Question:
La lumière visible serait-elle toujours dans une classification distincte si nous voyions des «couleurs» dans une longueur d'onde différente?
METALCLONE
2020-02-09 18:13:58 UTC
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En gros, je demande s'il y a quelque chose de spécial à propos de la lumière visible autre que le fait que nous l'utilisons pour voir les couleurs.Si nous voyions dans une autre longueur d'onde, serait-il encore possible de voir les couleurs comme nous le faisons maintenant?La lumière visible a-t-elle quelque chose de spécial qui nous permet de voir une variété de couleurs différentes?

Il y a une chose qui est particulière à propos de la gamme de fréquences particulière de la lumière visible: elle se situe juste à la frontière entre les rayonnements non ionisants et ionisants.Au-dessus de la gamme de lumière visible, le rayonnement UV commence rapidement à devenir ionisant, communément appelé le type de rayonnement cancérigène, capable de faire tomber les électrons des atomes et de causer des dommages aux tissus de notre corps.Il n'y a qu'un très mince espace ("proche de l'ultraviolet") entre la lumière visible et cette limite.Les animaux voient tous la lumière dans environ la même gamme, mais avec des nombres de couleurs différents.Peut-être qu'il y a une raison évolutive?
@thomasrutter n’est-ce pas parce que la lumière visible est limitée d’un côté par (comme vous le dites) ionisante et de l’autre par sa capacité à pénétrer dans l’eau (où les yeux ont probablement évolué)?
La seule chose «spéciale» à propos de la lumière visible est que les yeux humains ont des photorécepteurs qui réagissent aux longueurs d'onde rouge, verte et bleue.La plupart des mammifères ne voient que le vert et le bleu, tandis que de nombreux oiseaux, poissons et insectes peuvent voir dans les gammes UV et / ou IR, donc ce qu'est la «lumière visible» dépend de votre espèce :-) À un niveau plus profond, pour être «visible»,les photons doivent avoir des longueurs d'onde qui peuvent provoquer des changements chimiques dans les molécules réceptrices, il y a donc une plage potentiellement visible entre «trop faible pour provoquer un changement» et «si forte qu'elle décompose la molécule».
* Si nous voyions dans une autre longueur d'onde, serait-il toujours possible de voir les couleurs comme nous le faisons maintenant? * Cette partie ne peut vraiment pas répondre.Vous posez des questions sur une situation hypothétique, donc vraiment tout est possible une fois que vous dites * supposer que la réalité est différente *.
anecdote d'astrophysique / biologie - vous ne devriez pas vous demander qu'il y ait des yeux dans certains des trous dans la fourrure d'un félin - vous devriez vous demander qu'il y ait des trous du tout
@Aaron Stevens: Je pense qu'il est responsable.Si une espèce a des capteurs photo qui répondent à différentes gammes de longueurs d'onde ("cônes") plutôt qu'à la lumière ("bâtonnets"), alors elle sera en mesure de faire la distinction entre les réponses de ces capteurs, et le cerveau interprétera ces différences comme des "couleurs".Bien sûr, nous ne pouvons pas savoir quelle est l'expérience réelle, mais même les humains semblent réagir différemment aux couleurs, ayant des préférences de couleur différentes.Voir par exemplehttps://en.wikipedia.org/wiki/Qualia
@jamesqf Exactement, c'est une possibilité.Mais je pourrais facilement dire avec l'hypothèse hypothétique "Si nous pouvions voir d'autres fréquences, peut-être que nous ne pourrions plus voir en visible".C'est un scénario hypothétique où l'un ou l'autre pourrait bien.
Est-ce que cela répond à votre question?[Y a-t-il une raison physique pour que les couleurs soient situées dans une bande très étroite du spectre EM?] (Https://physics.stackexchange.com/q/144936/i)
@Aaron Stevens: Mais ce n'est pas seulement «nous» - c'est-à-dire les humains.D'autres espèces peuvent avoir plus de 3 types de photorécepteurs, et les utiliser pour distinguer les «couleurs» que les humains ne peuvent pas voir.Ou ils peuvent avoir 3 types de récepteurs, mais réglés sur des parties du spectre qui ne sont pas ce que les humains considèrent comme «visibles».Les abeilles, par exemple, ne voient pas le rouge, mais voient l'ultraviolet, donc les fleurs pollinisées par les abeilles qui nous semblent simples ont souvent des marques ultraviolettes qui servent de guides: https://www.beeculture.com/bees-see-matters/
@jamesqf Je n'ai jamais dit que ce n'était pas possible.Le fait qu'il y ait tant de possibilités prouve mon point de vue.Cette partie du message n'a pas de réponse unique et unique.On peut discuter des différentes choses dont vous avez discuté, mais cela ne constitue pas une réponse définitive à cette partie.Ce n'est que ce que j'essayais de faire valoir.
@Aaron Stevens: La question a une réponse définitive: non, il n'y a rien de spécial à propos de la lumière visible, à part le fait que les humains ont des récepteurs pour ces fréquences, et avoir des récepteurs réglés sur plus d'une gamme de fréquences vous permet de voir des «couleurs».
@jamesqf Je ne pense pas que vous compreniez parfaitement ce que je dis, et je ne pense pas que cela compte vraiment.Merci
@thomasrutter Cela devrait être une réponse, pas un commentaire.
Une interprétation de la partie distinctivité de la question pourrait être, si la plage visible que nous pouvions voir décalée + 350 nm (donc 650-1000 nm) ou similaire, serions-nous toujours en mesure de voir le monde?Je n'ai pas vu de réponse à cela.
Sept réponses:
Superfast Jellyfish
2020-02-10 02:32:23 UTC
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La particularité de la plage visible est que l'eau a une faible absorption dans cette plage. enter image description here C’est un creux assez prononcé près de la zone visible.Puisque nous savons que la vie a commencé dans l'eau, les êtres qui étaient réceptifs à ces longueurs d'onde avaient un avantage significatif sur les autres.La sélection naturelle aurait donc favorisé ces formes de vie par rapport aux autres.C'est peut-être la raison pour laquelle nous sommes principalement réceptifs à la gamme «visible».

Cela affecte-t-il également les fréquences qui traversent notre atmosphère (avec ses nuages et sa vapeur d'eau) jusqu'au niveau du sol?
«C'est peut-être la raison pour laquelle nous sommes principalement réceptifs à la gamme« visible ».» En effet.Il est plus probable que nous voyions la lumière visible car elle est spéciale et non l'inverse.
@gidds en effet.Vérifiez https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_window
Une chose à propos de la région proche UV - beaucoup d'insectes et même certains humains ont un quatrième type de cône sensible dans cette région, et la principale raison pour laquelle nous ne pouvons pas voir près des UV est que la lentille empêche la lumière de pénétrer dans l'œil.car il a apparemment trop d'énergie et endommagerait la rétine.Et la région infrarouge a le problème inverse - elle a si peu d'énergie que si quelque chose a assez de température pour avoir une chimie de l'eau intéressante, elle brille déjà dans l'infrarouge - y compris l'intérieur de votre globe oculaire.
@JohnDvorak Il y a une grande différence entre l'IR thermique et l'IR proche.Un objet doit être assez chaud avant de commencer à émettre des IR proches sous forme de rayonnement de corps noir.NIR est en fait assez utile pour l'imagerie.Notamment, la chlorophylle est très réfléchissante dans le NIR, de sorte que la différence entre la réflectivité rouge et NIR est utilisée en télédétection comme indicateur de la santé des plantes.
Depuis que je l'ai recherché;la limite du rayonnement ionisant est de 124 nm, donc ce qui est marqué comme ultraviolet dans ce diagramme endommagerait les yeux.
@John_Dvorak, vous aimeriez peut-être savoir que mon père a subi une chirurgie de la cataracte pré-implantaire, et cela lui a sauvé la vue, mais a supprimé sa vision des couleurs vert-bleu-violet de la normale humaine.Il pouvait voir des "lignes d'abeilles" sur les fleurs rouges, qui se reflètent brillamment dans le proche UV que les abeilles peuvent voir.
JRE
2020-02-10 16:41:47 UTC
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La gamme de longueurs d'onde de la lumière visible a une propriété spéciale qui en fait la gamme couramment utilisée pour toutes les formes de vie sur Terre:

C'est la gamme de longueurs d'onde électromagnétiques qui sont suffisamment courtes pour être facilement manipulées par des détecteurs de la taille d'une cellule et qui peuvent traverser l'atmosphère.

L'atmosphère terrestre n'est pas transparente à toutes les longueurs d'onde et les tissus vivants ne sont pas non plus transparents à toutes les longueurs d'onde.

Il existe de petites plages («fenêtres») de longueurs d'onde électromagnétiques pour lesquelles l'atmosphère est transparente. Il y a aussi (pour autant que je sache) une seule fenêtre où le tissu biologique peut être transparent.

Ce diagramme de l'article Wikipédia sur la "fenêtre optique" montre les plages disponibles:

enter image description here

Vraiment, il n'y a que trois plages qui pourraient être utiles:

  1. 300 nm à 1100 nm (faible UV à infrarouge - la plage de lumière visible.)
  2. Environ 10 micromètres (gamme térahertz.)
  3. De 3 cm à 12 m environ.

Ce sont les gammes de "lumière" que nous pouvons recevoir du soleil à la surface de la Terre.

La lumière visible est l'intersection des longueurs d'onde que nous pouvons obtenir du soleil et des longueurs d'onde qui peuvent être commodément utilisées par les processus biologiques.

La gamme térahertz ne traverse aucun matériau vivant, et les ondes centimétriques (et plus longues) sont trop longues pour une détection pratique par des processus biologiques. Cela ne laisse que la plage que nous appelons la lumière visible.

Wikipédia a un article sur la "fenêtre optique pour les tissus biologiques". Vous ne pouvez faire des yeux que des objets qui feront passer la lumière (lentilles ou simplement la pupille) et vous devez avoir quelque chose qui l'attrapera et réagira à l'absorption (rétine.)

Thomas Fritsch
2020-02-09 18:47:48 UTC
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y a-t-il quelque chose de spécial à propos de la lumière visible autre que le fait que nous l'utilisons pour voir les couleurs?

Nous pouvons voir la lumière avec des longueurs d'onde allant de 390 $ $ à 650 $ nm car à nos yeux nous avons des cellules photoréceptrices qui sont sensible uniquement pour ces longueurs d'onde. Si les cellules photoréceptrices étaient sensibles à d'autres longueurs d'onde, alors nous pourrions les voir.

La lumière visible a-t-elle quelque chose de spécial qui nous permet de voir une variété de couleurs différentes?

La particularité nous permettant de voir différemment les couleurs sont différentes, à nos yeux plus d'un type de cellules photoréceptrices. En fait, nous avons 4 types différents, chacun ayant leur absorbance dans différentes gammes de longueurs d'onde. D'après Wikipédia - Cellule photoréceptrice - Humains et l'image ci-dessous, il existe 3 types différents de en forme de cône et 1 type de cellules photoréceptrices en forme de bâtonnet.

enter image description here
(image de Wikipédia - Cellule photoréceptrice - Humains)

Si nous n'avions qu'un seul type de photorécepteur cellules, alors nous ne pourrions pas distinguer entre les couleurs. Par exemple, la lumière jaune d'un une certaine luminosité nous apparaîtrait comme une lumière rouge de la même luminosité. On percevrait probablement tout comme le blanc, le noir et diverses nuances de gris.

quel genre d'effets de filtrage, le cas échéant, les courbes «absorbance-fréquence» (couleur) représentent-elles?Je veux dire, est-ce une sorte de résonance réactive comme dans un filtre LC, et sinon, qu'est-ce qui cause sa forme?
@hyportnex Oui, c'est la résonance entre la fréquence lumineuse et la structure de la molécule photoréceptrice.Lorsque la fréquence s'adapte bien, l'absorption est élevée.
hm j'ai appris que c'est en fait 2 types de cellules sensibles à 2 bandes de fréquences qui se chevauchent (rouge-vert, bleu-jaune) - ce qui explique la haute sensibilité au jaune-vert lorsque les deux récepteurs s'engagent - et explique également une grande partie de la couleur-défauts de vision (faiblesse rouge-vert ... un type de récepteur est génétiquement désactivé .. de même pour la faiblesse bleu-jaune ..)
@eagle275 hmm ... [Cellule photoréceptrice - Humains] (https://en.wikipedia.org/wiki/Photoreceptor_cell#Humans) dit qu'il y a 3 types de cônes et 1 type de tiges.
@eagle275 parfois la discussion sur la trichromie anormale peut complètement omettre les cônes S de la considération.Mais c'est simplement parce qu'elles ne sont pas pertinentes pour l'anomalie: la tritanomalie est rare et n'a pas été solidement confirmée, tandis que la prot- et la deutéranomalie sont non seulement beaucoup plus courantes, mais entraînent également une réduction significative de la capacité à distinguer les couleurs dans lezone rouge-verte (voir les images dans la section 2-3 de [cette page] (http://psych.fullerton.edu/eriko/research/ColorVision.html)).
Dans l'ensemble, les couleurs que nous différons sont un peu "apprises" que vous ne savez pas par instinct naturel, que "rouge" est rouge - un papillon ou une abeille avec la capacité de voir les UV-A voir les couleurs différentes.Ou un canard - peut différer plus de tons verts que nous, les humains, pouvons différer de toutes les couleurs - bien que difficile à comparer car les canards et les papillons ne s'expriment pas de manière compréhensible.
Je suis tenté de voter contre parce que cela ne répond pas vraiment à la question du PO.Oui, * évidemment * nous avons des récepteurs pour la lumière visible, mais c'est une tautologie.La question intéressante est de savoir si cette fréquence spéciale permet d'avoir plus facilement des récepteurs chimiques.Un aspect est le commentaire de Thomas Rutter selon lequel, à des longueurs d'onde plus courtes, le rayonnement devient ionisant, ce qui le rend difficile à gérer dans les tissus vivants.Mais les abeilles voient les UV ... Et qu'en est-il des longueurs d'onde plus longues?
> "Nous percevrions probablement tout comme du blanc, du noir et des différentes nuances de gris" Ou peut-être pas?Peut-être verrions-nous les choses dans des tons de rouge, orange, vert bleu, violet, magenta ou une échelle de couleurs complètement différente qui associe le rouge à une intensité élevée et le bleu à une intensité faible.La «couleur» que nous voyons est juste constituée à l'intérieur de notre tête, c'est une interprétation de la réalité.
@Peter-ReinstateMonica En fait, les photorécepteurs eux-mêmes restent raisonnablement sensibles bien dans l'infrarouge.Mais la cornée et le cristallin de la plupart des humains filtrent les basses fréquences.Il y a cependant des mutants occasionnels qui peuvent voir des fréquences plus basses que d'habitude.
Solomon Slow
2020-02-10 01:13:42 UTC
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Oui, il y a quelque chose de très spécial à propos de la lumière visible. Chaque photon de rayonnement électromagnétique est un paquet d'énergie qui est délivré à un seul atome lorsque le photon est absorbé. Si cet atome fait partie d'une molécule, l'énergie qu'il absorbe peut déclencher une réaction chimique.

Votre corps est un gros sac de produits chimiques et vos processus vitaux sont tous des réactions chimiques. Les photons qui ont une énergie suffisamment élevée peuvent endommager vos tissus. Vous avez besoin de protection contre eux. Votre épiderme et vos cheveux (si vous en avez) y contribuent: ils vous protègent d'une grande partie des rayons ultraviolets (ultraviolets) de plus courte longueur d'onde.

Mais vos nerfs et la rétine de votre œil sont aussi des systèmes chimiques. Vos rétines détectent la lumière lorsque les photons déclenchent des réactions chimiques dans leurs protéines.

La lumière visible est la gamme d'énergies photoniques qui sont suffisamment élevées pour déclencher les réactions chimiques les plus délicates, mais pas si élevées que les tissus de votre œil en seraient endommagés. Il n'est donc pas surprenant que ce soit la gamme d'énergies pour laquelle nous avons développé la capacité de voir.

Cela n'explique pas pourquoi les insectes peuvent voir dans les UV et les serpents peuvent voir dans les IR.
@LawnmowerMan C'est vrai, mais la vision UV des insectes n'est que des UV à énergie assez faible, et les rétines humaines peuvent également détecter les UV, mais le cristallin de notre œil est opaque aux UV.Quant aux serpents, leurs yeux ne voient pas IR, ils ont des [organes de fosse] spéciaux (https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_sensing_in_snakes) pour cette tâche.
La réponse a affirmé que les humains voient dans la partie visible à cause des niveaux d'énergie.De toute évidence, la biologie est capable de vision aux énergies UV et IR, de sorte que l'explication est laissée à désirer.La vraie raison est que le soleil produit l'essentiel de son énergie à des fréquences visibles en raison de la courbe du corps noir et de sa température, et l'atmosphère est principalement transparente à ces fréquences.La biologie trouvera un moyen, c'est pourquoi il existe des bactéries qui peuvent utiliser les fréquences gamma.
Il me semble que la question est essentiellement "Est-ce visible parce que nous pouvons le voir, ou pouvons-nous le voir parce que c'est visible?"
@barmar, Il semble presque que vous vous interrogiez sur la définition du mot, plutôt que sur une bande de longueurs d'onde particulière.
Je n'ai pas posé la question.Mais il semble qu'il demande si ce groupe est exactement ce que nos yeux sont réglés pour détecter, ou y a-t-il quelque chose de spécial à propos de ce groupe que nous avons évolué pour détecter avec nos yeux.
C'est certainement la réponse la plus complète.Techniquement, cette région spéciale comprend des longueurs d'onde légèrement en dehors de la plage visuelle (près des UV), mais je ne pense pas que cela nuit beaucoup à la réponse.La gamme visuelle humaine est ce qu'elle est parce que les trois photorécepteurs couvrent * la majorité * de la gamme qui est possible pour ce type de mécanisme de détection.Notez que le mécanisme de détection infrarouge pour les serpents est complètement différent - les récepteurs dans les organes de la fosse réagissent à la chaleur, pas directement aux photons.
La réponse de JRE explique pourquoi les fréquences proches du visible sont moins pertinentes, mais cette question est la clé pour comprendre pourquoi les fréquences visibles sont les plus pertinentes.
Acccumulation
2020-02-10 11:12:31 UTC
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Pour combiner les raisons données dans d'autres réponses (et un commentaire):

CRéactions chimiques Pour que nous puissions détecter la lumière, elle doit déclencher des réactions chimiques dans nos photorécepteurs. Moins le photon est énergique, plus il lui est difficile de réagir avec les produits chimiques. Mais si c'est trop énergique, cela peut endommager notre corps. (Cependant, certains animaux, comme les anguilles électriques, peuvent détecter les ondes électromagnétiques à des fréquences bien inférieures à la lumière visible.

Interaction avec l'eau La lumière visible est absorbée par l'eau moins que les autres fréquences. Ceci est pertinent non seulement pour les animaux aquatiques, mais aussi pour les animaux terrestres, car nos yeux sont remplis de liquide.

Solar Spectrum Vous pouvez voir ici que l'énergie solaire culmine dans la plage visible. Nos yeux sont optimisés pour détecter la lumière du soleil qui rebondit sur les objets. D'autres animaux ont des organes sensoriels pour détecter d'autres sources; par exemple, la vipère des fosses peut détecter le rayonnement infrarouge, qui est généré par les êtres vivants.

L'argument _Solar Spectrum_ est incorrect.Il est basé sur un choix arbitraire de paramètres (longueur d'onde) pour tracer la densité spectrale.Lorsqu'il est représenté en fonction de la fréquence, le pic est en IR.Voir [ici] (http://www.oceanopticsbook.info/view/light_and_radiometry/level_2/a_common_misconception) pour une discussion approfondie à ce sujet.
@Ruslan Je pense que vous exigez une quantité déraisonnable de précision des explications grossières (étant donné qu'il y a clairement plusieurs effets en jeu).Même si vous choisissez de tracer en fonction de la fréquence, le pic se situe dans un facteur de deux de la sensibilité maximale de l'œil humain.Étant donné que les fréquences EM observées sur Terre couvrent 20 ordres de grandeur, même la prédiction de la fréquence maximale est parfaite.
@tparker J'essaie juste de ralentir la diffusion de cette idée fausse sur les densités spectrales et l'évolution des yeux.
@Ruslan Je suppose que c'est une question d'opinion, mais je ne pense pas que ce soit en fait une idée fausse.Je pense que c'est un élément important de l'histoire complète, même s'il contient quelques subtilités.
Andrea
2020-02-09 18:57:12 UTC
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Il n'y a rien de spécial à propos de la lumière visible, ce qui signifie que le rayonnement électromagnétique aux fréquences auxquelles nos yeux sont sensibles n'est pas intrinsèquement différent de celui des fréquences supérieures / inférieures.C'est juste que, pour certaines raisons biologiques, nos yeux ont développé une sensibilité au rayonnement électromagnétique dans la gamme de fréquences que nous définissons communément la lumière. C'est notre cerveau qui reconnaît différentes longueurs d'onde comme des couleurs différentes, mais en principe, si nos capteurs étaient sensibles dans une autre gamme de fréquences, nous associerions probablement des couleurs à d'autres fréquences.

Disons que nous serons sensibles aux IR.Nous aurions un autre concept de ce que signifie la couleur, je suppose.Pour compléter la réponse uniquement.Des couleurs bien définies ne peuvent être associées qu'à la visibilité réelle, car c'est dans cette gamme que les atomes et les molécules subissent des transitions plutôt distinctes et définies.IR serait probablement considéré comme une couleur sale alors qu'une énergie élevée serait de toute façon incompatible avec la vie.
En fait, les raisons sont dues à l'astronomie planétaire et au fait que le soleil émet une grande partie de son rayonnement dans le domaine visible et que notre atmosphère est principalement transparente à ces fréquences.
Ce sens de «sensible» est archaïque.Bien que techniquement correct, la plupart des gens ne le comprendront pas de nos jours.«Sensible» serait un meilleur choix.
eh bien .. "techniquement" nos yeux se sont développés principalement à une gamme de fréquences que notre soleil délivre en abondance .. heureusement pour nous, le maximum de rayonnement était dans la zone jaune-vert lorsque notre type d'yeux a été "trouvé" par l'évolution ...de nos jours, c'est plus dans les fréquences vert-bleuâtre car le soleil devient lentement plus brillant quand il vieillit ...
@eagle275 l'emplacement du maximum dans la densité spectrale (qui est une distribution) est incomparable avec le pic de sensibilité oculaire (qui est une fonction par point).La densité spectrale solaire en fonction de la fréquence a un maximum en IR.Voir [cette page] (http://www.oceanopticsbook.info/view/light_and_radiometry/level_2/a_common_misconception) pour plus de détails.
fraxinus
2020-02-11 13:04:59 UTC
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Une propriété très spéciale de la lumière visible est qu'elle est dans une relation particulière avec la chimie.Il a le spectre énergétique de la plupart des processus chimiques.

La lumière à faible énergie (IR) est presque incapable d'induire un processus chimique de quelque nature que ce soit.

La lumière à haute énergie (UV) n'est pas sélective des liaisons chimiques qu'elle fissure.Cela nous donne également la limite supérieure de transparence pour la plupart des substances (y compris, mais sans s'y limiter, l'air et l'eau).

Et au milieu, il y a la lumière visible - capable de faire sélectivement une altération chimique de la substance.C'est pourquoi il est également possible de concevoir une molécule sensible à une longueur d'onde particulière (et beaucoup de molécules le sont sans aucun effort d'ingénierie).

Ce n'est donc pas seulement notre vision (et celle de la plupart des animaux).C'est aussi pourquoi les plantes utilisent la même lumière visible pour leurs besoins énergétiques.

C'est aussi une heureuse coïncidence que notre étoile ait une émission maximale dans ces longueurs d'onde.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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