Conversor de comprimento e distância Conversor de massa Conversor de volume a granel e de alimentos Conversor de área Conversor de volume e unidade em receitas culinárias Conversor de temperatura Conversor de pressão, tensão, módulo de Young Conversor de energia e trabalho Conversor de potência Conversor de força Conversor de tempo Conversor de velocidade linear Ângulo plano Conversor de eficiência térmica e eficiência de combustível Conversor de número para vários sistemas notações Conversor de unidades de medida da quantidade de informação Taxas de câmbio Tamanhos de roupas e calçados femininos Tamanhos de roupas e calçados masculinos Conversor de velocidade angular e frequência de rotação Conversor de aceleração Conversor de aceleração angular Conversor de densidade Conversor de volume específico Conversor de momento de inércia Conversor de momento de força Torque conversor Conversor de calor específico de combustão (em massa) ) Conversor de densidade de energia e calor específico de combustão (em volume) Conversor de diferença de temperatura Conversor de coeficiente de expansão térmica Conversor de resistência térmica Conversor de condutividade térmica específica Conversor de capacidade de calor específico Conversor de exposição energética e potência de radiação térmica Calor conversor de densidade de fluxo Conversor de coeficiente de transferência de calor Conversor de fluxo de volume Conversor de fluxo de massa Conversor de taxa de fluxo molar Conversor de densidade de fluxo de massa Conversor de concentração molar Conversor de concentração de massa em solução Conversor de viscosidade dinâmico (absoluto) Conversor de viscosidade cinemática Conversor de tensão superficial Conversor de permeabilidade de vapor Conversor de densidade de fluxo de vapor de água Som conversor de nível Conversor de sensibilidade do microfone Conversor de nível de pressão sonora (SPL) Conversor de nível de pressão sonora com pressão de referência selecionável Conversor de brilho Conversor de intensidade luminosa Conversor de iluminação Conversor de resolução de computação gráfica Conversor de frequência e comprimento de onda Potência de dioptria e distância focal Potência de dioptria e ampliação de lente (×) Carga elétrica conversor Conversor de densidade de carga linear Conversor de densidade de carga de superfície Conversor de densidade de carga de volume Conversor corrente elétrica Conversor de densidade de corrente linear Conversor de densidade de corrente de superfície Conversor de intensidade de campo elétrico Conversor de tensão e potencial eletrostático Conversor de resistência elétrica Conversor de resistividade elétrica Conversor de condutividade elétrica Conversor de condutividade elétrica Capacidade elétrica Conversor de indutância Conversor americano de bitola de fio Níveis em dBm (dBm ou dBmW), dBV (dBV), watts e outras unidades Conversor de força magnetomotriz Conversor de tensão campo magnético Conversor de fluxo magnético Conversor de indução magnética Radiação. Conversor de taxa de dose absorvida por radiação ionizante Radioatividade. Conversor de decaimento radioativo Radiação. Conversor de dose de exposição Radiação. Conversor de dose absorvida Conversor de prefixo decimal Transferência de dados Conversor de unidades de tipografia e processamento de imagens Conversor de unidades de volume de madeira Cálculo da massa molar D. I. Tabela periódica de elementos químicos de Mendeleev

1 megahertz [MHz] = 1.000.000 hertz [Hz]

Valor inicial

Valor convertido

hertz exahertz petahertz terahertz gigahertz megahertz quilohertz hectohertz dekahertz decihertz centihertz milihertz microhertz nanohertz picohertz femtohertz attohertz ciclos por segundo comprimento de onda em exames comprimento de onda em petametros comprimento de onda em terametros comprimento de onda em gigametros comprimento de onda em quilômetros comprimento de onda em quilômetros comprimento de onda em hectômetros ondas em decâmetros comprimento de onda em metros comprimento de onda em decímetros comprimento de onda em centímetros comprimento de onda em milímetros comprimento de onda em micrômetros comprimento de onda Compton de um elétron comprimento de onda Compton de um próton comprimento de onda Compton de um nêutron rotações por segundo rotações por minuto rotações por hora rotações por dia

Mais sobre frequência e comprimento de onda

informações gerais

Freqüência

Frequência é uma quantidade que mede a frequência com que um determinado processo periódico é repetido. Na física, a frequência é usada para descrever as propriedades dos processos ondulatórios. A frequência da onda é o número de ciclos completos do processo de onda por unidade de tempo. A unidade SI de frequência é hertz (Hz). Um hertz é igual a uma vibração por segundo.

Comprimento de onda

Existem muitos vários tipos ondas na natureza, desde ondas marítimas impulsionadas pelo vento até ondas eletromagnéticas. As propriedades das ondas eletromagnéticas dependem do comprimento de onda. Essas ondas são divididas em vários tipos:

• Raios gama com comprimentos de onda de até 0,01 nanômetros (nm).
• raios X com comprimento de onda - de 0,01 nm a 10 nm.
• Ondas faixa ultravioleta, que têm comprimento de 10 a 380 nm. Eles são invisíveis ao olho humano.
• Luz em parte visível do espectro com comprimento de onda de 380–700 nm.
• Invisível para as pessoas radiação infravermelha com comprimentos de onda de 700 nm a 1 milímetro.
• As ondas infravermelhas são seguidas por microondas, com comprimentos de onda de 1 milímetro a 1 metro.
• O mais longo - ondas de rádio. Seu comprimento começa em 1 metro.

Este artigo é sobre radiação eletromagnética e especialmente luz. Nele discutiremos como o comprimento de onda e a frequência afetam a luz, incluindo o espectro visível, a radiação ultravioleta e infravermelha.

Radiação eletromagnética

A radiação eletromagnética é energia cujas propriedades são semelhantes às das ondas e das partículas. Esse recurso é chamado de dualidade onda-partícula. As ondas eletromagnéticas consistem em uma onda magnética e uma onda elétrica perpendicular a ela.

Energia radiação eletromagnética- o resultado do movimento de partículas chamadas fótons. Quanto maior a frequência da radiação, mais ativas elas são e mais danos podem causar às células e tecidos dos organismos vivos. Isso acontece porque quanto maior a frequência da radiação, mais energia ela carrega. Maior energia permite-lhes alterar a estrutura molecular das substâncias sobre as quais atuam. É por isso que a radiação ultravioleta, os raios X e a radiação gama são tão prejudiciais aos animais e às plantas. Uma grande parte dessa radiação está no espaço. Também está presente na Terra, apesar de a camada de ozônio da atmosfera ao redor da Terra bloquear a maior parte dela.

Radiação eletromagnética e a atmosfera

A atmosfera terrestre permite apenas a passagem de radiação eletromagnética em uma determinada frequência. A maioria dos raios gama, raios X, luz ultravioleta, alguma radiação infravermelha e longas ondas de rádio são bloqueadas pela atmosfera terrestre. A atmosfera os absorve e não os deixa passar. Algumas ondas eletromagnéticas, em particular a radiação de ondas curtas, são refletidas na ionosfera. Todas as outras radiações atingem a superfície da Terra. Há mais radiação nas camadas superiores da atmosfera, ou seja, mais distantes da superfície da Terra, do que nas camadas inferiores. Portanto, quanto mais alto você sobe, mais perigoso é para os organismos vivos estarem lá sem trajes de proteção.

A atmosfera permite que uma pequena quantidade de luz ultravioleta chegue à Terra e é prejudicial à pele. É por causa dos raios ultravioleta que as pessoas ficam queimadas de sol e podem até ter câncer de pele. Por outro lado, alguns raios transmitidos pela atmosfera são benéficos. Por exemplo, os raios infravermelhos que atingem a superfície da Terra são usados ​​​​na astronomia - os telescópios infravermelhos monitoram os raios infravermelhos emitidos por objetos astronômicos. Quanto mais alto você estiver da superfície da Terra, mais radiação infravermelha haverá, e é por isso que os telescópios são frequentemente instalados no topo de montanhas e em outros lugares altos. Às vezes eles são enviados ao espaço para melhorar a visibilidade dos raios infravermelhos.

Relação entre frequência e comprimento de onda

Frequência e comprimento de onda são inversamente proporcionais entre si. Isto significa que à medida que o comprimento de onda aumenta, a frequência diminui e vice-versa. É fácil imaginar: se a frequência de oscilação do processo ondulatório for alta, então o tempo entre as oscilações é muito mais curto do que para ondas cuja frequência de oscilação é menor. Se você imaginar uma onda em um gráfico, a distância entre seus picos será menor, quanto mais oscilações ela fizer em um determinado período de tempo.

Para determinar a velocidade de propagação de uma onda em um meio, é necessário multiplicar a frequência da onda pelo seu comprimento. As ondas eletromagnéticas no vácuo viajam sempre na mesma velocidade. Essa velocidade é conhecida como velocidade da luz. É igual a 299 792 458 metros por segundo.

Luz

A luz visível são ondas eletromagnéticas com frequência e comprimento de onda que determinam sua cor.

Comprimento de onda e cor

O comprimento de onda mais curto da luz visível é 380 nanômetros. É a cor violeta, seguida do azul e do ciano, depois do verde, do amarelo, do laranja e por fim do vermelho. A luz branca consiste em todas as cores ao mesmo tempo, ou seja, os objetos brancos refletem todas as cores. Isso pode ser visto usando um prisma. A luz que entra é refratada e organizada em uma faixa de cores na mesma sequência de um arco-íris. Essa sequência vai das cores com comprimento de onda mais curto até o mais longo. A dependência da velocidade de propagação da luz em uma substância com o comprimento de onda é chamada de dispersão.

Os arco-íris são formados de maneira semelhante. Gotas de água espalhadas na atmosfera após a chuva se comportam como um prisma e refratam cada onda. As cores do arco-íris são tão importantes que muitas línguas possuem mnemônicos, ou seja, uma técnica para lembrar as cores do arco-íris que é tão simples que até as crianças conseguem lembrá-las. Muitas crianças que falam russo sabem que “todo caçador quer saber onde está o faisão”. Algumas pessoas criam seus próprios mnemônicos, e este é um exercício particularmente útil para as crianças, pois ao criarem seu próprio método para lembrar as cores do arco-íris, elas se lembrarão delas mais rapidamente.

A luz à qual o olho humano é mais sensível é a verde, com comprimento de onda de 555 nm em ambientes claros e 505 nm no crepúsculo e na escuridão. Nem todos os animais conseguem distinguir cores. Os gatos, por exemplo, não desenvolveram visão de cores. Por outro lado, alguns animais veem as cores muito melhor que os humanos. Por exemplo, algumas espécies veem luz ultravioleta e infravermelha.

Reflexo da luz

A cor de um objeto é determinada pelo comprimento de onda da luz refletida em sua superfície. Os objetos brancos refletem todas as ondas do espectro visível, enquanto os objetos pretos, ao contrário, absorvem todas as ondas e não refletem nada.

Um dos materiais naturais com alto coeficiente de dispersão é o diamante. Os diamantes devidamente processados ​​refletem a luz das faces externa e interna, refratando-a, assim como um prisma. É importante que a maior parte desta luz seja reflectida para cima, em direcção ao olho, e não, por exemplo, para baixo, no interior da moldura, onde não é visível. Devido à sua alta dispersão, os diamantes brilham lindamente ao sol e sob luz artificial. O vidro cortado da mesma forma que um diamante também brilha, mas não tanto. Isso porque, devido à sua composição química, os diamantes refletem a luz muito melhor que o vidro. Os ângulos usados ​​no corte de diamantes são de extrema importância porque ângulos muito agudos ou muito obtusos impedem que a luz seja refletida nas paredes internas ou refletem a luz no cenário, conforme mostrado na ilustração.

Espectroscopia

A análise espectral ou espectroscopia às vezes é usada para determinar a composição química de uma substância. Este método é especialmente bom se a análise química de uma substância não puder ser realizada trabalhando diretamente com ela, por exemplo, ao determinar a composição química das estrelas. Sabendo que radiação eletromagnética um corpo absorve, pode-se determinar em que consiste. A espectroscopia de absorção, que é um dos ramos da espectroscopia, determina qual radiação é absorvida pelo corpo. Tal análise pode ser feita à distância, por isso é frequentemente utilizada em astronomia, bem como no trabalho com substâncias tóxicas e perigosas.

Determinando a presença de radiação eletromagnética

A luz visível, como toda radiação eletromagnética, é energia. Quanto mais energia é emitida, mais fácil é medir esta radiação. A quantidade de energia emitida diminui à medida que o comprimento de onda aumenta. A visão é possível justamente porque pessoas e animais reconhecem essa energia e sentem a diferença entre radiações com comprimentos de onda diferentes. A radiação eletromagnética de diferentes comprimentos é percebida pelo olho como cores diferentes. Não só os olhos dos animais e das pessoas funcionam de acordo com este princípio, mas também as tecnologias criadas pelas pessoas para processar a radiação eletromagnética.

Luz visível

Pessoas e animais veem uma ampla gama de radiação eletromagnética. A maioria das pessoas e dos animais, por exemplo, reage a luz visível, e alguns animais também respondem aos raios ultravioleta e infravermelho. A capacidade de distinguir cores não está presente em todos os animais – alguns apenas veem a diferença entre superfícies claras e escuras. Nosso cérebro determina a cor desta forma: fótons de radiação eletromagnética entram no olho na retina e, passando por ela, excitam os cones, os fotorreceptores do olho. Como resultado, um sinal é transmitido através do sistema nervoso até o cérebro. Além dos cones, os olhos também possuem outros fotorreceptores, bastonetes, mas não conseguem distinguir cores. Seu objetivo é determinar o brilho e a intensidade da luz.

Geralmente existem vários tipos de cones nos olhos. Os humanos têm três tipos, cada um dos quais absorve fótons de luz em determinados comprimentos de onda. Quando são absorvidos, ocorre reação química, como resultado dos impulsos nervosos com informações sobre o comprimento de onda entram no cérebro. Esses sinais são processados ​​pelo córtex visual do cérebro. Esta é a área do cérebro responsável pela percepção do som. Cada tipo de cone é responsável apenas por comprimentos de onda de um determinado comprimento, portanto, para obter uma imagem completa da cor, as informações recebidas de todos os cones são somadas.

Alguns animais têm ainda mais tipos de cones do que os humanos. Por exemplo, algumas espécies de peixes e pássaros possuem de quatro a cinco tipos. Curiosamente, as fêmeas de alguns animais têm mais tipos de cones do que os machos. Algumas aves, como as gaivotas, que capturam presas dentro ou na superfície da água, apresentam gotículas de óleo amarelas ou vermelhas dentro de seus cones que funcionam como filtro. Isso os ajuda a ver mais cores. Os olhos dos répteis são desenhados de maneira semelhante.

Luz infravermelha

As cobras, ao contrário dos humanos, não possuem apenas receptores visuais, mas também órgãos sensoriais que respondem a radiação infravermelha. Eles absorvem a energia dos raios infravermelhos, ou seja, reagem ao calor. Alguns dispositivos, como os dispositivos de visão noturna, também respondem ao calor gerado pelo emissor infravermelho. Tais dispositivos são utilizados pelos militares, bem como para garantir a segurança das instalações e do território. Os animais que veem luz infravermelha e os dispositivos que podem reconhecê-la veem mais do que apenas objetos que estão em seu campo de visão. no momento, mas também vestígios de objetos, animais ou pessoas que estiveram lá antes, se não tiver passado muito tempo. Por exemplo, as cobras podem ver se roedores cavaram um buraco no chão, e os policiais que usam dispositivos de visão noturna podem ver se evidências de um crime, como dinheiro, drogas ou qualquer outra coisa, foram recentemente escondidas no chão. . Dispositivos para registrar a radiação infravermelha são usados ​​​​em telescópios, bem como para verificar se há vazamentos em recipientes e câmeras. Com a ajuda deles, a localização do vazamento de calor pode ser vista claramente. Na medicina, imagens de luz infravermelha são usadas para fins diagnósticos. Na história da arte - para determinar o que está representado sob a camada superior de tinta. Dispositivos de visão noturna são usados ​​para proteger as instalações.

Luz ultravioleta

Alguns peixes veem luz ultravioleta. Seus olhos contêm pigmento sensível aos raios ultravioleta. A pele dos peixes contém áreas que refletem a luz ultravioleta, invisível aos humanos e outros animais – que é frequentemente usada no reino animal para marcar o sexo dos animais, bem como para fins sociais. Alguns pássaros também veem luz ultravioleta. Essa habilidade é especialmente importante durante a época de acasalamento, quando os pássaros procuram parceiros em potencial. As superfícies de algumas plantas também refletem bem a luz ultravioleta, e a capacidade de vê-la ajuda a encontrar alimento. Além de peixes e pássaros, alguns répteis veem luz ultravioleta, como tartarugas, lagartos e iguanas verdes (ilustrado).

O olho humano, assim como os olhos dos animais, absorve a luz ultravioleta, mas não consegue processá-la. Em humanos, destrói células do olho, especialmente da córnea e do cristalino. Isso, por sua vez, causa diversas doenças e até cegueira. Embora a luz ultravioleta seja prejudicial à visão, humanos e animais precisam de pequenas quantidades para produzir vitamina D. A radiação ultravioleta, como a infravermelha, é usada em muitas indústrias, por exemplo, na medicina para desinfecção, na astronomia para observação de estrelas e outros objetos e em química para solidificar substâncias líquidas, bem como para visualização, ou seja, para criar diagramas de distribuição de substâncias em um determinado espaço. Com a ajuda da luz ultravioleta, notas e passes falsificados são detectados se contiverem caracteres impressos com tinta especial que possa ser reconhecida por meio da luz ultravioleta. No caso de falsificação de documento, a lâmpada ultravioleta nem sempre ajuda, pois os criminosos às vezes utilizam um documento real e substituem nele uma fotografia ou outra informação, marcando assim para lâmpadas ultravioletas restos. Existem também muitos outros usos para a luz ultravioleta.

Daltonismo

Devido a defeitos de visão, algumas pessoas não conseguem distinguir as cores. Esse problema é chamado de daltonismo ou daltonismo, em homenagem à pessoa que descreveu pela primeira vez essa característica da visão. Às vezes, as pessoas só não veem as cores em um determinado comprimento de onda e, às vezes, nem veem as cores. Freqüentemente, a causa são fotorreceptores subdesenvolvidos ou danificados, mas em alguns casos o problema é dano às vias neurais, como o córtex visual, onde as informações de cores são processadas. Em muitos casos, esta condição cria transtornos e problemas para pessoas e animais, mas às vezes a incapacidade de distinguir cores, pelo contrário, é uma vantagem. Isto é confirmado pelo fato de que, apesar de muitos anos de evolução, muitos animais não desenvolveram visão colorida. Pessoas e animais daltônicos podem, por exemplo, ver claramente a camuflagem de outros animais.

Apesar dos benefícios do daltonismo, ele é considerado um problema na sociedade, e algumas profissões são fechadas para pessoas com daltonismo. Geralmente, eles não conseguem obter direitos totais para pilotar uma aeronave sem restrições. Em muitos países, estas pessoas também têm restrições à sua carta de condução e, em alguns casos, não conseguem obter qualquer carta. Portanto, nem sempre conseguem encontrar um emprego onde precisem dirigir um carro, um avião e outros veículos. Eles também têm dificuldade em encontrar empregos onde a capacidade de identificar e usar cores seja importante. Por exemplo, têm dificuldade em tornarem-se designers ou em trabalhar num ambiente onde a cor é usada como sinal (por exemplo, de perigo).

Estão em andamento trabalhos para criar condições mais favoráveis ​​para pessoas com daltonismo. Por exemplo, existem tabelas em que as cores correspondem aos sinais e, em alguns países, esses sinais são utilizados em instituições e locais públicos juntamente com a cor. Alguns designers não usam ou limitam o uso de cores para transmitir informações importantes em suas obras. Em vez de, ou junto com, a cor, eles usam brilho, texto e outros meios de destacar informações para que mesmo pessoas daltônicas possam receber plenamente a informação que o designer está transmitindo. Na maioria dos casos, as pessoas com daltonismo não conseguem distinguir entre vermelho e verde, por isso os designers às vezes substituem a combinação de “vermelho = perigo, verde = ok” por vermelho e azul. Maioria sistemas operacionais Eles também permitem ajustar as cores para que pessoas com daltonismo possam ver tudo.

Cor na visão de máquina

A visão computacional em cores é um ramo da inteligência artificial em rápido crescimento. Até recentemente, a maior parte do trabalho nesta área era feita com imagens monocromáticas, mas agora cada vez mais laboratórios científicos trabalham com cores. Alguns algoritmos para trabalhar com imagens monocromáticas também são usados ​​para processar imagens coloridas.

Aplicativo

A visão computacional é usada em vários setores, como controle de robôs, carros autônomos e veículos aéreos não tripulados. É útil na área de segurança, por exemplo, para identificar pessoas e objetos a partir de fotografias, para pesquisar bases de dados, para rastrear o movimento de objetos em função de sua cor, e assim por diante. Determinar a localização de objetos em movimento permite que um computador determine a direção em que uma pessoa está olhando ou rastreie o movimento de carros, pessoas, mãos e outros objetos.

Para identificar corretamente objetos desconhecidos, é importante conhecer sua forma e outras propriedades, mas informações sobre cores não são tão importantes. Ao trabalhar com objetos familiares, a cor, ao contrário, ajuda a reconhecê-los mais rapidamente. Trabalhar com cores também é conveniente porque as informações sobre cores podem ser obtidas mesmo em imagens de baixa resolução. Reconhecer a forma de um objeto, em oposição à sua cor, requer alta resolução. Trabalhar com cores em vez da forma de um objeto permite reduzir o tempo de processamento da imagem e usa menos recursos de computador. A cor ajuda a reconhecer objetos do mesmo formato e também pode ser usada como sinal ou sinal (por exemplo, vermelho é um sinal de perigo). Neste caso, você não precisa reconhecer a forma deste sinal ou o texto escrito nele. Existem muitos exemplos interessantes do uso da visão mecânica colorida no site do YouTube.

Processando informações de cores

As fotos que o computador processa são carregadas pelos usuários ou tiradas pela câmera embutida. O processo de fotografia digital e filmagem de vídeo está bem dominado, mas o processamento dessas imagens, principalmente em cores, está associado a muitas dificuldades, muitas das quais ainda não foram resolvidas. Isso se deve ao fato de que a visão colorida em humanos e animais é muito complexa e criar visão computacional como a visão humana não é fácil. A visão, assim como a audição, baseia-se na adaptação ao ambiente. A percepção do som depende não só da frequência, pressão sonora e duração do som, mas também da presença ou ausência de outros sons no ambiente. O mesmo acontece com a visão - a percepção da cor depende não apenas da frequência e do comprimento de onda, mas também das características do ambiente. Por exemplo, as cores dos objetos circundantes afetam a nossa percepção das cores.

Do ponto de vista evolutivo, tal adaptação é necessária para nos ajudar a habituar-nos ao ambiente e a deixar de prestar atenção a elementos insignificantes, e a direcionar toda a nossa atenção para o que está a mudar no ambiente. Isso é necessário para perceber mais facilmente os predadores e encontrar comida. Às vezes ocorrem ilusões de ótica devido a essa adaptação. Por exemplo, dependendo da cor dos objetos circundantes, percebemos a cor de dois objetos de forma diferente, mesmo quando refletem luz com o mesmo comprimento de onda. A ilustração mostra um exemplo dessa ilusão de ótica. O quadrado marrom na parte superior da imagem (segunda linha, segunda coluna) parece mais claro que o quadrado marrom na parte inferior da imagem (quinta linha, segunda coluna). Na verdade, suas cores são iguais. Mesmo sabendo disso, ainda os percebemos como cores diferentes. Como nossa percepção das cores é tão complexa, é difícil para os programadores descrever todas essas nuances em algoritmos de visão computacional. Apesar destas dificuldades, já conseguimos muito nesta área.

Os artigos do Unit Converter foram editados e ilustrados por Anatoly Zolotkov

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1 gigahertz [GHz] = 1000000000 hertz [Hz]

Valor inicial

Valor convertido

hertz exahertz petahertz terahertz gigahertz megahertz quilohertz hectohertz dekahertz decihertz centihertz milihertz microhertz nanohertz picohertz femtohertz attohertz ciclos por segundo comprimento de onda em exames comprimento de onda em petametros comprimento de onda em terametros comprimento de onda em gigametros comprimento de onda em quilômetros comprimento de onda em quilômetros comprimento de onda em hectômetros ondas em decâmetros comprimento de onda em metros comprimento de onda em decímetros comprimento de onda em centímetros comprimento de onda em milímetros comprimento de onda em micrômetros comprimento de onda Compton de um elétron comprimento de onda Compton de um próton comprimento de onda Compton de um nêutron rotações por segundo rotações por minuto rotações por hora rotações por dia

Mais sobre frequência e comprimento de onda

informações gerais

Freqüência

Frequência é uma quantidade que mede a frequência com que um determinado processo periódico é repetido. Na física, a frequência é usada para descrever as propriedades dos processos ondulatórios. A frequência da onda é o número de ciclos completos do processo de onda por unidade de tempo. A unidade SI de frequência é hertz (Hz). Um hertz é igual a uma vibração por segundo.

Comprimento de onda

Existem muitos tipos diferentes de ondas na natureza, desde ondas marítimas impulsionadas pelo vento até ondas eletromagnéticas. As propriedades das ondas eletromagnéticas dependem do comprimento de onda. Essas ondas são divididas em vários tipos:

• Raios gama com comprimentos de onda de até 0,01 nanômetros (nm).
• raios X com comprimento de onda - de 0,01 nm a 10 nm.
• Ondas faixa ultravioleta, que têm comprimento de 10 a 380 nm. Eles são invisíveis ao olho humano.
• Luz em parte visível do espectro com comprimento de onda de 380–700 nm.
• Invisível para as pessoas radiação infravermelha com comprimentos de onda de 700 nm a 1 milímetro.
• As ondas infravermelhas são seguidas por microondas, com comprimentos de onda de 1 milímetro a 1 metro.
• O mais longo - ondas de rádio. Seu comprimento começa em 1 metro.

Este artigo é sobre radiação eletromagnética e especialmente luz. Nele discutiremos como o comprimento de onda e a frequência afetam a luz, incluindo o espectro visível, a radiação ultravioleta e infravermelha.

Radiação eletromagnética

A radiação eletromagnética é energia cujas propriedades são semelhantes às das ondas e das partículas. Esse recurso é chamado de dualidade onda-partícula. As ondas eletromagnéticas consistem em uma onda magnética e uma onda elétrica perpendicular a ela.

A energia da radiação eletromagnética é o resultado do movimento de partículas chamadas fótons. Quanto maior a frequência da radiação, mais ativas elas são e mais danos podem causar às células e tecidos dos organismos vivos. Isso acontece porque quanto maior a frequência da radiação, mais energia ela carrega. Maior energia permite-lhes alterar a estrutura molecular das substâncias sobre as quais atuam. É por isso que a radiação ultravioleta, os raios X e a radiação gama são tão prejudiciais aos animais e às plantas. Uma grande parte dessa radiação está no espaço. Também está presente na Terra, apesar de a camada de ozônio da atmosfera ao redor da Terra bloquear a maior parte dela.

Radiação eletromagnética e a atmosfera

A atmosfera terrestre permite apenas a passagem de radiação eletromagnética em uma determinada frequência. A maioria dos raios gama, raios X, luz ultravioleta, alguma radiação infravermelha e longas ondas de rádio são bloqueadas pela atmosfera terrestre. A atmosfera os absorve e não os deixa passar. Algumas ondas eletromagnéticas, em particular a radiação de ondas curtas, são refletidas na ionosfera. Todas as outras radiações atingem a superfície da Terra. Há mais radiação nas camadas superiores da atmosfera, ou seja, mais distantes da superfície da Terra, do que nas camadas inferiores. Portanto, quanto mais alto você sobe, mais perigoso é para os organismos vivos estarem lá sem trajes de proteção.

A atmosfera permite que uma pequena quantidade de luz ultravioleta chegue à Terra e é prejudicial à pele. É por causa dos raios ultravioleta que as pessoas ficam queimadas de sol e podem até ter câncer de pele. Por outro lado, alguns raios transmitidos pela atmosfera são benéficos. Por exemplo, os raios infravermelhos que atingem a superfície da Terra são usados ​​​​na astronomia - os telescópios infravermelhos monitoram os raios infravermelhos emitidos por objetos astronômicos. Quanto mais alto você estiver da superfície da Terra, mais radiação infravermelha haverá, e é por isso que os telescópios são frequentemente instalados no topo de montanhas e em outros lugares altos. Às vezes eles são enviados ao espaço para melhorar a visibilidade dos raios infravermelhos.

Relação entre frequência e comprimento de onda

Frequência e comprimento de onda são inversamente proporcionais entre si. Isto significa que à medida que o comprimento de onda aumenta, a frequência diminui e vice-versa. É fácil imaginar: se a frequência de oscilação do processo ondulatório for alta, então o tempo entre as oscilações é muito mais curto do que para ondas cuja frequência de oscilação é menor. Se você imaginar uma onda em um gráfico, a distância entre seus picos será menor, quanto mais oscilações ela fizer em um determinado período de tempo.

Para determinar a velocidade de propagação de uma onda em um meio, é necessário multiplicar a frequência da onda pelo seu comprimento. As ondas eletromagnéticas no vácuo viajam sempre na mesma velocidade. Essa velocidade é conhecida como velocidade da luz. É igual a 299 792 458 metros por segundo.

Luz

A luz visível são ondas eletromagnéticas com frequência e comprimento de onda que determinam sua cor.

Comprimento de onda e cor

O comprimento de onda mais curto da luz visível é 380 nanômetros. É a cor violeta, seguida do azul e do ciano, depois do verde, do amarelo, do laranja e por fim do vermelho. A luz branca consiste em todas as cores ao mesmo tempo, ou seja, os objetos brancos refletem todas as cores. Isso pode ser visto usando um prisma. A luz que entra é refratada e organizada em uma faixa de cores na mesma sequência de um arco-íris. Essa sequência vai das cores com comprimento de onda mais curto até o mais longo. A dependência da velocidade de propagação da luz em uma substância com o comprimento de onda é chamada de dispersão.

Os arco-íris são formados de maneira semelhante. Gotas de água espalhadas na atmosfera após a chuva se comportam como um prisma e refratam cada onda. As cores do arco-íris são tão importantes que muitas línguas possuem mnemônicos, ou seja, uma técnica para lembrar as cores do arco-íris que é tão simples que até as crianças conseguem lembrá-las. Muitas crianças que falam russo sabem que “todo caçador quer saber onde está o faisão”. Algumas pessoas criam seus próprios mnemônicos, e este é um exercício particularmente útil para as crianças, pois ao criarem seu próprio método para lembrar as cores do arco-íris, elas se lembrarão delas mais rapidamente.

A luz à qual o olho humano é mais sensível é a verde, com comprimento de onda de 555 nm em ambientes claros e 505 nm no crepúsculo e na escuridão. Nem todos os animais conseguem distinguir cores. Os gatos, por exemplo, não desenvolveram visão de cores. Por outro lado, alguns animais veem as cores muito melhor que os humanos. Por exemplo, algumas espécies veem luz ultravioleta e infravermelha.

Reflexo da luz

A cor de um objeto é determinada pelo comprimento de onda da luz refletida em sua superfície. Os objetos brancos refletem todas as ondas do espectro visível, enquanto os objetos pretos, ao contrário, absorvem todas as ondas e não refletem nada.

Um dos materiais naturais com alto coeficiente de dispersão é o diamante. Os diamantes devidamente processados ​​refletem a luz das faces externa e interna, refratando-a, assim como um prisma. É importante que a maior parte desta luz seja reflectida para cima, em direcção ao olho, e não, por exemplo, para baixo, no interior da moldura, onde não é visível. Devido à sua alta dispersão, os diamantes brilham lindamente ao sol e sob luz artificial. O vidro cortado da mesma forma que um diamante também brilha, mas não tanto. Isso porque, devido à sua composição química, os diamantes refletem a luz muito melhor que o vidro. Os ângulos usados ​​no corte de diamantes são de extrema importância porque ângulos muito agudos ou muito obtusos impedem que a luz seja refletida nas paredes internas ou refletem a luz no cenário, conforme mostrado na ilustração.

Espectroscopia

A análise espectral ou espectroscopia às vezes é usada para determinar a composição química de uma substância. Este método é especialmente bom se a análise química de uma substância não puder ser realizada trabalhando diretamente com ela, por exemplo, ao determinar a composição química das estrelas. Sabendo que radiação eletromagnética um corpo absorve, pode-se determinar em que consiste. A espectroscopia de absorção, que é um dos ramos da espectroscopia, determina qual radiação é absorvida pelo corpo. Tal análise pode ser feita à distância, por isso é frequentemente utilizada em astronomia, bem como no trabalho com substâncias tóxicas e perigosas.

Determinando a presença de radiação eletromagnética

A luz visível, como toda radiação eletromagnética, é energia. Quanto mais energia é emitida, mais fácil é medir esta radiação. A quantidade de energia emitida diminui à medida que o comprimento de onda aumenta. A visão é possível justamente porque pessoas e animais reconhecem essa energia e sentem a diferença entre radiações com comprimentos de onda diferentes. A radiação eletromagnética de diferentes comprimentos é percebida pelo olho como cores diferentes. Não só os olhos dos animais e das pessoas funcionam de acordo com este princípio, mas também as tecnologias criadas pelas pessoas para processar a radiação eletromagnética.

Luz visível

Pessoas e animais veem uma ampla gama de radiação eletromagnética. A maioria das pessoas e dos animais, por exemplo, reage a luz visível, e alguns animais também respondem aos raios ultravioleta e infravermelho. A capacidade de distinguir cores não está presente em todos os animais – alguns apenas veem a diferença entre superfícies claras e escuras. Nosso cérebro determina a cor desta forma: fótons de radiação eletromagnética entram no olho na retina e, passando por ela, excitam os cones, os fotorreceptores do olho. Como resultado, um sinal é transmitido através do sistema nervoso até o cérebro. Além dos cones, os olhos também possuem outros fotorreceptores, bastonetes, mas não conseguem distinguir cores. Seu objetivo é determinar o brilho e a intensidade da luz.

Geralmente existem vários tipos de cones nos olhos. Os humanos têm três tipos, cada um dos quais absorve fótons de luz em determinados comprimentos de onda. Quando são absorvidos, ocorre uma reação química, como resultado da qual impulsos nervosos com informações sobre o comprimento de onda são enviados ao cérebro. Esses sinais são processados ​​pelo córtex visual do cérebro. Esta é a área do cérebro responsável pela percepção do som. Cada tipo de cone é responsável apenas por comprimentos de onda de um determinado comprimento, portanto, para obter uma imagem completa da cor, as informações recebidas de todos os cones são somadas.

Alguns animais têm ainda mais tipos de cones do que os humanos. Por exemplo, algumas espécies de peixes e pássaros possuem de quatro a cinco tipos. Curiosamente, as fêmeas de alguns animais têm mais tipos de cones do que os machos. Algumas aves, como as gaivotas, que capturam presas dentro ou na superfície da água, apresentam gotículas de óleo amarelas ou vermelhas dentro de seus cones que funcionam como filtro. Isso os ajuda a ver mais cores. Os olhos dos répteis são desenhados de maneira semelhante.

Luz infravermelha

As cobras, ao contrário dos humanos, não possuem apenas receptores visuais, mas também órgãos sensoriais que respondem a radiação infravermelha. Eles absorvem a energia dos raios infravermelhos, ou seja, reagem ao calor. Alguns dispositivos, como os dispositivos de visão noturna, também respondem ao calor gerado pelo emissor infravermelho. Tais dispositivos são utilizados pelos militares, bem como para garantir a segurança das instalações e do território. Animais que veem luz infravermelha e dispositivos que podem reconhecê-la veem não apenas objetos que estão em seu campo de visão no momento, mas também vestígios de objetos, animais ou pessoas que estavam lá antes, se não tiver passado muito tempo. . muito tempo. Por exemplo, as cobras podem ver se roedores cavaram um buraco no chão, e os policiais que usam dispositivos de visão noturna podem ver se evidências de um crime, como dinheiro, drogas ou qualquer outra coisa, foram recentemente escondidas no chão. . Dispositivos para registrar a radiação infravermelha são usados ​​​​em telescópios, bem como para verificar se há vazamentos em recipientes e câmeras. Com a ajuda deles, a localização do vazamento de calor pode ser vista claramente. Na medicina, imagens de luz infravermelha são usadas para fins diagnósticos. Na história da arte - para determinar o que está representado sob a camada superior de tinta. Dispositivos de visão noturna são usados ​​para proteger as instalações.

Luz ultravioleta

Alguns peixes veem luz ultravioleta. Seus olhos contêm pigmento sensível aos raios ultravioleta. A pele dos peixes contém áreas que refletem a luz ultravioleta, invisível aos humanos e outros animais – que é frequentemente usada no reino animal para marcar o sexo dos animais, bem como para fins sociais. Alguns pássaros também veem luz ultravioleta. Essa habilidade é especialmente importante durante a época de acasalamento, quando os pássaros procuram parceiros em potencial. As superfícies de algumas plantas também refletem bem a luz ultravioleta, e a capacidade de vê-la ajuda a encontrar alimento. Além de peixes e pássaros, alguns répteis veem luz ultravioleta, como tartarugas, lagartos e iguanas verdes (ilustrado).

O olho humano, assim como os olhos dos animais, absorve a luz ultravioleta, mas não consegue processá-la. Em humanos, destrói células do olho, especialmente da córnea e do cristalino. Isso, por sua vez, causa diversas doenças e até cegueira. Embora a luz ultravioleta seja prejudicial à visão, humanos e animais precisam de pequenas quantidades para produzir vitamina D. A radiação ultravioleta, como a infravermelha, é usada em muitas indústrias, por exemplo, na medicina para desinfecção, na astronomia para observação de estrelas e outros objetos e em química para solidificar substâncias líquidas, bem como para visualização, ou seja, para criar diagramas de distribuição de substâncias em um determinado espaço. Com a ajuda da luz ultravioleta, notas e passes falsificados são detectados se contiverem caracteres impressos com tinta especial que possa ser reconhecida por meio da luz ultravioleta. No caso de falsificação de documento, a lâmpada UV nem sempre ajuda, pois os criminosos às vezes utilizam o documento real e substituem a foto ou outra informação contida nele, para que a marcação da lâmpada UV permaneça. Existem também muitos outros usos para a luz ultravioleta.

Daltonismo

Devido a defeitos de visão, algumas pessoas não conseguem distinguir as cores. Esse problema é chamado de daltonismo ou daltonismo, em homenagem à pessoa que descreveu pela primeira vez essa característica da visão. Às vezes, as pessoas só não veem as cores em um determinado comprimento de onda e, às vezes, nem veem as cores. Freqüentemente, a causa são fotorreceptores subdesenvolvidos ou danificados, mas em alguns casos o problema é dano às vias neurais, como o córtex visual, onde as informações de cores são processadas. Em muitos casos, esta condição cria transtornos e problemas para pessoas e animais, mas às vezes a incapacidade de distinguir cores, pelo contrário, é uma vantagem. Isto é confirmado pelo fato de que, apesar de muitos anos de evolução, muitos animais não desenvolveram visão colorida. Pessoas e animais daltônicos podem, por exemplo, ver claramente a camuflagem de outros animais.

Apesar dos benefícios do daltonismo, ele é considerado um problema na sociedade, e algumas profissões são fechadas para pessoas com daltonismo. Geralmente, eles não conseguem obter direitos totais para pilotar uma aeronave sem restrições. Em muitos países, estas pessoas também têm restrições à sua carta de condução e, em alguns casos, não conseguem obter qualquer carta. Portanto, nem sempre conseguem encontrar um emprego onde necessitem dirigir carro, avião ou outros veículos. Eles também têm dificuldade em encontrar empregos onde a capacidade de identificar e usar cores seja importante. Por exemplo, têm dificuldade em tornarem-se designers ou em trabalhar num ambiente onde a cor é usada como sinal (por exemplo, de perigo).

Estão em andamento trabalhos para criar condições mais favoráveis ​​para pessoas com daltonismo. Por exemplo, existem tabelas em que as cores correspondem aos sinais e, em alguns países, esses sinais são utilizados em instituições e locais públicos juntamente com a cor. Alguns designers não utilizam ou limitam o uso da cor para transmitir informações importantes em seu trabalho. Em vez de, ou junto com, a cor, eles usam brilho, texto e outros meios de destacar informações para que mesmo pessoas daltônicas possam receber plenamente a informação que o designer está transmitindo. Na maioria dos casos, as pessoas com daltonismo não conseguem distinguir entre vermelho e verde, por isso os designers às vezes substituem a combinação de “vermelho = perigo, verde = ok” por vermelho e azul. A maioria dos sistemas operacionais também permite ajustar as cores para que pessoas com daltonismo possam ver tudo.

Cor na visão de máquina

A visão computacional em cores é um ramo da inteligência artificial em rápido crescimento. Até recentemente, a maior parte do trabalho nesta área era feita com imagens monocromáticas, mas agora cada vez mais laboratórios científicos trabalham com cores. Alguns algoritmos para trabalhar com imagens monocromáticas também são usados ​​para processar imagens coloridas.

Aplicativo

A visão computacional é usada em vários setores, como controle de robôs, carros autônomos e veículos aéreos não tripulados. É útil na área de segurança, por exemplo, para identificar pessoas e objetos a partir de fotografias, para pesquisar bases de dados, para rastrear o movimento de objetos em função de sua cor, e assim por diante. Determinar a localização de objetos em movimento permite que um computador determine a direção em que uma pessoa está olhando ou rastreie o movimento de carros, pessoas, mãos e outros objetos.

Para identificar corretamente objetos desconhecidos, é importante conhecer sua forma e outras propriedades, mas informações sobre cores não são tão importantes. Ao trabalhar com objetos familiares, a cor, ao contrário, ajuda a reconhecê-los mais rapidamente. Trabalhar com cores também é conveniente porque as informações sobre cores podem ser obtidas mesmo em imagens de baixa resolução. Reconhecer a forma de um objeto, em oposição à sua cor, requer alta resolução. Trabalhar com cores em vez da forma de um objeto reduz o tempo de processamento de imagens e utiliza menos recursos do computador. A cor ajuda a reconhecer objetos do mesmo formato e também pode ser usada como sinal ou sinal (por exemplo, vermelho é um sinal de perigo). Neste caso, você não precisa reconhecer a forma deste sinal ou o texto escrito nele. Existem muitos exemplos interessantes do uso da visão mecânica colorida no site do YouTube.

Processando informações de cores

As fotos que o computador processa são carregadas pelos usuários ou tiradas pela câmera embutida. O processo de fotografia digital e filmagem de vídeo está bem dominado, mas o processamento dessas imagens, principalmente em cores, está associado a muitas dificuldades, muitas das quais ainda não foram resolvidas. Isso se deve ao fato de que a visão colorida em humanos e animais é muito complexa e criar visão computacional como a visão humana não é fácil. A visão, assim como a audição, baseia-se na adaptação ao ambiente. A percepção do som depende não só da frequência, pressão sonora e duração do som, mas também da presença ou ausência de outros sons no ambiente. O mesmo acontece com a visão - a percepção da cor depende não apenas da frequência e do comprimento de onda, mas também das características do ambiente. Por exemplo, as cores dos objetos circundantes afetam a nossa percepção das cores.

Do ponto de vista evolutivo, tal adaptação é necessária para nos ajudar a habituar-nos ao ambiente e a deixar de prestar atenção a elementos insignificantes, e a direcionar toda a nossa atenção para o que está a mudar no ambiente. Isso é necessário para perceber mais facilmente os predadores e encontrar comida. Às vezes ocorrem ilusões de ótica devido a essa adaptação. Por exemplo, dependendo da cor dos objetos circundantes, percebemos a cor de dois objetos de forma diferente, mesmo quando refletem luz com o mesmo comprimento de onda. A ilustração mostra um exemplo dessa ilusão de ótica. O quadrado marrom na parte superior da imagem (segunda linha, segunda coluna) parece mais claro que o quadrado marrom na parte inferior da imagem (quinta linha, segunda coluna). Na verdade, suas cores são iguais. Mesmo sabendo disso, ainda os percebemos como cores diferentes. Como nossa percepção das cores é tão complexa, é difícil para os programadores descrever todas essas nuances em algoritmos de visão computacional. Apesar destas dificuldades, já conseguimos muito nesta área.

Os artigos do Unit Converter foram editados e ilustrados por Anatoly Zolotkov

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Conversor de comprimento e distância Conversor de massa Conversor de medidas de volume de produtos a granel e produtos alimentícios Conversor de área Conversor de volume e unidades de medida em receitas culinárias Conversor de temperatura Conversor de pressão, tensão mecânica, módulo de Young Conversor de energia e trabalho Conversor de potência Conversor de força Conversor de tempo Conversor de velocidade linear Conversor de ângulo plano eficiência térmica e eficiência de combustível Conversor de números em vários sistemas numéricos Conversor de unidades de medida de quantidade de informações Taxas de câmbio Roupas femininas e tamanhos de calçados Roupas masculinas e tamanhos de calçados Conversor de velocidade angular e velocidade de rotação Conversor de aceleração Conversor de aceleração angular Conversor de densidade Conversor de volume específico Conversor de momento de inércia Conversor de momento de força Conversor de torque Conversor de calor específico de combustão (em massa) Conversor de densidade de energia e calor específico de combustão (por volume) Conversor de diferença de temperatura Conversor de coeficiente de expansão térmica Conversor de resistência térmica Conversor de condutividade térmica Conversor de capacidade de calor específico Conversor de exposição energética e radiação térmica Conversor de densidade de fluxo de calor Conversor de coeficiente de transferência de calor Conversor de taxa de fluxo de volume Conversor de taxa de fluxo de massa Conversor de taxa de fluxo molar Conversor de densidade de fluxo de massa Conversor de concentração molar Conversor de concentração de massa em solução Dinâmico (absoluto) conversor de viscosidade Conversor de viscosidade cinemática Conversor de tensão superficial Conversor de permeabilidade de vapor Conversor de densidade de fluxo de vapor de água Conversor de nível de som Conversor de sensibilidade do microfone Conversor de nível de pressão sonora (SPL) Conversor de nível de pressão sonora com referência selecionável Conversor de luminância de pressão Conversor de intensidade luminosa Conversor de iluminação de computação gráfica Conversor de resolução de frequência e Conversor de comprimento de onda Potência de dioptria e distância focal Potência de dioptria e ampliação de lente (×) Conversor de carga elétrica Conversor de densidade de carga linear Conversor de densidade de carga superficial Conversor de densidade de carga volumétrica Conversor de corrente elétrica Conversor de densidade de corrente linear Conversor de densidade de corrente de superfície Conversor de intensidade de campo elétrico Conversor de potencial eletrostático e tensão Conversor de resistência elétrica Conversor de resistividade elétrica Conversor de condutividade elétrica Conversor de condutividade elétrica Conversor de capacitância elétrica Conversor de indutância American Wire Gauge Converter Níveis em dBm (dBm ou dBm), dBV (dBV), watts, etc. unidades Conversor de força magnetomotriz Conversor de força de campo magnético Conversor de fluxo magnético Conversor de indução magnética Radiação. Conversor de taxa de dose absorvida por radiação ionizante Radioatividade. Conversor de decaimento radioativo Radiação. Conversor de dose de exposição Radiação. Conversor de dose absorvida Conversor de prefixo decimal Transferência de dados Conversor de unidades de tipografia e processamento de imagens Conversor de unidades de volume de madeira Cálculo da massa molar D. I. Tabela periódica de elementos químicos de Mendeleev

1 gigahertz [GHz] = 1000000000 hertz [Hz]

Valor inicial

Valor convertido

hertz exahertz petahertz terahertz gigahertz megahertz quilohertz hectohertz dekahertz decihertz centihertz milihertz microhertz nanohertz picohertz femtohertz attohertz ciclos por segundo comprimento de onda em exames comprimento de onda em petametros comprimento de onda em terametros comprimento de onda em gigametros comprimento de onda em quilômetros comprimento de onda em quilômetros comprimento de onda em hectômetros ondas em decâmetros comprimento de onda em metros comprimento de onda em decímetros comprimento de onda em centímetros comprimento de onda em milímetros comprimento de onda em micrômetros comprimento de onda Compton de um elétron comprimento de onda Compton de um próton comprimento de onda Compton de um nêutron rotações por segundo rotações por minuto rotações por hora rotações por dia

Mais sobre frequência e comprimento de onda

informações gerais

Freqüência

Frequência é uma quantidade que mede a frequência com que um determinado processo periódico é repetido. Na física, a frequência é usada para descrever as propriedades dos processos ondulatórios. A frequência da onda é o número de ciclos completos do processo de onda por unidade de tempo. A unidade SI de frequência é hertz (Hz). Um hertz é igual a uma vibração por segundo.

Comprimento de onda

Existem muitos tipos diferentes de ondas na natureza, desde ondas marítimas impulsionadas pelo vento até ondas eletromagnéticas. As propriedades das ondas eletromagnéticas dependem do comprimento de onda. Essas ondas são divididas em vários tipos:

• Raios gama com comprimentos de onda de até 0,01 nanômetros (nm).
• raios X com comprimento de onda - de 0,01 nm a 10 nm.
• Ondas faixa ultravioleta, que têm comprimento de 10 a 380 nm. Eles são invisíveis ao olho humano.
• Luz em parte visível do espectro com comprimento de onda de 380–700 nm.
• Invisível para as pessoas radiação infravermelha com comprimentos de onda de 700 nm a 1 milímetro.
• As ondas infravermelhas são seguidas por microondas, com comprimentos de onda de 1 milímetro a 1 metro.
• O mais longo - ondas de rádio. Seu comprimento começa em 1 metro.

Este artigo é sobre radiação eletromagnética e especialmente luz. Nele discutiremos como o comprimento de onda e a frequência afetam a luz, incluindo o espectro visível, a radiação ultravioleta e infravermelha.

Radiação eletromagnética

A radiação eletromagnética é energia cujas propriedades são semelhantes às das ondas e das partículas. Esse recurso é chamado de dualidade onda-partícula. As ondas eletromagnéticas consistem em uma onda magnética e uma onda elétrica perpendicular a ela.

A energia da radiação eletromagnética é o resultado do movimento de partículas chamadas fótons. Quanto maior a frequência da radiação, mais ativas elas são e mais danos podem causar às células e tecidos dos organismos vivos. Isso acontece porque quanto maior a frequência da radiação, mais energia ela carrega. Maior energia permite-lhes alterar a estrutura molecular das substâncias sobre as quais atuam. É por isso que a radiação ultravioleta, os raios X e a radiação gama são tão prejudiciais aos animais e às plantas. Uma grande parte dessa radiação está no espaço. Também está presente na Terra, apesar de a camada de ozônio da atmosfera ao redor da Terra bloquear a maior parte dela.

Radiação eletromagnética e a atmosfera

A atmosfera terrestre permite apenas a passagem de radiação eletromagnética em uma determinada frequência. A maioria dos raios gama, raios X, luz ultravioleta, alguma radiação infravermelha e longas ondas de rádio são bloqueadas pela atmosfera terrestre. A atmosfera os absorve e não os deixa passar. Algumas ondas eletromagnéticas, em particular a radiação de ondas curtas, são refletidas na ionosfera. Todas as outras radiações atingem a superfície da Terra. Há mais radiação nas camadas superiores da atmosfera, ou seja, mais distantes da superfície da Terra, do que nas camadas inferiores. Portanto, quanto mais alto você sobe, mais perigoso é para os organismos vivos estarem lá sem trajes de proteção.

A atmosfera permite que uma pequena quantidade de luz ultravioleta chegue à Terra e é prejudicial à pele. É por causa dos raios ultravioleta que as pessoas ficam queimadas de sol e podem até ter câncer de pele. Por outro lado, alguns raios transmitidos pela atmosfera são benéficos. Por exemplo, os raios infravermelhos que atingem a superfície da Terra são usados ​​​​na astronomia - os telescópios infravermelhos monitoram os raios infravermelhos emitidos por objetos astronômicos. Quanto mais alto você estiver da superfície da Terra, mais radiação infravermelha haverá, e é por isso que os telescópios são frequentemente instalados no topo de montanhas e em outros lugares altos. Às vezes eles são enviados ao espaço para melhorar a visibilidade dos raios infravermelhos.

Relação entre frequência e comprimento de onda

Frequência e comprimento de onda são inversamente proporcionais entre si. Isto significa que à medida que o comprimento de onda aumenta, a frequência diminui e vice-versa. É fácil imaginar: se a frequência de oscilação do processo ondulatório for alta, então o tempo entre as oscilações é muito mais curto do que para ondas cuja frequência de oscilação é menor. Se você imaginar uma onda em um gráfico, a distância entre seus picos será menor, quanto mais oscilações ela fizer em um determinado período de tempo.

Para determinar a velocidade de propagação de uma onda em um meio, é necessário multiplicar a frequência da onda pelo seu comprimento. As ondas eletromagnéticas no vácuo viajam sempre na mesma velocidade. Essa velocidade é conhecida como velocidade da luz. É igual a 299 792 458 metros por segundo.

Luz

A luz visível são ondas eletromagnéticas com frequência e comprimento de onda que determinam sua cor.

Comprimento de onda e cor

O comprimento de onda mais curto da luz visível é 380 nanômetros. É a cor violeta, seguida do azul e do ciano, depois do verde, do amarelo, do laranja e por fim do vermelho. A luz branca consiste em todas as cores ao mesmo tempo, ou seja, os objetos brancos refletem todas as cores. Isso pode ser visto usando um prisma. A luz que entra é refratada e organizada em uma faixa de cores na mesma sequência de um arco-íris. Essa sequência vai das cores com comprimento de onda mais curto até o mais longo. A dependência da velocidade de propagação da luz em uma substância com o comprimento de onda é chamada de dispersão.

Os arco-íris são formados de maneira semelhante. Gotas de água espalhadas na atmosfera após a chuva se comportam como um prisma e refratam cada onda. As cores do arco-íris são tão importantes que muitas línguas possuem mnemônicos, ou seja, uma técnica para lembrar as cores do arco-íris que é tão simples que até as crianças conseguem lembrá-las. Muitas crianças que falam russo sabem que “todo caçador quer saber onde está o faisão”. Algumas pessoas criam seus próprios mnemônicos, e este é um exercício particularmente útil para as crianças, pois ao criarem seu próprio método para lembrar as cores do arco-íris, elas se lembrarão delas mais rapidamente.

A luz à qual o olho humano é mais sensível é a verde, com comprimento de onda de 555 nm em ambientes claros e 505 nm no crepúsculo e na escuridão. Nem todos os animais conseguem distinguir cores. Os gatos, por exemplo, não desenvolveram visão de cores. Por outro lado, alguns animais veem as cores muito melhor que os humanos. Por exemplo, algumas espécies veem luz ultravioleta e infravermelha.

Reflexo da luz

A cor de um objeto é determinada pelo comprimento de onda da luz refletida em sua superfície. Os objetos brancos refletem todas as ondas do espectro visível, enquanto os objetos pretos, ao contrário, absorvem todas as ondas e não refletem nada.

Um dos materiais naturais com alto coeficiente de dispersão é o diamante. Os diamantes devidamente processados ​​refletem a luz das faces externa e interna, refratando-a, assim como um prisma. É importante que a maior parte desta luz seja reflectida para cima, em direcção ao olho, e não, por exemplo, para baixo, no interior da moldura, onde não é visível. Devido à sua alta dispersão, os diamantes brilham lindamente ao sol e sob luz artificial. O vidro cortado da mesma forma que um diamante também brilha, mas não tanto. Isso porque, devido à sua composição química, os diamantes refletem a luz muito melhor que o vidro. Os ângulos usados ​​no corte de diamantes são de extrema importância porque ângulos muito agudos ou muito obtusos impedem que a luz seja refletida nas paredes internas ou refletem a luz no cenário, conforme mostrado na ilustração.

Espectroscopia

A análise espectral ou espectroscopia às vezes é usada para determinar a composição química de uma substância. Este método é especialmente bom se a análise química de uma substância não puder ser realizada trabalhando diretamente com ela, por exemplo, ao determinar a composição química das estrelas. Sabendo que radiação eletromagnética um corpo absorve, pode-se determinar em que consiste. A espectroscopia de absorção, que é um dos ramos da espectroscopia, determina qual radiação é absorvida pelo corpo. Tal análise pode ser feita à distância, por isso é frequentemente utilizada em astronomia, bem como no trabalho com substâncias tóxicas e perigosas.

Determinando a presença de radiação eletromagnética

A luz visível, como toda radiação eletromagnética, é energia. Quanto mais energia é emitida, mais fácil é medir esta radiação. A quantidade de energia emitida diminui à medida que o comprimento de onda aumenta. A visão é possível justamente porque pessoas e animais reconhecem essa energia e sentem a diferença entre radiações com comprimentos de onda diferentes. A radiação eletromagnética de diferentes comprimentos é percebida pelo olho como cores diferentes. Não só os olhos dos animais e das pessoas funcionam de acordo com este princípio, mas também as tecnologias criadas pelas pessoas para processar a radiação eletromagnética.

Luz visível

Pessoas e animais veem uma ampla gama de radiação eletromagnética. A maioria das pessoas e dos animais, por exemplo, reage a luz visível, e alguns animais também respondem aos raios ultravioleta e infravermelho. A capacidade de distinguir cores não está presente em todos os animais – alguns apenas veem a diferença entre superfícies claras e escuras. Nosso cérebro determina a cor desta forma: fótons de radiação eletromagnética entram no olho na retina e, passando por ela, excitam os cones, os fotorreceptores do olho. Como resultado, um sinal é transmitido através do sistema nervoso até o cérebro. Além dos cones, os olhos também possuem outros fotorreceptores, bastonetes, mas não conseguem distinguir cores. Seu objetivo é determinar o brilho e a intensidade da luz.

Geralmente existem vários tipos de cones nos olhos. Os humanos têm três tipos, cada um dos quais absorve fótons de luz em determinados comprimentos de onda. Quando são absorvidos, ocorre uma reação química, como resultado da qual impulsos nervosos com informações sobre o comprimento de onda são enviados ao cérebro. Esses sinais são processados ​​pelo córtex visual do cérebro. Esta é a área do cérebro responsável pela percepção do som. Cada tipo de cone é responsável apenas por comprimentos de onda de um determinado comprimento, portanto, para obter uma imagem completa da cor, as informações recebidas de todos os cones são somadas.

Alguns animais têm ainda mais tipos de cones do que os humanos. Por exemplo, algumas espécies de peixes e pássaros possuem de quatro a cinco tipos. Curiosamente, as fêmeas de alguns animais têm mais tipos de cones do que os machos. Algumas aves, como as gaivotas, que capturam presas dentro ou na superfície da água, apresentam gotículas de óleo amarelas ou vermelhas dentro de seus cones que funcionam como filtro. Isso os ajuda a ver mais cores. Os olhos dos répteis são desenhados de maneira semelhante.

Luz infravermelha

As cobras, ao contrário dos humanos, não possuem apenas receptores visuais, mas também órgãos sensoriais que respondem a radiação infravermelha. Eles absorvem a energia dos raios infravermelhos, ou seja, reagem ao calor. Alguns dispositivos, como os dispositivos de visão noturna, também respondem ao calor gerado pelo emissor infravermelho. Tais dispositivos são utilizados pelos militares, bem como para garantir a segurança das instalações e do território. Animais que veem luz infravermelha e dispositivos que podem reconhecê-la veem não apenas objetos que estão em seu campo de visão no momento, mas também vestígios de objetos, animais ou pessoas que estavam lá antes, se não tiver passado muito tempo. . muito tempo. Por exemplo, as cobras podem ver se roedores cavaram um buraco no chão, e os policiais que usam dispositivos de visão noturna podem ver se evidências de um crime, como dinheiro, drogas ou qualquer outra coisa, foram recentemente escondidas no chão. . Dispositivos para registrar a radiação infravermelha são usados ​​​​em telescópios, bem como para verificar se há vazamentos em recipientes e câmeras. Com a ajuda deles, a localização do vazamento de calor pode ser vista claramente. Na medicina, imagens de luz infravermelha são usadas para fins diagnósticos. Na história da arte - para determinar o que está representado sob a camada superior de tinta. Dispositivos de visão noturna são usados ​​para proteger as instalações.

Luz ultravioleta

Alguns peixes veem luz ultravioleta. Seus olhos contêm pigmento sensível aos raios ultravioleta. A pele dos peixes contém áreas que refletem a luz ultravioleta, invisível aos humanos e outros animais – que é frequentemente usada no reino animal para marcar o sexo dos animais, bem como para fins sociais. Alguns pássaros também veem luz ultravioleta. Essa habilidade é especialmente importante durante a época de acasalamento, quando os pássaros procuram parceiros em potencial. As superfícies de algumas plantas também refletem bem a luz ultravioleta, e a capacidade de vê-la ajuda a encontrar alimento. Além de peixes e pássaros, alguns répteis veem luz ultravioleta, como tartarugas, lagartos e iguanas verdes (ilustrado).

O olho humano, assim como os olhos dos animais, absorve a luz ultravioleta, mas não consegue processá-la. Em humanos, destrói células do olho, especialmente da córnea e do cristalino. Isso, por sua vez, causa diversas doenças e até cegueira. Embora a luz ultravioleta seja prejudicial à visão, humanos e animais precisam de pequenas quantidades para produzir vitamina D. A radiação ultravioleta, como a infravermelha, é usada em muitas indústrias, por exemplo, na medicina para desinfecção, na astronomia para observação de estrelas e outros objetos e em química para solidificar substâncias líquidas, bem como para visualização, ou seja, para criar diagramas de distribuição de substâncias em um determinado espaço. Com a ajuda da luz ultravioleta, notas e passes falsificados são detectados se contiverem caracteres impressos com tinta especial que possa ser reconhecida por meio da luz ultravioleta. No caso de falsificação de documento, a lâmpada UV nem sempre ajuda, pois os criminosos às vezes utilizam o documento real e substituem a foto ou outra informação contida nele, para que a marcação da lâmpada UV permaneça. Existem também muitos outros usos para a luz ultravioleta.

Daltonismo

Devido a defeitos de visão, algumas pessoas não conseguem distinguir as cores. Esse problema é chamado de daltonismo ou daltonismo, em homenagem à pessoa que descreveu pela primeira vez essa característica da visão. Às vezes, as pessoas só não veem as cores em um determinado comprimento de onda e, às vezes, nem veem as cores. Freqüentemente, a causa são fotorreceptores subdesenvolvidos ou danificados, mas em alguns casos o problema é dano às vias neurais, como o córtex visual, onde as informações de cores são processadas. Em muitos casos, esta condição cria transtornos e problemas para pessoas e animais, mas às vezes a incapacidade de distinguir cores, pelo contrário, é uma vantagem. Isto é confirmado pelo fato de que, apesar de muitos anos de evolução, muitos animais não desenvolveram visão colorida. Pessoas e animais daltônicos podem, por exemplo, ver claramente a camuflagem de outros animais.

Apesar dos benefícios do daltonismo, ele é considerado um problema na sociedade, e algumas profissões são fechadas para pessoas com daltonismo. Geralmente, eles não conseguem obter direitos totais para pilotar uma aeronave sem restrições. Em muitos países, estas pessoas também têm restrições à sua carta de condução e, em alguns casos, não conseguem obter qualquer carta. Portanto, nem sempre conseguem encontrar um emprego onde necessitem dirigir carro, avião ou outros veículos. Eles também têm dificuldade em encontrar empregos onde a capacidade de identificar e usar cores seja importante. Por exemplo, têm dificuldade em tornarem-se designers ou em trabalhar num ambiente onde a cor é usada como sinal (por exemplo, de perigo).

Estão em andamento trabalhos para criar condições mais favoráveis ​​para pessoas com daltonismo. Por exemplo, existem tabelas em que as cores correspondem aos sinais e, em alguns países, esses sinais são utilizados em instituições e locais públicos juntamente com a cor. Alguns designers não utilizam ou limitam o uso da cor para transmitir informações importantes em seu trabalho. Em vez de, ou junto com, a cor, eles usam brilho, texto e outros meios de destacar informações para que mesmo pessoas daltônicas possam receber plenamente a informação que o designer está transmitindo. Na maioria dos casos, as pessoas com daltonismo não conseguem distinguir entre vermelho e verde, por isso os designers às vezes substituem a combinação de “vermelho = perigo, verde = ok” por vermelho e azul. A maioria dos sistemas operacionais também permite ajustar as cores para que pessoas com daltonismo possam ver tudo.

Cor na visão de máquina

A visão computacional em cores é um ramo da inteligência artificial em rápido crescimento. Até recentemente, a maior parte do trabalho nesta área era feita com imagens monocromáticas, mas agora cada vez mais laboratórios científicos trabalham com cores. Alguns algoritmos para trabalhar com imagens monocromáticas também são usados ​​para processar imagens coloridas.

Aplicativo

A visão computacional é usada em vários setores, como controle de robôs, carros autônomos e veículos aéreos não tripulados. É útil na área de segurança, por exemplo, para identificar pessoas e objetos a partir de fotografias, para pesquisar bases de dados, para rastrear o movimento de objetos em função de sua cor, e assim por diante. Determinar a localização de objetos em movimento permite que um computador determine a direção em que uma pessoa está olhando ou rastreie o movimento de carros, pessoas, mãos e outros objetos.

Para identificar corretamente objetos desconhecidos, é importante conhecer sua forma e outras propriedades, mas informações sobre cores não são tão importantes. Ao trabalhar com objetos familiares, a cor, ao contrário, ajuda a reconhecê-los mais rapidamente. Trabalhar com cores também é conveniente porque as informações sobre cores podem ser obtidas mesmo em imagens de baixa resolução. Reconhecer a forma de um objeto, em oposição à sua cor, requer alta resolução. Trabalhar com cores em vez da forma de um objeto reduz o tempo de processamento de imagens e utiliza menos recursos do computador. A cor ajuda a reconhecer objetos do mesmo formato e também pode ser usada como sinal ou sinal (por exemplo, vermelho é um sinal de perigo). Neste caso, você não precisa reconhecer a forma deste sinal ou o texto escrito nele. Existem muitos exemplos interessantes do uso da visão mecânica colorida no site do YouTube.

Processando informações de cores

As fotos que o computador processa são carregadas pelos usuários ou tiradas pela câmera embutida. O processo de fotografia digital e filmagem de vídeo está bem dominado, mas o processamento dessas imagens, principalmente em cores, está associado a muitas dificuldades, muitas das quais ainda não foram resolvidas. Isso se deve ao fato de que a visão colorida em humanos e animais é muito complexa e criar visão computacional como a visão humana não é fácil. A visão, assim como a audição, baseia-se na adaptação ao ambiente. A percepção do som depende não só da frequência, pressão sonora e duração do som, mas também da presença ou ausência de outros sons no ambiente. O mesmo acontece com a visão - a percepção da cor depende não apenas da frequência e do comprimento de onda, mas também das características do ambiente. Por exemplo, as cores dos objetos circundantes afetam a nossa percepção das cores.

Do ponto de vista evolutivo, tal adaptação é necessária para nos ajudar a habituar-nos ao ambiente e a deixar de prestar atenção a elementos insignificantes, e a direcionar toda a nossa atenção para o que está a mudar no ambiente. Isso é necessário para perceber mais facilmente os predadores e encontrar comida. Às vezes ocorrem ilusões de ótica devido a essa adaptação. Por exemplo, dependendo da cor dos objetos circundantes, percebemos a cor de dois objetos de forma diferente, mesmo quando refletem luz com o mesmo comprimento de onda. A ilustração mostra um exemplo dessa ilusão de ótica. O quadrado marrom na parte superior da imagem (segunda linha, segunda coluna) parece mais claro que o quadrado marrom na parte inferior da imagem (quinta linha, segunda coluna). Na verdade, suas cores são iguais. Mesmo sabendo disso, ainda os percebemos como cores diferentes. Como nossa percepção das cores é tão complexa, é difícil para os programadores descrever todas essas nuances em algoritmos de visão computacional. Apesar destas dificuldades, já conseguimos muito nesta área.

Os artigos do Unit Converter foram editados e ilustrados por Anatoly Zolotkov

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Então a frequência do clock é o parâmetro mais conhecido. Portanto, é necessário compreender especificamente este conceito. Além disso, no âmbito deste artigo, discutiremos entendendo a velocidade do clock de processadores multi-core, porque existem nuances interessantes que nem todos conhecem e levam em consideração.

Por muito tempo, os desenvolvedores confiaram no aumento da frequência do clock, mas com o tempo, a “moda” mudou e a maior parte dos desenvolvimentos vai no sentido de criar uma arquitetura mais avançada, aumentar a memória cache e desenvolver multi-cores, mas ninguém esquece sobre a frequência.

Qual é a velocidade do clock do processador?

Primeiro você precisa entender a definição de “frequência de clock”. A velocidade do clock nos diz quantos cálculos o processador pode realizar por unidade de tempo. Assim, do que frequência mais alta, mais operações o processador pode realizar por unidade de tempo. Frequência do relógio processadores modernos, geralmente varia de 1,0 a 4 GHz. É determinado multiplicando a frequência externa ou base por um determinado coeficiente. Por exemplo, processador Intel Core O i7 920 usa uma velocidade de barramento de 133 MHz e um multiplicador de 20, resultando em uma velocidade de clock de 2.660 MHz.

A frequência do processador pode ser aumentada em casa fazendo overclock do processador. Existem modelos de processadores especiais de AMD e Intel, que visam overclock do próprio fabricante, por exemplo, a Black Edition da AMD e a linha K-series da Intel.

Gostaria de ressaltar que na hora de comprar um processador a frequência não deve ser o fator decisivo na sua escolha, pois dela depende apenas parte do desempenho do processador.

Compreendendo a velocidade do clock (processadores multi-core)

Agora, em quase todos os segmentos de mercado, não existem mais processadores single-core. Bem, é lógico, porque a indústria de TI não fica parada, mas avança constantemente aos trancos e barrancos. Portanto, você precisa entender claramente como a frequência é calculada para processadores que possuem dois ou mais núcleos.

Ao visitar muitos fóruns de informática, percebi que existe um equívoco comum sobre a compreensão (cálculo) das frequências de processadores multi-core. Darei imediatamente um exemplo deste raciocínio incorreto: “Existem 4 processador nuclear com uma frequência de clock de 3 GHz, então sua frequência de clock total será igual a: 4 x 3 GHz = 12 GHz, certo?”

Tentarei explicar porque a frequência total do processador não pode ser entendida como: “número de núcleos X frequência especificada."

Deixe-me dar um exemplo: “Um pedestre caminha pela estrada, sua velocidade é de 4 km/h. Isso é semelhante a um processador de núcleo único em N GHz. Mas se 4 pedestres estão andando na estrada a uma velocidade de 4 km/h, então isso é semelhante a um processador de 4 núcleos em N GHz. No caso dos pedestres, não assumimos que sua velocidade será 4x4 = 16 km/h, simplesmente dizemos: “4 pedestres caminham a uma velocidade de 4 km/h”. Pela mesma razão, não realizamos nenhuma operação matemática com as frequências dos núcleos do processador, mas simplesmente lembramos que um processador de 4 núcleos é N GHz tem quatro núcleos, cada um operando em uma frequência N GHz".