กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 11 นาที

สเปกตรัมที่มองเห็นได้

สเปกตรัมที่มองเห็นได้คือแถบของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตาของมนุษย์สามารถมองเห็นได้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่น นี้ เรียกว่าแสงที่มองเห็นได้ (หรือเรียกง่ายๆ ว่าแสง) บางครั้ง

สเปกตรัมที่มองเห็นได้

แสงสีขาวถูกแยกออก โดย ปริซึมแก้วทำให้เกิดสีต่างๆ ในสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้

สเปกตรัมที่มองเห็นได้คือแถบของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตาของมนุษย์สามารถมองเห็นได้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่น นี้ เรียกว่าแสงที่มองเห็นได้ (หรือเรียกง่ายๆ ว่าแสง) บางครั้ง สเปกตรัมแสงก็ถือว่าเหมือนกับสเปกตรัมที่มองเห็นได้ แต่ผู้เขียนบางคนกำหนดคำนี้ให้กว้างขึ้น โดยรวมถึงส่วนของรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย ซึ่งเรียกรวมกันว่ารังสีแสง[ 1 ] [ 2 ]

ดวงตาของมนุษย์โดยทั่วไปจะตอบสนองต่อความยาวคลื่นตั้งแต่ประมาณ 380 ถึงประมาณ 750 นาโนเมตร [ 3 ] ในแง่ของความถี่ จะสอดคล้องกับแถบความถี่ประมาณ 400–790  เทราเฮิร์ตซ์ขอบเขตเหล่านี้ไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจนและอาจแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล[ 4 ]ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ขีดจำกัดการรับรู้ของมนุษย์เหล่านี้สามารถขยายไปถึง 310 นาโนเมตร (อัลตราไวโอเลต) และ 1100 นาโนเมตร (อินฟราเรดใกล้) [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

สเปกตรัมไม่ได้ประกอบด้วยสี ทั้งหมด ที่ระบบการมองเห็น ของมนุษย์ สามารถแยกแยะได้สีที่ไม่อิ่มตัวเช่นสีชมพูหรือ สี ม่วงต่างๆ เช่นสีม่วงแดงเป็นต้น จะไม่มีอยู่ในสเปกตรัม เนื่องจากสีเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นได้จากการผสมของความยาวคลื่นหลายๆ ความยาวเท่านั้น สีที่มีความยาวคลื่นเพียงความยาวเดียวเรียกว่าสีบริสุทธิ์หรือสีสเปกตรัม[ 8 ] [ 9 ]

คลื่นแสงที่มองเห็นได้ส่วนใหญ่ผ่านชั้นบรรยากาศของโลก โดยไม่ลดทอนมากนัก ผ่านบริเวณ " หน้าต่างแสง " ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวอย่างของปรากฏการณ์นี้คือ เมื่ออากาศบริสุทธิ์กระจายแสงสีฟ้ามากกว่าแสงสีแดง ดังนั้นท้องฟ้าตอนเที่ยงจึงปรากฏเป็นสีฟ้า (ยกเว้นบริเวณรอบดวงอาทิตย์ซึ่งปรากฏเป็นสีขาวเนื่องจากแสงไม่กระจายมากนัก) หน้าต่างแสงยังถูกเรียกว่า "หน้าต่างที่มองเห็นได้" เพราะมันทับซ้อนกับสเปกตรัมการตอบสนองที่มองเห็นได้ของมนุษย์ หน้าต่าง อินฟราเรดใกล้ (NIR) อยู่นอกเหนือการมองเห็นของมนุษย์ เช่นเดียวกับหน้าต่างอินฟราเรดความยาวคลื่นปานกลาง (MWIR) และหน้าต่างอินฟราเรดความยาวคลื่นยาวหรืออินฟราเรดไกล (LWIR หรือ FIR) แม้ว่าสัตว์อื่นๆ อาจรับรู้ได้ก็ตาม[ 2 ] [ 4 ]

สีสเปกตรัม

การแสดงผลแบบ sRGB ของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้
การแสดงผลแบบ sRGB ของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้
สีความยาวคลื่น (นาโนเมตร) ความถี่ ( เทราเฮิร์ตซ์) พลังงานโฟตอน ( eV )
380–450 670–790 2.75–3.26
450–485 620–670 2.56–2.75
485–500 600–620 2.48–2.56
500–565 530–600 2.19–2.48
565–590 510–530 2.10–2.19
590–625 480–510 1.98–2.10
625–750 400–480 1.65–1.98

สีที่สามารถสร้างขึ้นได้จากแสงที่มองเห็นได้ในช่วงความยาวคลื่นแคบ ( แสงโมโนโครมาติก ) เรียกว่าสีสเปกตรัมช่วงสีต่างๆ ที่แสดงในภาพประกอบเป็นเพียงค่าประมาณ สเปกตรัมมีความต่อเนื่อง โดยไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างสีหนึ่งกับอีกสีหนึ่ง[ 10 ]

ประวัติศาสตร์

วงกลมสีของนิวตัน จากหนังสือ Opticksปี 1704 แสดงสีที่เขาเชื่อมโยงกับโน้ตดนตรีสีสเปกตรัมจากสีแดงถึงสีม่วงถูกแบ่งโดยโน้ตของบันไดเสียงดนตรี เริ่มต้นที่ D วงกลมนี้ครบหนึ่งอ็อกเทฟ เต็ม จาก D ถึง D วงกลมของนิวตันวางสีแดงไว้ที่ปลายด้านหนึ่งของสเปกตรัม ถัดจากสีม่วงที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าสี ม่วงที่ไม่ใช่สีสเปกตรัมนั้นปรากฏขึ้นเมื่อแสงสีแดงและแสงสีม่วงผสมกัน

ในศตวรรษที่ 13 โรเจอร์ เบคอนได้ตั้งทฤษฎีว่ารุ้งเกิดจากกระบวนการที่คล้ายกับการผ่านของแสงผ่านแก้วหรือคริสตัล[ 11 ]

ในศตวรรษที่ 17 ไอแซค นิวตันค้นพบว่าปริซึมสามารถแยกและประกอบแสงสีขาวได้ และได้อธิบายปรากฏการณ์นี้ในหนังสือOpticks ของเขา เขาเป็นคนแรกที่ใช้คำว่าสเปกตรัม ( ภาษาละตินแปลว่า "ลักษณะ" หรือ "การปรากฏ") ในความหมายนี้ในงานเขียนเมื่อปี ค.ศ. 1671 ในการอธิบายการทดลองทางด้านทัศนศาสตร์ ของเขา นิวตันสังเกตว่า เมื่อลำแสงอาทิตย์ แคบๆ ตกกระทบหน้า ปริซึมแก้วในมุมหนึ่ง แสงบางส่วนจะสะท้อนกลับและบางส่วนจะผ่านเข้าไปในแก้วและปรากฏออกมาเป็นแถบสีต่างๆ นิวตันตั้งสมมติฐานว่าแสงประกอบด้วย "อนุภาค" (อนุภาค) ที่มีสีต่างกัน โดยแสงสีต่างๆ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ต่างกันในสสารโปร่งใส แสงสีแดงเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงสีม่วงในแก้ว ผลก็คือ แสงสีแดงจะหักเห ( เบี่ยงเบน ) น้อยกว่าแสงสีม่วงเมื่อผ่านปริซึม ทำให้เกิดสเปกตรัมของสีต่างๆ

การสังเกตสีของปริซึมโดยนิวตัน ( เดวิด บรูว์สเตอร์ 1855)

เดิมทีนิว ตันแบ่งสเปกตรัมออกเป็นหกสีที่มีชื่อ ได้แก่แดงส้มเหลืองเขียวน้ำเงินและม่วงต่อมาเขาได้เพิ่มสีครามเป็นสีที่เจ็ด เนื่องจากเขาเชื่อว่าเจ็ดเป็นเลขที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งได้มาจากนักปรัชญากรีกโบราณ ที่เชื่อ ว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างสี โน้ตดนตรี วัตถุที่รู้จักในระบบสุริยะและวันในสัปดาห์[ 12 ]ดวงตาของมนุษย์ค่อนข้างไม่ไวต่อความถี่ของสีคราม และบางคนที่มีสายตาดีก็ไม่สามารถแยกแยะสีครามออกจากสีน้ำเงินและสีม่วงได้ ด้วยเหตุนี้ นักวิจารณ์รุ่นหลังบางคน รวมถึงไอแซค อสิมอฟ [ 13 ] จึงเสนอแนะว่าไม่ควรพิจารณาสีครามว่าเป็นสีในตัวของมันเอง แต่เป็นเพียงเฉดสีของสีน้ำเงินหรือสีม่วง หลักฐานบ่งชี้ว่าสิ่งที่นิวตันหมายถึงด้วยคำว่า "สีคราม" และ "สีน้ำเงิน" ไม่ตรงกับความหมายสมัยใหม่ของคำที่ใช้เรียกสีเหล่านั้น เมื่อเปรียบเทียบการสังเกตสีของปริซึมของนิวตันกับภาพสีของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ พบว่า "สีคราม" สอดคล้องกับสิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่าสีน้ำเงิน ในขณะที่ "สีน้ำเงิน" ของเขาสอดคล้องกับสีฟ้าคราม[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

ในศตวรรษที่ 18 โยฮันน์ โวล์ฟกัง ฟอน เกอเธ่ได้เขียนเกี่ยวกับสเปกตรัมทางแสงในหนังสือทฤษฎีสี ของเขา เกอเธ่ใช้คำว่าสเปกตรัม ( Spektrum ) เพื่อบ่งบอกถึงภาพติดตา ทางแสงที่เลือนราง เช่นเดียวกับที่โชเพนฮาวเออร์ ใช้ ในหนังสือว่าด้วยการมองเห็นและสีเกอเธ่แย้งว่าสเปกตรัมต่อเนื่องเป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อน ในขณะที่นิวตันลดขนาดลำแสงเพื่อแยกปรากฏการณ์นั้น เกอเธ่สังเกตว่าช่องรับแสงที่กว้างขึ้นไม่ได้ทำให้เกิดสเปกตรัม แต่กลับเป็นขอบสีแดงอมเหลืองและสีน้ำเงินอมเขียวที่มีสีขาวอยู่ระหว่างนั้น สเปกตรัมจะปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่อขอบเหล่านี้อยู่ใกล้กันมากพอที่จะทับซ้อนกันได้

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 แนวคิดเกี่ยวกับสเปกตรัมที่มองเห็นได้มีความชัดเจนมากขึ้น เนื่องจากแสงที่อยู่นอกช่วงที่มองเห็นได้ถูกค้นพบและจำแนกลักษณะโดยวิลเลียม เฮอร์เชล ( อินฟราเรด ) และโยฮันน์ วิลเฮล์ม ริตเตอร์ ( อัลตราไวโอเลต ) โทมัส ยังโทมัส โยฮันน์ ซีเบคและคนอื่นๆ[ 17 ] ยังเป็นคนแรกที่วัดความยาวคลื่นของแสงสีต่างๆ ในปี พ.ศ. 2345 [ 18 ]

ความเชื่อมโยงระหว่างสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้กับการมองเห็นสี นั้น ได้รับการสำรวจโดยโทมัส ยัง และเฮอร์มันน์ ฟอน เฮล์มโฮลทซ์ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีการมองเห็นสี ของพวกเขา ระบุอย่างถูกต้องว่า ดวงตาใช้ตัวรับแสงที่แตกต่างกันสามชนิดในการรับรู้สี

ข้อจำกัดของระยะการมองเห็น

ฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่าง แบบโฟโตปิก (สีดำ) และสโคโทปิก (สีเขียว) แกนแนวนอนคือความยาวคลื่นในหน่วยนาโนเมตรดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างได้ที่ หัวข้อนี้

ช่วงแสงที่มองเห็นได้นั้นจำกัดอยู่ที่ความยาวคลื่นที่สามารถเข้าถึงเรตินาและกระตุ้นการแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณภาพ (กระตุ้นออปซินในการมองเห็น ) ความไม่ไวต่อแสงยูวีโดยทั่วไปถูกจำกัดด้วยการส่งผ่านเลนส์ความไม่ไวต่อแสงอินฟราเรดถูกจำกัดด้วย ฟังก์ชัน ความไวต่อสเปกตรัมของออปซินในการมองเห็น ช่วงแสงถูกกำหนดทางจิตวิทยาโดยฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างซึ่งคำนึงถึงปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้ ในมนุษย์ มีฟังก์ชันแยกต่างหากสำหรับระบบการมองเห็นสองระบบ ระบบหนึ่งสำหรับการมองเห็นในเวลากลางวัน (photopic vision ) ซึ่งทำงานโดยเซลล์รูปกรวยและอีกระบบหนึ่งสำหรับการมองเห็นในที่แสงน้อย (scotopic vision ) ซึ่งทำงานโดยเซลล์รูปแท่งแต่ละฟังก์ชันเหล่านี้มีช่วงแสงที่มองเห็นได้แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม การอภิปรายเกี่ยวกับช่วงแสงที่มองเห็นได้โดยทั่วไปจะถือว่าเป็นการมองเห็นในเวลากลางวัน (photopic vision)

การส่งผ่านบรรยากาศ

ช่วงการมองเห็นของสัตว์ส่วนใหญ่ได้รับการวิวัฒนาการให้ตรงกับช่วงแสงที่สามารถผ่านชั้นบรรยากาศได้ ชั้นโอโซนดูดซับแสง UV เกือบทั้งหมด (ต่ำกว่า 315 นาโนเมตร) [ 19 ]อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้มีผลเฉพาะกับแสงจากอวกาศ (เช่นแสงแดด ) เท่านั้น ไม่ใช่แสงจากพื้นดิน (เช่นการเรืองแสงทางชีวภาพ )

การส่งผ่านทางตา

สเปกตรัมการส่งผ่าน แสง สะสมขณะที่แสงผ่านสื่อกลางในดวงตา ได้แก่ หลังกระจกตา (สีน้ำเงิน) ก่อนเลนส์ (สีแดง) หลังเลนส์ (สีเทา) และก่อนเรตินา (สีส้ม) เส้นทึบแสดงถึงดวงตาของเด็กอายุ 4.5 ปี เส้นประสีส้มแสดงถึงดวงตาของเด็กอายุ 53 ปี และเส้นจุดแสดงถึงดวงตาของเด็กอายุ 75 ปี ซึ่งแสดงถึงผลกระทบจากเลนส์เหลือง)

ก่อนที่แสงจะไปถึงเรตินาแสงจะต้องผ่านกระจกตาและเลนส์ ก่อน แสง UVB (< 315 นาโนเมตร) ส่วนใหญ่จะถูกกรองโดยกระจกตา และแสง UVA (315–400 นาโนเมตร) ส่วนใหญ่จะถูกกรองโดยเลนส์[ 20 ]เลนส์ยังเปลี่ยนเป็นสีเหลืองตามอายุ ทำให้การส่งผ่านแสงลดลงมากที่สุดในช่วงสีน้ำเงินของสเปกตรัม[ 20 ]ซึ่งอาจทำให้เกิด อาการมองเห็นเป็นสีเหลือง (xanthopsia ) รวมถึงการตัดทอนเล็กน้อยของขอบเขตคลื่นสั้น (สีน้ำเงิน) ของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ผู้ที่มี ภาวะไม่มีเลนส์ตา ( aphakia ) จะไม่มีเลนส์ตา ดังนั้นแสง UVA จึงสามารถเข้าถึงเรตินาและกระตุ้นออปซินการมองเห็นได้ ซึ่งจะขยายช่วงการมองเห็นและอาจนำไปสู่อาการมองเห็น เป็นสีฟ้า (cyanopsia ) ได้เช่นกัน

การดูดซึมออปซิน

ออปซินแต่ละตัวมี ฟังก์ชัน ความไวต่อสเปกตรัมซึ่งกำหนดว่ามีโอกาสมากน้อยเพียงใดที่จะดูดซับโฟตอนของแต่ละความยาวคลื่น ฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างโดยประมาณคือการซ้อนทับกันของออปซินที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็นความแปรปรวนในตำแหน่งของฟังก์ชันความไวต่อสเปกตรัมของออปซินแต่ละตัวจึงส่งผลต่อฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างและช่วงแสงที่มองเห็นได้ ตัวอย่างเช่น ขีดจำกัดคลื่นยาว (สีแดง) เปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของตำแหน่งของ L-ออปซิน ตำแหน่งเหล่านี้ถูกกำหนดโดยความยาวคลื่นสูงสุด (ความยาวคลื่นที่มีความไวสูงสุด) ดังนั้นเมื่อความยาวคลื่นสูงสุดของ L-ออปซินเลื่อนไปทางสีน้ำเงิน 10 นาโนเมตร ขีดจำกัดคลื่นยาวของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ก็จะเลื่อนไป 10 นาโนเมตรเช่นกัน การเบี่ยงเบนอย่างมากของความยาวคลื่นสูงสุดของ L-ออปซินนำไปสู่ภาวะตาบอดสี ชนิดหนึ่ง ที่เรียกว่าโปรตาโนมาลีและการขาด L-ออปซิน ( โปรตาโนเปีย ) จะทำให้สเปกตรัมที่มองเห็นได้สั้นลงประมาณ 30 นาโนเมตรที่ขีดจำกัดคลื่นยาว ภาวะตาบอดสีที่ส่งผลต่อ M-opsin และ S-opsin ไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างหรือขอบเขตของสเปกตรัมที่มองเห็นได้

คำจำกัดความที่แตกต่างกัน

โดยไม่คำนึงถึงความแปรปรวนทางกายภาพและชีวภาพที่แท้จริง คำจำกัดความของขีดจำกัดนั้นไม่ได้เป็นมาตรฐานและจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น บางอุตสาหกรรมอาจกังวลเกี่ยวกับขีดจำกัดในทางปฏิบัติ ดังนั้นจึงรายงานอย่างระมัดระวังที่ 420–680 นาโนเมตร[ 21 ] [ 22 ]ในขณะที่บางอุตสาหกรรมอาจกังวลเกี่ยวกับจิตวิทยาและเพื่อให้ได้สเปกตรัมที่กว้างที่สุด จึงรายงานอย่างเสรีที่ 380–750 หรือแม้แต่ 380–800 นาโน เมตร [ 23 ] [ 24 ]ฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างในNIRไม่มีการตัดขอบที่ชัดเจน แต่เป็นการลดลงแบบเอกซ์โปเนนเชียล ดังนั้นค่าของฟังก์ชัน (หรือความไวในการมองเห็น) ที่ 1,050 นาโนเมตรจึงอ่อนกว่าที่ 700 นาโนเมตรประมาณ 10⁹ เท่าดังนั้นจึงต้องใช้ความเข้มที่สูงกว่ามากในการรับรู้แสง 1,050 นาโนเมตรมากกว่าแสง 700 นาโนเมตร[ 25 ]

การมองเห็นนอกเหนือจากสเปกตรัมที่มองเห็นได้

ภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการที่เหมาะสม ผู้ถูกทดลองอาจรับรู้แสงอินฟราเรดได้ถึงอย่างน้อย 1,064 นาโนเมตร[ 25 ]ในขณะที่แสง NIR 1,050 นาโนเมตรสามารถกระตุ้นให้เกิดสีแดง ซึ่งบ่งชี้ว่ามีการดูดซับโดยตรงโดย L-opsin นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าเลเซอร์ NIR แบบพัลส์สามารถกระตุ้นให้เกิดสีเขียว ซึ่งบ่งชี้ว่าการดูดซับแบบสองโฟตอนอาจช่วยให้มีความไวต่อ NIR มากขึ้น[ 25 ]

ในทำนองเดียวกัน ผู้ทดลองอายุน้อยอาจรับรู้ความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลตได้ถึงประมาณ 310–313 นาโนเมตร[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]แต่การตรวจจับแสงที่ต่ำกว่า 380 นาโนเมตรอาจเกิดจากการเรืองแสงของสื่อในดวงตามากกว่าการดูดซับแสง UV โดยตรงโดยออปซิน เมื่อแสง UVA ถูกดูดซับโดยสื่อในดวงตา (เลนส์และกระจกตา) มันอาจเรืองแสงและถูกปล่อยออกมาที่พลังงานต่ำกว่า (ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า) ซึ่งออปซินสามารถดูดซับได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อเลนส์ดูดซับแสง 350 นาโนเมตร สเปกตรัมการปล่อยแสงเรืองแสงจะอยู่ตรงกลางที่ 440 นาโนเมตร[ 29 ]

การตรวจจับแสงที่ไม่ใช้การมองเห็น

นอกจากระบบโฟโตปิกและสโคโตปิกแล้ว มนุษย์ยังมีระบบอื่นๆ สำหรับตรวจจับแสงที่ไม่เกี่ยวข้องกับระบบการมองเห็น หลัก ตัวอย่างเช่นเมลาโนปซินมีช่วงการดูดซับที่ 420–540 นาโนเมตร และควบคุมจังหวะการทำงานของร่างกายและกระบวนการสะท้อนกลับอื่นๆ[ 30 ]เนื่องจากระบบเมลาโนปซินไม่ได้สร้างภาพ จึงไม่ถือว่าเป็นการมองเห็น อย่างแท้จริง และไม่เกี่ยวข้องกับช่วงที่มองเห็นได้

ในสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่มนุษย์

สเปกตรัมที่มองเห็นได้นั้นหมายถึงสเปกตรัมที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ แต่ความแตกต่างระหว่างสายพันธุ์นั้นมีมาก ไม่เพียงแต่โปรตีนออปซินในเซลล์รูปกรวย จะ สามารถปรับเปลี่ยนสเปกตรัมเพื่อเปลี่ยนแปลงช่วงที่มองเห็นได้เท่านั้น แต่สัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีเซลล์รูปกรวย 4 เซลล์ (แบบสี่สี) หรือ 2 เซลล์ (แบบสองสี) เมื่อเทียบกับมนุษย์ที่มี 3 เซลล์ (แบบสามสี) ก็มักจะมีสเปกตรัมที่มองเห็นได้กว้างกว่าหรือแคบกว่ามนุษย์ตามลำดับ

สัตว์มีกระดูกสันหลังมักจะมีออปซิน 1-4 คลาสที่แตกต่างกัน: [ 19 ]

  • เซ็นเซอร์คลื่นยาว (LWS) ที่มีความไวสูงสุดในช่วง 500–570 นาโนเมตร
  • ไวต่อคลื่นช่วงกลาง (MWS) โดยมีความไวสูงสุดในช่วง 480–520 นาโนเมตร
  • ไวต่อคลื่นสั้น (SWS) โดยมีความไวสูงสุดระหว่าง 415–470 นาโนเมตร และ
  • ไวต่อแสงสีม่วง/อัลตราไวโอเลต (VS/UVS) โดยมีความไวสูงสุดในช่วง 355–435 นาโนเมตร

การทดสอบระบบการมองเห็นของสัตว์โดยอาศัยพฤติกรรมนั้นทำได้ยาก ดังนั้นช่วงการมองเห็นของสัตว์จึงมักถูกประมาณโดยการเปรียบเทียบความยาวคลื่นสูงสุดของออปซินกับความยาวคลื่นสูงสุดของมนุษย์ทั่วไป (เอส-ออปซินที่ 420 นาโนเมตร และแอล-ออปซินที่ 560 นาโนเมตร)

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่ยังคงมีออปซินเพียงสองคลาส (LWS และ VS) ซึ่งอาจเป็นผลมาจากคอขวดของการหากินในเวลากลางคืนอย่างไรก็ตาม ไพรเมตในโลกเก่า (รวมถึงมนุษย์) ได้วิวัฒนาการออปซินสองเวอร์ชันในคลาส LWS เพื่อให้ได้การมองเห็นสีสามสีกลับคืนมา[ 19 ]แตกต่างจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่ ออปซิน UVS ของหนูยังคงอยู่ที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่า ร่วมกับการที่ไม่มีตัวกรอง UV ในเลนส์ หนูมีออปซิน UVS ที่สามารถตรวจจับได้ถึง 340 นาโนเมตร แม้ว่าการปล่อยให้แสง UV เข้าถึงเรตินาอาจนำไปสู่ความเสียหายของเรตินา แต่ช่วงอายุขัยที่สั้นของหนูเมื่อเทียบกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นอาจลดข้อเสียนี้เมื่อเทียบกับข้อดีของการมองเห็น UV [ 31 ]สุนัขมีออปซินรูปกรวยสองชนิดที่ 429 นาโนเมตรและ 555 นาโนเมตร ดังนั้นจึงมองเห็นสเปกตรัมที่มองเห็นได้เกือบทั้งหมดของมนุษย์ แม้ว่าจะมีการมองเห็นสีสองสีก็ตาม[ 32 ]ม้ามีออปซินรูปกรวย 2 ตัวที่ 428 นาโนเมตรและ 539 นาโนเมตร ทำให้การมองเห็นสีแดงสั้นลงเล็กน้อย[ 33 ]

นก

สัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ ส่วนใหญ่ (นก กิ้งก่า ปลา ฯลฯ) ยังคงรักษาความสามารถในการมองเห็นสีสี่สีไว้ได้รวมถึงออปซิน UVS ที่ขยายไปถึงรังสีอัลตราไวโอเลตได้ไกลกว่าออปซิน VS ของมนุษย์[ 19 ]ความไวของออปซิน UVS ในนกมีความแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ 355–425 นาโนเมตร และออปซิน LWS ตั้งแต่ 560–570 นาโนเมตร[ 34 ]ซึ่งหมายความว่านกบางชนิดมีสเปกตรัมการมองเห็นที่เทียบเท่ากับมนุษย์ และนกบางชนิดมีความไวต่อแสง UV ที่ขยายออกไปอย่างมาก บางครั้งมีการรายงานว่าออปซิน LWS ของนกมีความยาวคลื่นสูงสุดมากกว่า 600 นาโนเมตร แต่เป็นความยาวคลื่นสูงสุดที่มีประสิทธิภาพซึ่งรวมถึงตัวกรองของหยดน้ำมันใน นก [ 34 ]ความยาวคลื่นสูงสุดของออปซิน LWS เพียงอย่างเดียวเป็นตัวทำนายขีดจำกัดคลื่นยาวที่ดีกว่า ประโยชน์ที่เป็นไปได้ของการมองเห็น UV ในนกเกี่ยวข้องกับเครื่องหมายที่ขึ้นอยู่กับเพศบนขน ของพวกมัน ซึ่งมองเห็นได้เฉพาะในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลตเท่านั้น[ 35 ] [ 36 ]

ปลา

ปลากระดูกแข็ง ( Teleosts ) โดยทั่วไปมีการมองเห็นสีได้ 4 สี ความไวของออปซิน UVS ในปลาแตกต่างกันไปตั้งแต่ 347-383 นาโนเมตร และออปซิน LWS ตั้งแต่ 500-570 นาโนเมตร[ 37 ]อย่างไรก็ตาม ปลาบางชนิดที่ใช้โครโมฟอร์ ทางเลือก สามารถขยายความไวของออปซิน LWS ได้ถึง 625 นาโนเมตร[ 37 ]ความเชื่อที่แพร่หลายว่าปลาทองเป็นสัตว์เพียงชนิดเดียวที่สามารถมองเห็นทั้งแสงอินฟราเรดและแสงอัลตราไวโอเลต[ 38 ]นั้นไม่ถูกต้อง เพราะปลาทองไม่สามารถมองเห็นแสงอินฟราเรดได้[ 39 ]

สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง

ระบบการมองเห็นของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังแตกต่างจากสัตว์มีกระดูกสันหลังอย่างมาก ดังนั้นจึงยากที่จะเปรียบเทียบโดยตรง อย่างไรก็ตาม มีรายงานว่าแมลงส่วนใหญ่มีความไวต่อรังสียูวี[ 40 ]ผึ้งและแมลงอื่นๆ อีกหลายชนิดสามารถตรวจจับแสงอัลตราไวโอเลตได้ ซึ่งช่วยให้พวกมันหาน้ำหวานในดอกไม้ได้ พืชที่ต้องพึ่งพาการผสมเกสรโดยแมลงอาจประสบความสำเร็จในการสืบพันธุ์เนื่องจากรูปลักษณ์ของพวกมันในแสงอัลตราไวโอเลตมากกว่าสีสันที่มนุษย์มองเห็น ขีดจำกัดคลื่นยาวของผึ้งอยู่ที่ประมาณ 590 นาโนเมตร[ 41 ]กุ้งแมนติสมีออปซินมากถึง 14 ชนิด ทำให้สามารถมองเห็นได้ในช่วงตั้งแต่ต่ำกว่า 300 นาโนเมตรถึงมากกว่า 700 นาโนเมตร[ 19 ]

กล้องตรวจจับความร้อน

งูบางชนิดสามารถ "มองเห็น" [ 42 ]ความร้อนที่แผ่รังสีในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 5 ถึง 30  ไมโครเมตรได้อย่างแม่นยำถึงขนาดที่งูหางกระดิ่ง ตาบอด สามารถเล็งเป้าหมายไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกายเหยื่อที่อ่อนแอและโจมตีได้[ 43 ]และงูชนิดอื่นๆ ที่มีอวัยวะนี้อาจตรวจจับร่างกายที่อบอุ่นได้จากระยะ 1 เมตร[ 44 ]นอกจากนี้ยังอาจใช้ในการควบคุมอุณหภูมิร่างกายและการตรวจจับผู้ล่าได้ อีกด้วย [ 45 ] [ 46 ]

สเปกโทรสโกปี

บรรยากาศของโลกปิดกั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางช่วงความยาวคลื่นบางส่วนหรือทั้งหมด แต่ในส่วนของแสงที่มองเห็นได้นั้น บรรยากาศของโลกส่วนใหญ่โปร่งใส

สเปกโทรสโกปีคือการศึกษาวัตถุโดยอาศัยสเปกตรัมของสีที่วัตถุนั้นปล่อยออกมา ดูดซับ หรือสะท้อน สเปกโทรสโกปีแสงที่มองเห็นได้เป็นเครื่องมือสำคัญในทางดาราศาสตร์ (เช่นเดียวกับสเปกโทรสโกปีที่ความยาวคลื่นอื่นๆ) ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้ในการวิเคราะห์คุณสมบัติของวัตถุที่อยู่ไกลออกไปสามารถตรวจจับธาตุเคมีและโมเลกุล ขนาดเล็กในวัตถุทางดาราศาสตร์ได้โดยการสังเกต เส้นการปล่อยและการดูดกลืนตัวอย่างเช่นฮีเลียมถูกตรวจพบครั้งแรกโดยการวิเคราะห์สเปกตรัมของดวงอาทิตย์การเปลี่ยนแปลงความถี่ของเส้นสเปกตรัมใช้ในการวัดการเลื่อนดอปเปลอร์ ( การเลื่อนไปทางแดงหรือการเลื่อนไปทางน้ำเงิน ) ของวัตถุที่อยู่ไกลออกไปเพื่อกำหนดความเร็วของวัตถุนั้นว่าเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากผู้สังเกตสเปกโทรสโกปีทางดาราศาสตร์ ใช้ ตะแกรงเลี้ยวเบนที่มีความละเอียดสูงในการสังเกตสเปกตรัมที่ความละเอียดสเปกตรัมสูงมาก

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Visible_spectrum&oldid=1358949134 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สเปกตรัมที่มองเห็นได้

สเปกตรัมที่มองเห็นได้คือแถบของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตาของมนุษย์สามารถมองเห็นได้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่น นี้ เรียกว่าแสงที่มองเห็นได้ (หรือเรียกง่ายๆ ว่าแสง) บางครั้ง

สีสเปกตรัม

สีที่สามารถสร้างขึ้นได้จากแสงที่มองเห็นได้ในช่วงความยาวคลื่นแคบ ( แสงโมโนโครมาติก ) เรียกว่า สีสเปกตรัม ช่วงสีต่างๆ ที่แสดงในภาพประกอบเป็นเพียงค่าประมาณ สเปกตรัมมีความต่อเนื่อง โดยไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างสีหนึ่งกับอีกสีหนึ่ง [ 10 ]

ประวัติศาสตร์

ในศตวรรษที่ 13 โรเจอร์ เบคอน ได้ตั้งทฤษฎีว่า รุ้ง เกิดจากกระบวนการที่คล้ายกับการผ่านของแสงผ่านแก้วหรือคริสตัล [ 11 ]

ข้อจำกัดของระยะการมองเห็น

ช่วงแสงที่มองเห็นได้นั้นจำกัดอยู่ที่ความยาวคลื่นที่สามารถเข้าถึงเรตินาและกระตุ้น การแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณภาพ (กระตุ้น ออปซินในการมองเห็น ) ความไม่ไวต่อ แสงยูวี โดยทั่วไปถูกจำกัดด้วยการส่งผ่าน เลนส์ ความไม่ไวต่อ แสงอินฟราเรด ถูกจำกัดด้วย ฟังก์ชัน...