color Research & Application. March 2007, 10 (4): 225–229. doi:10.1002/col.5080100411. 
  14. ^ Waldman, Gary. Introduction to light : the physics of light, vision, and color Dover. Mineola: Dover Publications. 2002: 193 [2022-07-15]. ISBN 978-0-486-42118-6. （原始内容存档于2021-04-13）. 
  15. ^ Mary Jo Nye (编). The Cambridge History of Science: The Modern Physical and Mathematical Sciences 5. Cambridge University Press. 2003: 278 [2022-07-16]. ISBN 978-0-521-57199-9. （原始内容存档于2022-07-16）. 
  16. ^ John C. D. Brand. Lines of light: the sources of dispersive spectroscopy, 1800–1930. CRC Press. 1995: 30–32 [2022-07-16]. ISBN 978-2-88449-163-1. （原始内容存档于2022-07-16）. 
  17. ^ Cuthill, Innes C. Ultraviolet vision in birds. Peter J.B. Slater (编). Advances in the Study of Behavior 29. Oxford, England: Academic Press. 1997: 161. ISBN 978-0-12-004529-7. 
  18. ^ Jamieson, Barrie G. M. Reproductive Biology and Phylogeny of Birds. Charlottesville VA: University of Virginia. 2007: 128. ISBN 978-1-57808-386-2. 
  19. ^ Spectrum and the Color Sensitivity of the Eye (PDF). Thulescientific.com. [29 August 2017]. （原始内容存档 (PDF)于2010-07-05）. 
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