Rob's web

Home - Techniek - Fotografie - Licht

Licht

Licht is elektromagnetische straling in het frequentiebereik dat waarneembaar is met het menselijk oog, in het algemeen met inbegrip van infrarood licht (met een iets lagere frequentie) en ultraviolet licht, met een iets hogere frequentie. In vacuüm plant licht zich voort met de lichtsnelheid, maar daarin onderscheidt het zich niet van andere elektromagnetische straling met andere frequenties. Lichtkwanta worden fotonen genoemd.

De drie variabelen die licht beschrijven, zijn de lichtsterkte (ofwel amplitude), de kleur (ofwel frequentie of golflengte) en de polarisatie, ofwel de trillingsrichting, die altijd loodrecht op de voortplantingsrichting staat. De studie van licht en de interactie van licht met materie heet optica.

Lichtsnelheid en voortplantingsrichting

De lichtsnelheid is in een isotroop medium gelijk in alle voortplantingsrichtingen.

Licht plant zich voort in vacuüm met een snelheid van precies 299 792 458 meter per seconde (ca. 300 000 km/s). In een medium als water, lucht of glas is de snelheid lager. Dit komt door de interactie tussen de elektrische vector van de lichtgolven en de elektronenwolken om de atomen waaruit het medium is opgebouwd. De verhouding tussen de lichtsnelheid in vacuüm en de lichtsnelheid in een medium is de brekingsindex van dat medium.

In de speciale relativiteitstheorie wordt gepostuleerd dat de lichtsnelheid in vacuüm een natuurkundige constante is, die zelfs niet, zoals voor de formulering van deze theorie in 1905 werd aangenomen, afhangt van de bewegingstoestand van de waarnemer t.o.v. de lichtbron.

Lichtspectrum

Licht is elektromagnetische straling. De frequenties van lichtgolven vormen een deel van het totale spectrum. Vaak wordt de indeling van het spectrum gedaan op grond van de golflengte, waarmee dan de golflengte in vacuüm wordt bedoeld, aangezien de golflengte afhankelijk is van het medium. Beter is het de frequentie te gebruiken, omdat die niet afhankelijk is van het medium.

Het spectrum van het zichtbare licht

Het zichtbare spectrum van licht heeft een golflengte tussen 380 nm en 780 nm (in een vacuüm). De verschillende golflengten worden door het oog gezien als verschillende kleuren: rood voor de langste golflengte en violet voor de kortste. De grootste gevoeligheid van het menselijk oog ligt bij ca. 550 nm (geelgroen) bij daglicht en bij 500 nm (blauwgroen) bij nacht.

violet	380 nm - 420 nm
blauw	420 nm - 490 nm
groen	490 nm - 575 nm
geel	575 nm - 585 nm
oranje	585 nm - 650 nm
rood	650 nm - 780 nm

Bij golflengtes boven de 780 nm spreekt men van infrarood licht, bij golflengtes onder de 380 nm van ultraviolet licht. Beide zijn niet door de mens waarneembaar. Sommige dieren kunnen licht(straling) zien die de mens niet met het oog kan waarnemen zoals bestuivende insecten die in het UV bereik kunnen zien.

Licht dat bestaat uit lichtgolven met alle dezelfde golflengte/frequentie, heet monochromatisch licht. De kleur die men ziet is de kleur die bij die frequentie hoort. In de natuur komt meestal polychromatisch licht voor, dat bestaat uit golven die verschillende golflengtes hebben. Ook dan ziet het oog maar een kleur, die de "optelsom" is van de verschillende monochromatische kleuren. Als alle golflengtes van het zichtbare deel van het spectrum in min of meer gelijke mate aanwezig zijn, zien we de kleur wit. Combinaties van lichtgolven van complementaire kleuren zullen ook als wit gezien worden. Sommige kleuren, kunnen alleen gevormd worden uit combinaties van verschillende golflengtes.

Kleur

Elektromagnetische straling kan verschillen in golflengte en intensiteit. Het daglicht bestaat uit een mengsel van straling van verschillende golflengtes.

Wanneer deze straling een golflengte binnen de voor mensen waarneembare grens heeft (ongeveer van 380 tot 740 nm) wordt deze straling licht genoemd. Het spectrum van het licht wordt bepaald door de intensiteit van de verschillende golflengten. Het volledige spectrum van het binnenkomende licht bij een voorwerp bepaalt het visuele voorkomen van het voorwerp, inclusief de kleurwaarneming.

Een oppervlak dat alle golflengten volledig absorbeert, wordt zwart genoemd, een voorwerp dat alle golflengten volledig weerkaatst, wordt wit genoemd.

De bekende regenboog toont een spectrum -- zo door Isaac Newton in 1666 genoemd naar het Latijnse woord voor beeld -- en bevat alle kleuren die uit een enkele golflengte van zichtbaar licht bestaan, het pure spectrum of de monochromatische kleuren:

Kleur	Rood	Oranje	Geel	Groen	Blauw	Indigo	Violet
	R	O	G	G	B	I	V
Golflengte (nm):	690	610	580	530	470	430	400

De hierboven weergegeven tabel moet niet als uitputtend worden beschouwd, het spectrum van kleuren is continu. In hoeveel kleuren het wordt opgedeeld is afhankelijk van een combinatie van biopsychologische en culturele factoren. Alle talen die überhaupt kleurnamen hebben (sommige culturen benoemen kleuren niet), duiden daar in ieder geval sommige van de objectieve primaire kleuren of secundaire kleuren mee aan.

Naast de bovengenoemde spectrale kleuren is er een extraspectrale primaire kleur: magenta, de extraspectrale sector van de kleurencirkel omvat de roze en paarse tinten.

Ook zal de intensiteit van een kleur van invloed zijn op de waarneming, bijvoorbeeld, een lage intensiteit oranje zal als bruin worden ervaren.

Kleurtemperatuur

De kleurtemperatuur van een lichtbron voor wit licht is gedefinieerd als de temperatuur van een hypothetisch zwart lichaam waarvan het uitgestraalde licht dezelfde kleurindruk geeft als de lichtbron. De kleurtemperatuur wordt meestal uitgedrukt in Kelvin (K). Volgens de verschuivingswet van Wien neemt de golflengte van het uitgestraalde licht af met toenemende temperatuur, en heeft blauwachtig licht (korte golflengte) een hogere kleurtemperatuur dan roodachtig licht. Vreemd genoeg wordt door mensen licht met een lage kleurtemperatuur als "warmer" ervaren dan licht met een hoge kleurtemperatuur.

Polarisatie van licht

Licht bestaat zelden uit een golf die slechts in één vlak trilt. De polarisatie wordt gedefinieerd als de trillingsrichting van het elektrische veld (het magnetische veld staat hier altijd loodrecht op en kan daardoor buiten beschouwing blijven.). De elektrische vector kan een helix beschrijven rondom de voortplantingsrichting. De elektrische vector kan ontbonden worden in twee loodrecht op elkaar staande componenten. Deze ontbinding is willekeurig: Voor de analyses in de optische isomerie wordt lineair gepolariseerd licht in twee circulaire componenten ontbonden, in de optica circulair of elliptisch gepolariseerd licht in twee lineaire componenten.