In diesem Artikel wird erklärt, was monochromatisches Licht ist, wofür es verwendet wird und wie man diese Art von Licht erzeugt. Außerdem lernen Sie den Unterschied zwischen monochromatischem und polychromatischem Licht kennen.
Was ist monochromatisches Licht?
Monochromatisches Licht ist Licht mit einer einzigen Wellenlänge. Daher handelt es sich bei monochromatischem Licht um monochromatische Strahlung, also um Strahlung mit konstanter Frequenz.
Somit nimmt das menschliche Auge monochromatisches Licht als eine einzige Spektralfarbe wahr. Einfach ausgedrückt ist monochromatisches Licht Licht, das wir als Farbe identifizieren.
Unten sehen Sie eine Tabelle, in der die verschiedenen Farben mit ihren entsprechenden optischen Eigenschaften in Beziehung gesetzt werden:
| Farbe | Wellenlänge (nm) | Frequenz (THz) | Energie (eV) |
|---|---|---|---|
| lila | 380 – 450 | 670 – 790 | 2,75 – 3,26 |
| Blau | 450 – 485 | 620 – 670 | 2,56 – 2,75 |
| Cyan | 485 – 500 | 600 – 620 | 2,48 – 2,56 |
| Grün | 500 – 565 | 530 – 600 | 2,19 – 2,48 |
| GELB | 565 – 590 | 510 – 530 | 2.10 – 2.19 |
| Orange | 590 – 625 | 480 – 510 | 1,98 – 2,10 |
| Rot | 625 – 780 | 385 – 480 | 1,65 – 1,98 |
Bedenken Sie, dass es keine reine Monochromatizität gibt, daher ist monochromatisches Licht eine ideale Eigenschaft. In der Realität besteht monochromatisches Licht immer aus Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen, obwohl diese praktisch gleich sind und man es daher als monochromatisch betrachtet.
Lichtmonochromatoren
Es gibt hauptsächlich drei Instrumente, die es ermöglichen, elektromagnetische Strahlung nach ihrer Wellenlänge zu trennen und so monochromatisches Licht zu erhalten. Diese Instrumente sind Prismen, Beugungsgitter und optische Filter.
Prisma
Ein optisches Prisma teilt Licht in verschiedene Spektralfarben. Das heißt, ein Prisma beugt das auf es einfallende Licht je nach Wellenlänge in verschiedene Lichtstrahlen, sodass es das einfallende Licht in verschiedene monochromatische Lichtstrahlen aufteilt.
Somit macht sich das Prisma die optische Eigenschaft zunutze, dass der Brechungsindex des Glases von der Wellenlänge abhängt, sodass das Licht das Prisma je nach Wellenlänge in einem anderen Winkel verlässt.
Beugungsgitter
Beugungsgitter bestehen aus Drähten einer bestimmten Dicke, die in einem bestimmten Abstand angeordnet sind. Somit beugt ein Beugungsgitter Licht je nach Wellenlänge der Strahlung in verschiedene Richtungen. Auf diese Weise ist es möglich, die einfallende elektromagnetische Strahlung je nach Wellenlänge in unterschiedliche Lichtstrahlen aufzuteilen.
Derartige optische Instrumente werden in der Spektrometrie häufig als Monochromatorelemente eingesetzt.
Optischer Filter
Ein optischer Filter ist ein Material, das Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs absorbiert und Licht einer bestimmten Wellenlänge durchlässt.
Daher kann monochromatisches Licht erzeugt werden, wenn ein optischer Filter mit einem sehr kleinen Wellenlängenbereich verwendet wird. Der optische Filter absorbiert die gesamte einfallende Strahlung mit Ausnahme der Strahlung mit der gewünschten Wellenlänge und erzeugt so monochromatisches Licht.
Monochromatisches Licht und polychromatisches Licht
In diesem Abschnitt werden wir den Unterschied zwischen monochromatischem Licht und polychromatischem Licht sehen, da es sich um zwei eng verwandte physikalische Konzepte handelt.
Polychromatisches Licht ist Licht, das elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge aussendet. Mit anderen Worten, polychromatisches Licht ist eine Ansammlung elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Frequenz.
Daher besteht der Unterschied zwischen monochromatischem Licht und polychromatischem Licht in der Anzahl der Wellenlängen. Monochromatisches Licht hat eine einzige Wellenlänge, während polychromatisches Licht aus verschiedenen Wellenlängen besteht.
Verwendung von monochromatischem Licht
Abschließend werden wir sehen, wofür monochromatisches Licht verwendet wird, denn neben der Definition von monochromatischem Licht ist es auch nützlich, seine Anwendungen zu kennen, um seine Bedeutung besser zu verstehen.
Monochromatisches Licht wird in der spektroskopischen Analysetechnik verwendet, bei der eine Materialprobe monochromatischer Strahlung ausgesetzt und die Menge der von ihr absorbierten Strahlung gemessen wird. Aus dem Diagramm der Absorption über der Frequenz der monochromatischen Strahlung können wir dann die Zusammensetzung des Materials bestimmen. Dieses Prinzip wird beim Betrieb des Photokolorimeters genutzt.
Darüber hinaus ist monochromatisches Licht eine Lichtart, die in vielen optischen Instrumenten wie Photokolorimetern, Spektrophotometern, Spektrofluorimetern, Spektrometern usw. verwendet wird.