Światło
Widmo elektromagnetyczne: skąd bierze się światło widzialne
Światło, które wysyła ekran LED, jest formą promieniowania elektromagnetycznego, tak jak fale radiowe czy promienie rentgenowskie. A jednak nasze oczy widzą tylko cieniutki wycinek całego tego widma. Tu odkryjesz który i dlaczego.
Wszystko, co nazywamy „światłem”, jest rodzajem fali: drganiem, które rozchodzi się w przestrzeni. Istnieje bardzo wiele rodzajów takich fal. Niektórych używamy do słuchania radia, innych do podgrzewania jedzenia w kuchence mikrofalowej, a jeszcze inne pozwalają lekarzowi zrobić zdjęcie twoich kości.
Nasze oczy widzą tylko bardzo małą grupę tych fal. To właśnie nazywamy światłem widzialnym. Wszystkie kolory, które znasz, od czerwieni po fiolet, są w tej małej grupie. Reszta fal istnieje, ale po prostu nie możemy ich zobaczyć.
Ekran LED tworzy właśnie te widzialne fale, we właściwych kolorach, abyś zobaczył obraz.
Światło to promieniowanie elektromagnetyczne: fala pola elektrycznego i magnetycznego, które razem podróżują w przestrzeni. Całe widmo elektromagnetyczne porządkuje całe to promieniowanie od najdłuższej do najkrótszej długości fali. W XVII wieku Isaac Newton za pomocą pryzmatu wykazał, że światło białe rozkłada się na poszczególne kolory widma widzialnego.
Od fal radiowych po promieniowanie gamma
Uporządkowane od najdłuższej do najkrótszej długości fali, obszary następują kolejno: fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i gamma. Światło widzialne to w nim tylko wąskie pasmo między około 380 a 700 nanometrami (nanometr = miliardowa część metra). Poniżej i powyżej promieniowanie biegnie dalej, ale nasze oczy na nie nie reagują.
Dlaczego to się liczy dla ekranu
LED przekształca energię elektryczną w promieniowanie o określonej długości fali, a więc o określonym kolorze. Łącząc diody LED czerwone, zielone i niebieskie, tworzy się każdy kolor, który pokazuje ekran. Podczerwień (ciepło) i ultrafiolet leżą poza tym, co widzimy; dobrze zaprojektowany LED kieruje swoją energię w jak największym stopniu do pasma widzialnego.
Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodzi się w próżni z prędkością światła c ≈ 3 × 10⁸ m/s. Długość fali (λ) i częstotliwość (ν) wiążą się przez c = λ·ν, a energia na foton przez E = h·ν (gdzie h to stała Plancka). Im krótsza długość fali, tym wyższa częstotliwość i energia fotonu.
Pasmo widzialne w kontekście
Pasmo widzialne (≈ 380–700 nm) jest, patrząc logarytmicznie, znikome w porównaniu z całym widmem, które sięga od kilometrowych fal radiowych po pikometrowe promieniowanie gamma.
| Obszar | Długość fali (rząd wielkości) |
|---|---|
| Fale radiowe | > 1 m |
| Mikrofale | 1 mm – 1 m |
| Podczerwień | 700 nm – 1 mm |
| Światło widzialne | 380 – 700 nm |
| Ultrafiolet | 10 – 380 nm |
| Promieniowanie rentgenowskie | 0,01 – 10 nm |
| Promieniowanie gamma | < 0,01 nm |
Wąskopasmowa emisja diod LED
W przeciwieństwie do żarówki, która emituje szerokie widmo ciągłe i traci wiele energii jako podczerwień (ciepło), LED emituje światło wąskopasmowe wokół dominującej długości fali (szerokość połówkowa widma zwykle kilkadziesiąt nm). To sprawia, że kolory LED są nasycone i energooszczędne: niemal cała wyemitowana energia mieści się w paśmie widzialnym. Białe diody LED uzyskują biel, łącząc niebieski chip z żółtym luminoforem lub mieszając chipy czerwone, zielone i niebieskie.