Понятие света и цвета в физике

Описание

Под светом будем иметь в виду электромагнитное излучение в интервале длин волн от 0,1 А до порядка 106 А. Электромагнитное излучение с длинами волн в области от 1-Ю4 А до 7,6-103 А воспринимается непосредственно глазом и называется видимым светом».

Термин «цвет» в физике обычно используется для обозначения монохроматического или узкополосного излучения. Например, выражение: «Призма разлагает белый свет на цветные лучи» — является очень распространенным в физической литературе.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Отсюда понятно, что когда физик говорит о природе света или цвета, то он имеет в виду не проблему, почему мы один набор электромагнитных волн видим как красный цвет, другой как желтый, третий не видим, но чувствуем как тепло, а четвертый вообще никак не ощущаем, а подразумевает под этим свойства и закономерности электромагнитного излучения самого по себе, безотносительно к тому, что мы видим в обычной жизни.

Представим себе ситуацию, когда физики решили провести эксперимент с инфракрасным излучением и совершенно случайно здесь оказался посторонний человек.

— Включить свет.
— Готово, — отвечает лаборант и включает установку инфракрасного излучения. Физик смотрит на приборы.
— Так, хорошо! ... Увеличить в сто раз силу света, — вновь командует он.
— Есть, — отвечает лаборант.

Можно себе представить, как будет недоумевать присутствующий здесь посторонний человек, находясь в кромешной тьме и слушая, что света, оказывается, становится все больше и больше.

Этот шуточный эксперимент иллюстрирует, как сильно физический смысл слова «свет» отличается от обыденного смысла этого слова, связанного со зрительным восприятием.

Если слова «свет» и «цвет» синонимы слова «излучение», то почему бы не пользоваться словами «инфракрасное излучение», «световое излучение», «ультрафиолетовое излучение», «монохроматическое излучение» с тем, чтобы не возникало путаницы между физическим и психологическим значением этих слов?

Есть много причин, которые объясняют такое использование слов «свет» и «цвет» в физике. Одной из таких причин является традиция. В течение долгих лет развития физики как науки свет и излучение действительно были синонимами, поскольку никаких других излучений, кроме видимых глазом, не знали и не было понимания психофизиологической природы этих явлений.

Когда выяснилось, что излучение и свет — это не одно и то же, изменений в физической терминологии не произошло, потому что физическая разница между видимой частью и остальными частями спектра излучений оказалась количественной, а не качественной. Так, например, с психологической точки зрения ощущение света — это качественно другой феномен, чем ощущение тепла, и определяются они совершенно разными нейрофизиологическими механизмами, тогда как с физической точки зрения излучение в диапазоне 400—700 нм (световое излучение) по сравнению с излучением в диапазоне 1000—2000 нм (инфракрасное или тепловое излучение) никакими специфическими свойствами не обладает.

Кроме того, для такого раздела физики, как оптика, применение термина свет удобно еще и потому, что оптика главным образом занимается изучением свойств излучений видимой части спектра. Поэтому физикам проще пользоваться такими терминами, как «инфракрасный свет», «ультрафиолетовый свет», даже «невидимый свет», чем редактировать свой терминологический словарь.


В фундаментальных руководствах по физике обычно рассматриваются как физический, так и психофизиологический смысл терминов «свет и цвет». Прекрасным образцом четкого разделения этих понятий в физике и психофизиологии служат «Фейнмановские лекции по физике». В большинстве обычных учебников по физике такого четкого разделения терминов нет и при изложении вопроса о природе света идет апелляция именно к житейскому смыслу этих слов. У неискушенного читателя это создает иллюзию, что физический смысл этих понятий и есть полный научный ответ на вопрос о природе света.

Такое смешение терминов возникает при обучении не только физиков, но и представителей других специальностей. Это приводит к тому, что, когда специалисты по техническим, медицинским и другим прикладным наукам переключаются на обсуждение проблем, связанных с восприятием цвета и света, они оказываются вооруженными только физическим смыслом терминов «свет» и «цвет» и своим житейским опытом, чего явно недостаточно для понимания психофизиологической природы этих явлений. Устранить этот недостаток поможет читателю знакомство с историей данного вопроса, которая излагается ниже.