可見光及其應用
可見光的定義
可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分。可見光譜沒有精確的範圍:人的眼睛可以感知的電磁波波長一般在400到700納米之間,但還有一些人能夠感知到波長大約在380到780納米之間的電磁波。
可見光譜是人的視覺可以感受的光譜。通常所說的白光,通過稜鏡或光柵色散後呈紅、橙、黃、綠、藍、青、紫彩帶,即為可見連續光譜。在可見區也有線光譜及帶狀光譜,是整個電磁波譜中極小的一個區域。
可見光的產生
光的本質是電磁波,電磁波分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線幾種。光具體地說,就是電子從高能量狀態到低能量狀態轉變時,所失去的能量將轉化為光子。
可見光的主要天然光源是太陽,主要人工光源是白熾物體,它們所發射的可見光譜是連續的。氣體放電管也發射可見光,其光譜是分立的,常利用各種氣體放電管加濾光片作為單色光源。
光譜色
我們所熟知的彩虹光譜,包括了所有單一波長的可見光,也就是純粹的單色光。儘管是連續光譜,但相鄰兩色間並沒有明顯的界限,波長區間是常用的近似值。
光譜學
研究物體放射光譜的科學叫光譜學,其重要應用之一就是在天文學上,因為光譜學是分析遠距離物體性質的基礎。
常見的天體光譜學應用到高折射率、極高解析度的光譜分析。如氦就是在太陽光譜中發現到的元素,星球中化學元素可由其放射光譜或吸收光譜來判讀,另外用譜線的紅移和藍移可以量測星球的距離及其快速移動物體的速度。
電腦光譜
由三個紅、綠和藍條來顯示三原色在不同混合比率時呈現出的光譜,電腦依各種比率交叉混合紅、綠和藍色組成的一個光譜。
光譜的應用
目前檢測大氣污染氣體主要採用人工光源差分吸收光譜法,通過測量人工光源穿越大氣層後的光譜來反演大氣污染狀況。太陽光源差分吸收光譜法的優越性日漸突顯,成為大氣污染氣體檢測的研究熱點。
原子吸收光譜技術強大的功能使得其在化學分析中的各個領域有著廣泛的應用,能夠實現對一些含量在PPM 或PPB 級的微量元素的準確檢測,目前,醫學方面的應用尤為突出,並且具有精確可靠的檢測結果。
機器視覺光源
機器視覺光源,除了紅外光源、紫色光源外,基本上全是可見光源。現在行業內都是使用LED光源,理論上各種顏色的可見光源都是可以生產製造的。但是一般來講,所有機器視覺光源生產廠家,只研發生產紅色、綠色、藍色、白色等可見光源。
每種光源顏色,都有其響應特性與應用範圍。一般來講,在機器視覺光源中單色光源,如紅色、綠色、藍色光源,其成像時解析度會高於複色光源的白色光源。白色光源因為其包含了所有可見光的光譜特性,因此通過其成像後,因為波長的不一致,鏡頭會顏色如色散等畸變。
而工業相機的圖像感測器對各種光譜的響應也會不一致,因此一般來講,單色光的解析度會高於複色光源。但是在使用彩色相機時,一般都是必須使用白色光源的,只有使用白色光源,才有有較真實的色彩反饋。