Vidni spekter

Prvi dve razlagi vidnega spektra sta napisala Newton, v knjigi Optika (Opticks), in Goethe, v Teoriji barv. Kljub temu, je prva opažanja, v kozarcu vode, zabeležil Roger Bacon, kar štiri stoletja preden je Newton odkril, da je s pomočjo prizme možno razstaviti in nazaj sestaviti belo svetlobo.^[2] Newton je leta 1671 prvič v tiskani obliki uporabil besedo »spectrum« (latinsko videz/prikaz), ko je opisoval svoje poizkuse na področju optike. Ob usmerjanju ozkega snopa sončne svetlobe skozi prizmo, je opazil da se večina svetlobe odbije, del pa potuje skozi steklo, pri tem pa se na drugi strani pojavi več barvnih pasov. Njegova domneva je temeljila na predpostavki, da svetlobo tvorijo delci različnih barv ter da se delci različnih barv gibljejo skozi prosojno telo z različnimi hitrostmi; rdeči delci naj bi hitreje potovali skozi steklo kot pa vijolični. Kot rezultat je vklon rdeče svetlobe manjši kot vklon vijolične, ko potujejo skozi prizmo. Tako nastanejo barvni pasovi.

Newton je spekter razdelil na sedem osnovnih barv: rdeča, oranžna, rumena, zelena, modra, indigo, vijolična. Izbral jih je natanko sedem zaradi starodavnega grškega prepričanja, da obstajajo povezave med barvami, glasbenimi notami, znanimi nebesnimi telesi Osončja in dnevi v tednu.^[3][4]. Človeško oko je relativno neobčutljivo na frekvence ustrezne »indigo« barvi, in tudi mnogi ljudje z nadpovprečnim vidom pogosto težko ločijo indigo od modre in vijolične. S tem razlogom so mnogi komentatorji, med njimi Asimov, predlagali, naj se indigo ne obravnava kot samostojna barva, temveč zgolj kot odtenek modre ali vijolične.

Goethe je ugovarjal, da je zvezni spekter sestavljen pojav. Ko je Newton opazoval ozek snop svetlobe, da je lahko razločil pojav, je Goethe uporabljal širšo zaslonko (širši snop). Tako je opazil, da ni dobil spektra barv, temveč zgolj rdeče-rumene in turkizno-modre robove z belo med njimi. Do pojava spektra je prišlo le v primerih, ko so robovi prišli dovolj skupaj, da so se lahko prekrivali.

Vsa svetloba potuje v vakumu s konstantno hitrostjo, hitrostjo svetlobe. Ko svetloba potuje skozi neko snov, je njena hitrost manjša kot v vakumu. Razmerje med tema hitrostima imenujemo lomni količnik snovi. Zaradi tega količnika (torej hitrosti) je valovanje v snovi odvisno od frekvence. Zaradi tega se sestavljene svetlobe, kot je bela, ukrivijo na stikih snovi z različnimi lomnimi količniki. Tako voda kot steklo lahko nazorno prikažeta disperzijo; bela svetloba se skozi prizmo razprši v vidni spekter, mavrica pa je idealni naravni prikaz loma vidnega spektra.

barva	valovna dolžina
vijolična	380–450 nm
modra	450–495 nm
zelena	495–570 nm
rumena	570–590 nm
oranžna	590–620 nm
rdeča	620–750 nm

Barve, katere tvori vidna svetloba ene valovne dolžine (monokromatska svetloba), imenujemo spektralne barve. Kljub temu, da je vidni spekter zvezen in zato ni očitnih meja med eno in drugo barvo, lahko pasovi služijo kot približek.

Vejo znanosti, ki raziskuje predmete na temelju spektra svetlobe katerega predmeti oddajajo, imenujemo spektroskopija. Uporaba spektroskopije je zlasti pomembna v astronomiji, kjer je ključna pri analizi lastnosti oddaljenih teles. Pri astronomski spektroskopiji je značilno izkoriščanje visoko-razpršenih difrakcijskih rešetk, s katerimi se opazuje spektre na zelo visoki spektralni ločljivosti. Helij je bil prvič odkrit s pomočjo analize oddanega spektra Sonca; kemične elemente v astronomskih telesih se lahko razloči preko emisijskih vodov in absorpcijskih črt; spektralne črte se spreminjajo iz dneva v dan in z merjenjem odklona rdečega in/ali modrega pasu se lahko opazuje oddaljena ali hitro premikajoča telesa. Prvi eksoplanet je bil odkrit z analizo Dopplerjevega premika zvezd pri tako visoki ločljivosti, da se bile zazne razlike v njihovih radialnih hitrostih zgolj nekaj metrov na sekundo: prisotnost planetov je bila pokazana z njihovim gravitacijskim vplivom na opazovane zvezde, kjer je planetova gravitacija vplivala na njihove poti gibanja.