הספקטרום האלקטרו מגנטי

אורך הגל

את הספקטרום האלקטרו מגנטי נהוג לתאר ע"י אורך גל, תדירות ואנרגיה.אורך הגל הוא ביחס הפוך לתדירות ולכמות האנרגיה ככל שאורך הגל גדול יותר,התדירות והאנרגיה נמוכות יותר, ולהפך.

הקרינה האלקטרו מגנטית מכסה טווח רחב של אורכי גל, המתפשטים בצורת גלים,ולכל קרינה אורך גל משלה, מגלי רדיו, בעלי אורך גל ארוך מאוד ואנרגיה נמוכה, ועד קרני x וקרני גמה, בעלי אורכי גל קצרים מאוד ואנרגיה גבוהה ביותר. ראה תרשים  1,2    מכל  הקרינות האור הנראה מהווה חלק קטן מאוד. האור הנראה משתרע מאורכי גל של 400 ועד 700 ננומטר, בקצה האחד של ספקטרום האור הנראה נמצא האור האינפרא אדום 630 ננומטר קרינה זאת אינה נראית בעין ובקצה האחר נמצא האור האולטרה סגול מ-10 - 400 ננומטר, שהוא בעל אורך הגל הקצר ביותר, כלומר האנרגיה הגבוהה ביותר. קרינה אולטרה סגולית אינה נראית לאדם נורמלי (לא נחזיתInvisible ) הקרינה האולטרה סגולית מתחלקת לשלשה תחומים קרובים. התחום ארוך- מ 320 – 400 ננומטר, תחום הקרינה האולטרה סגולית העוברת דרך זכוכית אופטית רגילה ולכן תחום זה בעל ערך רב בשימוש בצילום באולטרה סגול, התחום הבינוני – מ 280 – 320 ננומטר חלק מתחום זה נכלל בקרני השמש(320-295) וגורם לשיזוף האדם. הקרינה בתחום הבינוני אינה עוברת דרך עדשות רגילות, אלא דרך עדשות העשויות קוורץ, המעבירות גם את הקרינה מהתחום הארוך.

התחומים

ספקטרום אור השמש – אורכי גל קצרים מן הסגול או ארוכים מהאדום

האור הלבן ומרכיביו
ראשון הניסויים החשובים בתחום ראיית הצבעים נעשה ע"י הפיסיקאי  אייזיק ניוטון. בשנת 1704 הניח הפיסיקאי מנסרת זכוכית, וגילה שכאשר אלומת אור שמש עוברת דרך המנסרה השקופה היא מתפצלת לאורות המורכבים מכל צבעי הקשת: סגול, כחול, ירוק, צהוב, כתום, ואדום. לא כל המדענים הסכימו להסבר לפיו אור השמש הלבן הוא תערובת של האורות הצבעוניים השונים זה מזה בתכונת אורך הגל שלהם.

האור בעל הגלים הארוכים ביותר הנראה לעינינו - אורך הגל שלו כ-700   ננומטר, מעורר בנו תחושה של אדום. האור בעל הגלים הקצרים ביותר הנראה לנו אורך גל כ-       400 ננומטר, מופיע לעינינו כסגול.התחום הנראה הוא בין 400 – 700 ננומטר. רבים מהתהליכים הפוטוכימיים למשל – פוטוסינתזה מתרחשים באורכי גל שבתחום הנראה.התחום 700-400 ננומטר איננו תחום חד ואיננו תחום אוניברסלי. בעלי חיים שונים רואים גם אורכי גל שונים שאינם נתפשים בעינינו כאור. אנשים שעברו ניתוח של הסרת עדשת-העין למשל כתוצאה מקאטאראקט, תחום הראיה "נמתח" קצת לכיוון העל-סגול, תחום שהעדשה איננה שקופה לגביו. שיזוף ויצירת ויטמין - Dבעור נעשים בתחום העל-סגול.המסקנה, אשר לפיה אור השמש הנראה הוא תערובת של כל צבעי הקשת, איננה פשוטה. מצד אחד תופעה פיסיקלית טהורה - נפיצה, פיצול של תערובת אורות למרכיביה, ומהצד השני תופעה ביולוגית, עצבית-מוחית.נשאלת השאלה מדוע ערבוב של גלים בצבעים שונים יוצרים לבן ולא דייסת צבעים. שני גורמים הקשו מאוד על בירור הסוגיה קושי ראשון היות ומדובר על שני תחומים שונים,הפיסיקה של האור והנוירוביולוגיה, קושי נוסף מקורו בכך שכל הידע שנצבר בנושא צבעים מקורו בערבוב צבעי פלטה ולא ערבוב אופטי.האורות הצבעוניים המופיעים בעקבות נפיצה של אור השמש - בין אם במעבר האור במנסרת זכוכית ובין אם בטיפות מים שבאוויר כ"קשת שבענן" - מכונים "ספקטרום אור השמש", וכל הצבעים המופיעים בו הם צבעים "ספקטרליים", למשל - אדום, כתום, ירוק, כחול. לא קיימים בצבעי השמש למשל גווני חום, אלו צבעים "לא ספקטרליים". גם שחור לא קיים,השחור זהו חסר אור, לחוסר יחסי באור, יחסית לשדה הראיה כולו. נוסף לנפיצת האור הלבן ערך ניוטון ניסויים בפיתוך של אורות צבעוניים.הוא פתך, בעזרת עדשה, את כל אורות צבעי הספקטרום - צבעה של התערובת שנוצרה היה לבן.עוד התברר, שניתן לקבל לבן לא רק על-ידי פיתוך של כל הספקטרום,אלא די בשלושה אורות צבעוניים, ובלבד שהם נבדלים מספיק זה מזה באורך הגל שלהם. ע"י תהליך המכונה "תיאום צבעים" ניתן בעזרת שלושה גוונים לקבל כמעט כל גוון רצוי.התקדמות נוספת נעשתה בידי מדען, תומס יאנג. כמעט מאה שנה לאחר הניסוי המהפכני של ניוטון,יצר את "התיאוריה התלת-צבעית". לפי תיאוריה זו, רשתית העין שלנו הרקמה הדקיקה המכילה את תאי החוש לאור מרוצפת בשלושה סוגים של "יחידות ראיה", תאים שבהם נקלט האור, עובר התמרה למידע עצבי המעובד ונשלח אל המוח – תאים המכונים "חרוטים" או מדוכים" .

בעלי חיים וספקטרום הצבעים

השימפנזה ועייני הקופים דומות לעיני בני האדם, והם מבחינים בספקטרום הצבעים הדומה לבני האדם.
לנחשים ולזוחלים אחרים ,טווח הקרינה שהם רואים רחב יותר מבני האדם והוא כולל את כל הספקטרום שבין העל סגול והתת אדום, לנחשים יכולת זיהוי המיקום והטרף בתנאי חשכה גמורים.
לדבורים כמו לחרקים יש עיני תשבץ ובהן מס' עצום של עיניות חישני אור אלו רגישים לצהוב, לכחול ולקרינה בתחום העל סגול 
השימפנזה ועייני הקופים דומות לעיני בני האדם, והם מבחינים בספקטרום הצבעים הדומה לבני האדם. 
לנחשים ולזוחלים אחרים ,טווח הקרינה שהם רואים רחב יותר מבני האדם והוא כולל את כל הספקטרום שבין העל סגול והתת אדום, לנחשים יכולת זיהוי המיקום והטרף בתנאי חשכה גמורים.

לדבורים כמו לחרקים יש עיני תשבץ ובהן מס' עצום של עיניות חישני אור אלו רגישים לצהוב, לכחול ולקרינה בתחום העל סגול