Informácie

Akú časť elektromagnetického spektra vidia mačky?

Akú časť elektromagnetického spektra vidia mačky?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Videl som množstvo článkov a rôznych informácií o tom, ako mačky a psy vidia do ultrafialového spektra so zaujímavými umeleckými stvárneniami, ako je tento: http://www.livescience.com/40459-what-do-cats-see.html

Nepodarilo sa mi však nájsť žiadne konkrétne parametre toho, aké hranice vlnovej dĺžky v skutočnosti existujú pre mačky.

Vieme, že ľudia vidia od približne 750 do 400 nm, ale aký by bol dosah mačky?


Stručná odpoveď
Spektrálna citlivosť mačiek sa skutočne odváži do UV žiarenia, ale nie viac ako ~ 320 nm. Ich maximum je pravdepodobne podobné ako naše, t.j. ~750 nm.

Pozadie
Spektrálna citlivosť modré šišky (fotoreceptory detegujúce nízke vlnové dĺžky) mnohých druhov vrátane ľudí a mačiek, preniká do UV žiarenia rozsah (obr. 1).


Obr. 1. Absorpčné spektrá ľudského kužeľa. Zdroj: University of Kentucky

Avšak, rôzne štruktúry v oku, najmä objektív, odfiltrujte UV u ľudí (obr. 2). Naozaj, chirurgické odstránenie šošovky u ľudí má za následok zvýšená citlivosť na UV žiarenie pod 420 nm (Griswold & Stark, 1992).


Obr. 2. Ľudské transmisné spektrá. Zdroj: Kolumbijská univerzita

V kat, však, šošovka prepúšťa veľkú časť UV svetla v rozsahu 320 - 400 nm, zatiaľ čo primáty neprenášajú prakticky žiadne svetlo týchto vlnových dĺžok. Obrázok 3 ukazuje spektrá prenosu šošoviek rôznych druhov. Pri 50 % prenose je druhá (bodkovaná) čiara zľava mačka (50 % prenos pri ~340 nm), zatiaľ čo primát (opica veverička, druh reprezentatívny pre ľudí a iné primáty) v tomto grafe je čiara číslo 7 od vľavo s (50 % priepustnosť pri ~410 nm). teda mačacie šošovky absorbujú menej svetla v UV oblasti, ale prenos je virtuálny nula pri 320 nm (obr. 3). Vzhľadom na to, že ich čapíky, rovnako ako ľudia, sú citlivé na UV žiarenie, môžeme odôvodnene očakávať, že mačky môžu vidieť v UV oblasti vrátane vlnových dĺžok 320 nm a vyšších. Mačky majú tiež 560 nm (červené) kužele, ako my, takže ich maximálna vlnová dĺžka je pravdepodobne podobná našej (~ 750 nm).


Obr. 3. Šošovkové transmisné spektrá rôznych druhov. Zdroj: Douglas & Jeffery, 2014

Referencie
- Douglas & Jeffery, Proc R Soc B (2014); 281: 20132995
- Griswold & Stark, Vis Res (1992); 32(9): 1739-43


Akú časť elektromagnetického spektra vidia mačky? - Biológia

Oko je hlavným zmyslovým orgánom, ktorý sa na ňom podieľa vízie (Postava 1). Svetelné vlny sa prenášajú cez rohovku a vstupujú do oka cez zrenicu. The rohovka je priehľadný kryt cez oko. Slúži ako bariéra medzi vnútorným okom a vonkajším svetom a podieľa sa na zaostrovaní svetelných vĺn, ktoré vstupujú do oka. The zrenica je malý otvor v oku, ktorým prechádza svetlo a veľkosť zrenice sa môže meniť v závislosti od úrovne osvetlenia, ako aj emocionálneho vzrušenia. Keď je úroveň svetla nízka, zrenica sa rozšíri alebo rozšíri, aby do oka mohlo preniknúť viac svetla. Keď je úroveň svetla vysoká, zrenička sa zúži alebo zmenší, aby sa znížilo množstvo svetla, ktoré vstupuje do oka. Veľkosť zrenice je riadená svalmi, ktoré sú spojené s dúhovka, čo je farebná časť oka.

postava 1. Anatómia oka je znázornená na tomto diagrame.

Po prechode cez zrenicu svetlo prechádza cez šošovka, zakrivená, priehľadná štruktúra, ktorá slúži na dodatočné zaostrenie. Šošovka je pripevnená k svalom, ktoré môžu meniť svoj tvar, aby pomohli zaostriť svetlo, ktoré sa odráža od blízkych alebo vzdialených predmetov. U normálne vidiaceho jedinca šošovka dokonale zaostrí obraz na malú priehlbinu v zadnej časti oka známu ako fovea, ktorý je súčasťou sietnica, svetlocitlivá výstelka oka. Fovea obsahuje husto zbalené špecializované fotoreceptorové bunky (obrázok 2). Títo fotoreceptor bunky, známe ako šišky, sú bunky detekujúce svetlo. Kužele sú špecializované typy fotoreceptorov, ktoré najlepšie fungujú za jasných svetelných podmienok. Kužele sú veľmi citlivé na ostré detaily a poskytujú obrovské priestorové rozlíšenie. Sú tiež priamo zapojené do našej schopnosti vnímať farby.

Zatiaľ čo čapíky sú sústredené vo fovee, kde majú obrazy tendenciu byť zaostrené, tyčinky, ďalší typ fotoreceptorov, sú umiestnené po celom zvyšku sietnice. Prúty sú špecializované fotoreceptory, ktoré dobre fungujú pri slabom osvetlení, a hoci im chýba priestorové rozlíšenie a farebná funkcia čapíkov, podieľajú sa na našom videní v slabo osvetlenom prostredí, ako aj na našom vnímaní pohybu na periférii nášho zorného poľa. .

Obrázok 2. Na tomto obrázku sú znázornené dva typy fotoreceptorov. Šišky sú sfarbené do zelena a tyčinky do modra.

Všetci sme zažili rôznu citlivosť tyčiniek a kužeľov pri prechode z jasne osvetleného prostredia do slabo osvetleného prostredia. Predstavte si, že si za jasného letného dňa pozriete filmový trhák. Keď prejdete z jasne osvetlenej vstupnej haly do tmavého divadla, všimnete si, že okamžite máte problém veľa vidieť. Po niekoľkých minútach sa začnete prispôsobovať tme a uvidíte interiér divadla. V jasnom prostredí vo vašom videní dominovala predovšetkým aktivita kužeľa. Keď sa presuniete do tmavého prostredia, dominuje aktivita tyče, ale medzi fázami dochádza k oneskoreniu. Ak vaše tyčinky nepremieňajú svetlo na nervové impulzy tak ľahko a efektívne, ako by mali, budete mať problémy s videním v slabom svetle, čo je stav známy ako šeroslepota.

Tyčinky a čapíky sú spojené (cez niekoľko interneurónov) s gangliovými bunkami sietnice. Axóny z gangliových buniek sietnice sa zbiehajú a vystupujú cez zadnú časť oka, aby vytvorili optický nerv. The optický nerv prenáša vizuálne informácie zo sietnice do mozgu. V zornom poli je bod tzv slepá škvrna: Aj keď je svetlo z malého objektu zaostrené na mŕtvy bod, nevidíme ho. Svoje slepé miesta si vedome neuvedomujeme z dvoch dôvodov: Po prvé, každé oko má trochu iný pohľad na zorné pole, a preto sa slepé miesta neprekrývajú. Po druhé, náš vizuálny systém vypĺňa slepú škvrnu, takže aj keď nemôžeme reagovať na vizuálne informácie, ktoré sa vyskytujú v tejto časti zorného poľa, nie sme si vedomí toho, že informácie chýbajú.

Skús to

Očný nerv z každého oka sa spája tesne pod mozgom v bode nazývanom optický chiazma. Ako ukazuje obrázok 3, optický chiasma je štruktúra v tvare X, ktorá sa nachádza tesne pod mozgovou kôrou v prednej časti mozgu. V bode optickej chiasmy sa informácie z pravého zorného poľa (ktoré pochádzajú z oboch očí) posielajú do ľavej časti mozgu a informácie z ľavého zorného poľa sa posielajú do pravej strany mozgu.

Obrázok 3. Táto ilustrácia ukazuje optický chiasma v prednej časti mozgu a cesty k okcipitálnemu laloku v zadnej časti mozgu, kde sú vizuálne vnemy spracované do zmysluplných vnemov.

Akonáhle sú v mozgu, vizuálne informácie sa posielajú cez množstvo štruktúr do okcipitálneho laloku v zadnej časti mozgu na spracovanie. Vizuálne informácie môžu byť spracované paralelnými dráhami, ktoré možno vo všeobecnosti opísať ako „aká dráha“ (ventrálna dráha) a dráha „kde/ako“ (dorzálna dráha). „Aká dráha“ sa podieľa na rozpoznávaní a identifikácii objektov, zatiaľ čo dráha „kde/ako“ súvisí s umiestnením v priestore a s tým, ako môže človek interagovať s konkrétnym vizuálnym stimulom (Milner & Goodale, 2008 Ungerleider & Haxby, 1994). Napríklad, keď vidíte guľôčku kotúľajúcu sa po ulici, „aká cesta“ identifikuje, čo je objekt, a „kde/ako dráha“ identifikuje jeho umiestnenie alebo pohyb v priestore.

Obrázok 4. Vizuálne oblasti v mozgu.

Co si myslis?


Astronómia naprieč elektromagnetickým spektrom

Zatiaľ čo všetko svetlo v elektromagnetickom spektre je v podstate to isté, spôsob, akým astronómovia pozorujú svetlo, závisí od časti spektra, ktoré chcú študovať.

Napríklad rôzne detektory sú citlivé na rôzne vlnové dĺžky svetla. Navyše nie všetko svetlo sa môže dostať cez zemskú atmosféru, takže pre niektoré vlnové dĺžky my mať používať teleskopy na palube satelitov. Dokonca aj spôsob, akým zbierame svetlo, sa môže meniť v závislosti od vlnovej dĺžky. Astronómovia musia mať množstvo rôznych ďalekohľadov a detektorov, aby mohli študovať svetlo z nebeských objektov v celom elektromagnetickom spektre.

Vzorka ďalekohľadov (v prevádzke od februára 2013) pracujúcich na vlnových dĺžkach v celom elektromagnetickom spektre. Observatóriá sú umiestnené nad alebo pod časťou EM spektra, ktoré ich primárne prístroje pozorujú.

Zastúpené observatóriá sú: HESS, Fermi a Swift pre gama žiarenie, NuSTAR a Chandra pre röntgen, GALEX pre ultrafialové, Kepler, Hubble, Keck (I a II), SALT a Gemini (South) pre viditeľné, Spitzer, Herschel a Sofia pre infračervené žiarenie, Planck a CARMA pre mikrovlnné rúry, Spektr-R, Greenbank a VLA pre rádio. Kliknutím sem zobrazíte tento obrázok s označenými observatóriami.

(Poďakovanie: Poďakovanie: Obrázky observatória od NASA, ESA (Herschel a Planck), Lavochkin Association (Specktr-R), HESS Collaboration (HESS), Salt Foundation (SALT), Rick Peterson/WMKO (Keck), Germini Observatory/AURA ( Gemini), tím CARMA (CARMA) a obrázok na pozadí NRAO/AUI (Greenbank a VLA) z NASA)


Vidia psy v ultrafialovom svetle?

Výskum naznačuje, že váš pes môže vidieť veci, ktoré sú pre vás úplne neviditeľné.

Ak sa pozriete na veľkosť, tvar a všeobecnú štruktúru psieho oka, vyzerá veľmi podobne ako ľudské oko. Z tohto dôvodu máme tendenciu hádať, že videnie u psov je podobné ako u ľudí. Veda však napreduje a my sa učíme, že psy a ľudia nie vždy vidia to isté a nie vždy majú rovnaké vizuálne schopnosti. Napríklad, hoci psy majú určité farebné videnie (kliknite sem pre viac informácií), ich rozsah farieb je oveľa obmedzenejší v porovnaní s ľuďmi. Psy majú tendenciu vidieť svet v odtieňoch žltej, modrej a šedej a nedokážu rozlišovať medzi farbami, ktoré vidíme ako červenú a zelenú. Ľudia majú tiež lepšiu zrakovú ostrosť a dokážu rozlíšiť detaily, ktoré psy nedokážu (kliknite sem a prečítajte si o tom viac).

Na druhej strane je psie oko špecializované na nočné videnie a očné zuby vidia pri slabom osvetlení viac ako my ľudia. Okrem toho psy vidia pohyb lepšie ako ľudia. Avšak štúdia uverejnená v Proceedings of the Royal Society B* naznačuje, že psy môžu vidieť aj celý rad vizuálnych informácií, ktoré ľudia nemôžu.

Ronald Douglas, profesor biológie na City University London a Glenn Jeffrey, profesor neurovedy na University College London, sa zaujímali o to, či môžu cicavce vidieť v rozsahu ultrafialového svetla. Vlnové dĺžky viditeľného svetla sa merajú v nanometroch (nanometer je jedna milióntina tisíciny metra). Väčšie vlnové dĺžky, okolo 700 nm, ľudia vnímajú ako červené a kratšie vlnové dĺžky, okolo 400 nm, vidia ako modré alebo fialové. Vlnové dĺžky svetla, ktoré sú kratšie ako 400 nm, normálny človek nevidí a svetlo v tomto rozsahu sa nazýva ultrafialové.

Je dobre známe, že niektoré zvieratá, ako je hmyz, ryby a vtáky, vidia v ultrafialovom svetle. Pre včely je to životne dôležitá schopnosť. Keď sa ľudia pozerajú na určité kvety, môžu vidieť niečo, čo má jednotnú farbu, avšak mnohé druhy kvetov si prispôsobili svoje sfarbenie tak, že pri pohľade s citlivosťou na ultrafialové žiarenie je stred kvetu (ktorý obsahuje peľ a nektár) ľahko viditeľným cieľom. čo uľahčí včele nájsť. Môžete to vidieť na tomto obrázku.

U ľudí má šošovka vo vnútri oka žltkastý odtieň, ktorý filtruje ultrafialové svetlo. Britský výskumný tím usúdil, že niektoré iné druhy cicavcov nemusia mať v očiach také žltkasté zložky, a preto môžu byť citlivé na ultrafialové svetlo. Je určite pravda, že ľudia, ktorým bola chirurgicky odstránená očná šošovka pre šedý zákal, často hlásia zmenu videnia. Po odstránení žltkastej šošovky môžu teraz títo jedinci vidieť v ultrafialovom pásme. Niektorí odborníci sa napríklad domnievajú, že práve kvôli takejto operácii šedého zákalu umelec Monet začal maľovať kvety s modrým nádychom.

V súčasnej štúdii sa testovalo široké spektrum zvierat vrátane: psov, mačiek, potkanov, sobov, fretiek, ošípaných, ježkov a mnohých ďalších. Merala sa priehľadnosť optických komponentov ich očí a zistilo sa, že mnohé z týchto druhov prepúšťali do očí veľké množstvo ultrafialového svetla. Keď sa testovalo oko psa, zistilo sa, že umožnilo viac ako 61 % UV svetla prejsť a dosiahnuť fotosenzitívne receptory v sietnici. Porovnajte to s ľuďmi, kde neprenikne prakticky žiadne UV svetlo. Pomocou týchto nových údajov môžeme určiť, ako môže pes vidieť vizuálne spektrum (ako dúhu) v porovnaní s človekom, a to je simulované na tomto obrázku.

Zjavnou otázkou je, aké výhody má pes z jeho schopnosti vidieť v ultrafialovom svetle. Môže to mať niečo spoločné s okom, ktoré je prispôsobené tak, aby malo dobré nočné videnie, pretože sa zdá, že tie druhy, ktoré boli aspoň čiastočne nočné, mali šošovky schopné prenášať ultrafialové žiarenie, zatiaľ čo tie, ktoré fungovali väčšinou za denného svetla, nie. . Je však tiež prípad, že určité typy informácií možno spracovať, ak máte citlivosť na ultrafialové žiarenie. Čokoľvek, čo buď absorbuje ultrafialové žiarenie alebo ho odlišne odráža, by sa tak stalo viditeľným. Napríklad na tomto obrázku máme jednotlivca, na ktorého sme namaľovali vzor pomocou opaľovacieho krému (ktorý blokuje ultrafialové žiarenie). Vzor nie je za normálnych podmienok viditeľný, ale pri pohľade v ultrafialovom svetle sa stáva celkom jasným.

V prírode existuje množstvo významných vecí, ktoré sa môžu stať viditeľnými, ak ich vidíte v ultrafialovom svetle. Pre psov je zaujímavá skutočnosť, že stopy moču sú viditeľné v ultrafialovom žiarení. Keďže moč používajú psy na to, aby sa dozvedeli niečo o iných psoch v ich prostredí, môže byť užitočné, aby ste na ňom mohli ľahko rozpoznať škvrny. To môže tiež pomôcť pri divokých psovitých šelmách ako spôsob spozorovania a sledovania potenciálnej koristi.

V určitých špecifických prostrediach môže citlivosť na ultrafialovú časť spektra poskytnúť výhodu zvieraťu, ktoré loví, aby prežilo, ako sú predkovia našich psov. Zvážte obrázok nižšie. Môžete vidieť, že biele sfarbenie arktického zajaca poskytuje dobré maskovanie a robí zviera ťažko rozpoznateľným na zasneženom pozadí. Takáto kamufláž však nie je taká dobrá, keď sa použije proti zvieraťu s ultrafialovými vizuálnymi schopnosťami. Je to preto, že sneh bude odrážať veľkú časť ultrafialového svetla, zatiaľ čo biela kožušina neodráža UV lúče rovnako. Pre oko citlivé na UV žiarenie je teraz polárny zajac oveľa ľahšie viditeľný, pretože sa javí, akoby išlo o mierne zatienenú formu, a nie o bielu oproti bielej, ako je možné vidieť na simulácii nižšie.

Ak vizuálna citlivosť v ultrafialovom svetle poskytuje určité výhody zvieraťu, ako je pes, potom by sme si mali položiť otázku, prečo by iné zvieratá, ako napríklad ľudia, nemali taký úžitok zo schopnosti registrovať ultrafialové svetlo. Zdá sa, že odpoveď pochádza zo skutočnosti, že vo vízii vždy existujú kompromisy. Môžete mať oko, ktoré je citlivé pri nízkej úrovni svetla, ako je napríklad oko psa, ale táto citlivosť niečo stojí. Sú to krátke vlnové dĺžky svetla (tie, ktoré vidíme ako modré, a ešte viac tie kratšie, no vlnové dĺžky, ktoré nazývame ultrafialové), ktoré sa pri vstupe do oka najľahšie rozptýlia. Tento rozptyl svetla zhoršuje obraz a robí ho rozmazaným, takže nevidíte detaily. Takže psi, ktorí sa vyvinuli z nočných lovcov, si mohli zachovať schopnosť vidieť ultrafialové svetlo, pretože potrebujú túto citlivosť, keď je okolo málo svetla. Zvieratá, ktoré fungujú za denného svetla, ako napríklad my ľudia, sa pri efektívnom riešení sveta spoliehajú viac na našu zrakovú ostrosť. Takže máme oči, ktoré odkrývajú ultrafialové žiarenie, aby sme zlepšili našu schopnosť vidieť jemné vizuálne detaily.

Hovorili sme o prvej štúdii, ktorá sa zaoberala týmto aspektom psieho videnia a jej výsledky boli prekvapením pre mnohých z nás, ktorí nikdy neočakávali, že psy môžu mať túto pridanú formu zrakovej citlivosti. Je zrejmé, že je potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, ako psy skutočne profitujú z tejto schopnosti. Pochybujem, že to bol evolučný vývoj, ktorý jednoducho umožňuje psom viac si vážiť psychedelické plagáty, ktoré sa stali tak populárnymi v 70. rokoch – poznáte tie plagáty, ktoré boli vytvorené pomocou atramentov, ktoré fluoreskovali pod „čiernym svetlom“ alebo zdrojom ultrafialového svetla. . S istotou však budeme vedieť až budúci výskum.

Autorské práva SC Psychological Enterprises Ltd. Nesmie byť pretlačená alebo zverejnená bez povolenia

* Údaje z: R. H. Douglas, G. Jeffery (2014). Autor spektrálneho prenosu očných médií naznačuje, že citlivosť na ultrafialové žiarenie je medzi cicavcami rozšírená. Proceedings of the Royal Society B, apríl, zväzok 281, číslo 1780.


Ktoré zviera najviac vidí v elektromagnetickom spektre?

Všetci sme počuli, že psy a mačky sú farboslepé (To je čiastočne nepravda, vidia modrú a žltú farbu. Býci tiež nevidia červenú, takže nie sú na to nahnevaní.), ale musia existovať zvieratá, ktoré dokážu vidieť viac farieb ako ľudia. Schopnosť vidieť farby je spôsobená čapíkmi v našich očiach, ktoré nám pomáhajú rozlíšiť ich. Ľudia majú napríklad červené/zelené, modro/žlté a čierno/biele kužele. Väčšina ľudí, ktorí sú farboslepí, má problémy s červenými/zelenými čapíkmi.

Zvieratá, ktoré opeľujú, ako sú motýle a včely, majú zrak, ktorý im umožňuje vidieť ultrafialové žiarenie, ktoré ich vedie do kvetu.

Čo ešte určuje, čo môžeme vidieť, sú vlnové dĺžky, na ktoré reagujú naše oči. Ľudské oči vo všeobecnosti reagujú na vlnové dĺžky medzi 390-750 nm (viditeľné svetlo). Vtáky zvyčajne vidia ultrafialové žiarenie, ktoré je pod 390 nm. Pri mojom hľadaní sa mi nepodarilo nájsť, ktoré zviera vidí najviac z EM spektra, ale našiel som, o ktorom zvierati sa verí, že vidí najviac farieb: krevety mantis


1. Spektrálny rozsah

Elektromagnetické spektrum je mapou všetkých typov svetla, ktoré môžeme vidieť a identifikovať. Elektromagnetické spektrum oddeľuje všetky typy svetla podľa ich vlnovej dĺžky, ktorá závisí od toho, aká energetická je konkrétna vlna. Vlny, ktoré sú energickejšie, majú kratšie vlnové dĺžky, zatiaľ čo vlny, ktoré sú menej energické, majú dlhšie vlnové dĺžky. Ľudské videnie je obmedzené na malú časť elektromagnetického spektra, existuje mnoho druhov elektromagnetických vĺn, ktoré nevidíme. Nočné zvieratá, na druhej strane, majú prístup k širším častiam spektra a môžu vidieť aj infračervené alebo ultrafialové spektrum.


Obsah

Optické spektrometre alebo Optický emisný spektrometer Edit

Optické absorpčné spektrometre Edit

Najmä optické spektrometre (často jednoducho nazývané "spektrometre") ukazujú intenzitu svetla ako funkciu vlnovej dĺžky alebo frekvencie. Rôzne vlnové dĺžky svetla sú oddelené lomom v hranole alebo difrakciou difrakčnou mriežkou. Príkladom je ultrafialová-viditeľná spektroskopia.

Tieto spektrometre využívajú fenomén optickej disperzie. Svetlo zo zdroja môže pozostávať zo spojitého spektra, emisného spektra (svetlé čiary) alebo absorpčného spektra (tmavé čiary). Pretože každý prvok zanecháva svoj spektrálny podpis vo vzore pozorovaných čiar, spektrálna analýza môže odhaliť zloženie analyzovaného objektu. [1]

Optické emisné spektrometre Edit

Optické emisné spektrometre (často nazývané "OES alebo iskrové výbojové spektrometre") sa používajú na hodnotenie kovov na určenie chemického zloženia s veľmi vysokou presnosťou. Iskra je aplikovaná cez vysoké napätie na povrchu, ktoré odparuje častice do plazmy. Častice a ióny potom emitujú žiarenie, ktoré je merané detektormi (elektrónkami fotonásobiča) pri rôznych charakteristických vlnových dĺžkach.

Elektrónová spektroskopia Edit

Niektoré formy spektroskopie zahŕňajú skôr analýzu elektrónovej energie ako fotónovej energie. Príkladom je röntgenová fotoelektrónová spektroskopia.

Hmotnostný spektrometer Edit

Hmotnostný spektrometer je analytický prístroj, ktorý sa používa na identifikáciu množstva a typu chemikálií prítomných vo vzorke meraním pomeru hmotnosti k náboju a množstva iónov v plynnej fáze. [2]

Spektrometer doby letu Edit

Energetické spektrum častíc známej hmotnosti možno merať aj určením času letu medzi dvoma detektormi (a teda aj rýchlosti) v spektrometri s časom letu. Alternatívne, ak je rýchlosť známa, možno hmotnosti určiť v hmotnostnom spektrometri s časom letu.

Magnetický spektrometer Edit

Keď rýchlo nabitá častica (náboj q, hmotnosť m) vstupuje do konštantného magnetického poľa B v pravom uhle je vychýlená do kruhovej dráhy s polomerom r, kvôli Lorentzovej sile. Dynamika p častice je potom daný

kde m a v sú hmotnosť a rýchlosť častice. Vľavo je zobrazený princíp zaostrovania najstaršieho a najjednoduchšieho magnetického spektrometra, polkruhového spektrometra [3], ktorý vynašiel J. K. Danisz. Konštantné magnetické pole je kolmé na stránku. Nabité častice hybnosti p ktoré prechádzajú štrbinou sú vychýlené do kruhových dráh s polomerom r = p/qB. Ukazuje sa, že všetci narazili na vodorovnú čiaru takmer na rovnakom mieste, pričom tu treba umiestniť počítadlo častíc. Rôzne B, to umožňuje merať energetické spektrum alfa častíc v alfa časticovom spektrometri, beta častíc v beta časticovom spektrometri, [4] častíc (napr. rýchlych iónov) v časticovom spektrometri alebo merať relatívny obsah rôzne hmotnosti v hmotnostnom spektrometri.

Od Danyszových čias bolo vynájdených mnoho typov magnetických spektrometrov zložitejších ako polkruhový typ. [4]

Vo všeobecnosti nám rozlíšenie prístroja hovorí, ako dobre možno rozlíšiť dve blízko ležiace energie (alebo vlnové dĺžky, frekvencie alebo hmotnosti). Všeobecne platí, že pre prístroj s mechanickými štrbinami bude vyššie rozlíšenie znamenať nižšiu intenzitu.


Observatóriá naprieč elektromagnetickým spektrom

Astronómovia používajú na štúdium objektov vo vesmíre množstvo ďalekohľadov citlivých na rôzne časti elektromagnetického spektra. Aj keď je všetko svetlo v podstate to isté, spôsob, akým astronómovia pozorujú svetlo, závisí od časti spektra, ktoré chcú študovať.

Napríklad rôzne detektory sú citlivé na rôzne vlnové dĺžky svetla. Navyše nie všetko svetlo sa môže dostať cez zemskú atmosféru, takže pre niektoré vlnové dĺžky my mať používať teleskopy na palube satelitov. Dokonca aj spôsob, akým zbierame svetlo, sa môže meniť v závislosti od vlnovej dĺžky. Tu stručne predstavíme observatóriá používané pre každé pásmo EM spektra.

Vzorka ďalekohľadov (v prevádzke od februára 2013) pracujúcich na vlnových dĺžkach v celom elektromagnetickom spektre. Observatóriá sú umiestnené nad alebo pod časťou EM spektra, ktoré ich primárne prístroje pozorujú.

Zastúpené observatóriá sú: HESS, Fermi a Swift pre gama žiarenie, NuSTAR a Chandra pre röntgen, GALEX pre ultrafialové, Kepler, Hubble, Keck (I a II), SALT a Gemini (South) pre viditeľné, Spitzer, Herschel a Sofia pre infračervené žiarenie, Planck a CARMA pre mikrovlnné rúry, Spektr-R, Greenbank a VLA pre rádio. Kliknutím sem zobrazíte tento obrázok s označenými observatóriami.

(Poďakovanie: Snímky observatória od NASA, ESA (Herschel a Planck), Lavochkin Association (Specktr-R), HESS Collaboration (HESS), Salt Foundation (SALT), Rick Peterson/WMKO (Keck), Germini Observatory/AURA (Gemini) , tím CARMA (CARMA) a obrázok na pozadí NRAO/AUI (Greenbank a VLA) z NASA)

Rádiové observatóriá

Koncepcia tohto umelca zobrazuje Zem a kozmickú loď Spektr-R s predstavenou rádiovou anténou, ktorá je vytvorená spojením údajov Spektr-R s údajmi z rádioteleskopov viazaných na Zem. (Poďakovanie: Lavočkinovo združenie)

Rádiové vlny dokážu prejsť zemskou atmosférou bez výraznejších prekážok. V skutočnosti môžu rádioteleskopy pozorovať aj počas zamračených dní. V zásade teda nepotrebujeme dávať rádioteleskopy do vesmíru. Vesmírne rádiové observatóriá však v niektorých dôležitých ohľadoch dopĺňajú rádiové teleskopy viazané na Zem.

Špeciálna technika používaná v rádioastronómii sa nazýva „interferometria“. Rádioastronómovia môžu kombinovať údaje z dvoch ďalekohľadov, ktoré sú od seba veľmi vzdialené, a vytvárať snímky, ktoré majú rovnaké rozlíšenie, ako keby mali jediný ďalekohľad veľký ako vzdialenosť medzi týmito dvoma ďalekohľadmi. To znamená, že sústavy rádioteleskopov môžu vidieť neuveriteľne malé detaily. Jedným z príkladov je Very Large Baseline Array (VLBA), ktoré pozostáva z 10 rádiových observatórií, ktoré siahajú od Havaja po Portoriko, takmer tretinu cesty okolo sveta.

Umiestnením rádioteleskopu na obežnú dráhu okolo Zeme môžu rádioastronómovia vytvárať snímky, ako keby mali rádioteleskop veľkosti celej planéty. Prvou misiou venovanou vesmírnej interferometrii bola japonská misia HALCA, ktorá prebiehala v rokoch 1997 až 2005. Druhou špecializovanou misiou je ruský satelit Spektr-R, ktorý vyštartoval v roku 2011.

Mikrovlnné observatóriá

Umelcova koncepcia Planckovho observatória Európskej vesmírnej agentúry (ESA) putujúceho na obežnú dráhu. (Kredit: ESA/D. Ducros)

Atmosféra Zeme blokuje veľkú časť svetla v mikrovlnnom pásme, takže astronómovia používajú satelitné teleskopy na pozorovanie kozmických mikrovĺn. Celá obloha je zdrojom mikrovĺn v každom smere, najčastejšie označované ako kozmické mikrovlnné pozadie (alebo skrátene CMB). Tieto mikrovlny sú pozostatkom Veľkého tresku, čo je termín používaný na opis raného vesmíru.

Veľmi dávno bola všetka existujúca hmota zmrštená do veľmi malej horúcej gule. Guľa expandovala smerom von a stala sa naším vesmírom, keď chladla. Od Veľkého tresku, ktorý sa podľa odhadov odohral pred 13,8 miliardami rokov, sa ochladilo až na tri stupne nad absolútnou nulou. Práve tieto „tri stupne“ meriame ako mikrovlnné pozadie.

Prvé presné merania teploty mikrovlnného pozadia na celej oblohe vykonal satelit Cosmic Background Explorer (COBE) v rokoch 1989 až 1993. Odvtedy Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) spresnil merania COBE, fungujúci od roku 2001. do roku 2010. Nedávno bola v roku 2009 spustená misia Planck a ďalej zlepšila astronómovo chápanie CMB.

Infračervené observatóriá

Umelcova predstava SOFIE lietajúcej pri západe slnka (Kredit: NASA)

Fotografia kupoly Keck I a II za úsvitu, teleskopy Keck pracujú vo viditeľných a infračervených vlnových dĺžkach. (Poďakovanie: Rick Peterson/WMKO)

Infračervená astronómia musí prekonať množstvo výziev. Zatiaľ čo niektoré infračervené žiarenie môže prejsť zemskou atmosférou, dlhšie vlnové dĺžky sú blokované. Ale to nie je najväčšia výzva – všetko, čo má teplo, vyžaruje infračervené svetlo. To znamená, že atmosféra, teleskop a dokonca aj samotné infračervené detektory vyžarujú infračervené svetlo.

Pozemné infračervené teleskopy sú umiestnené vo vysokých nadmorských výškach v suchom podnebí v snahe dostať sa nad veľkú časť vodnej pary v atmosfére, ktorá absorbuje infračervené žiarenie. Pozemné infračervené observatóriá však musia pri svojich meraniach stále počítať s atmosférou. Za týmto účelom sa infračervené vyžarovanie z atmosféry meria súčasne s meraním pozorovaného kozmického objektu. Potom je možné odpočítať emisiu z atmosféry, aby sa získalo presné meranie kozmického objektu. Teleskopy pre pozemné aj vesmírne/vzdušné observatóriá sú tiež navrhnuté tak, aby obmedzili dopad rušivého infračerveného žiarenia na detektor a detektory sú chladené, aby sa obmedzilo ich infračervené vyžarovanie.

V roku 2003 NASA vypustila Spitzerov vesmírny teleskop na heliocentrickú obežnú dráhu, ktorá sa pohybuje okolo Zeme, kde nemusí zápasiť s pomerne teplým prostredím v blízkozemskom priestore. Ďalším významným infračerveným zariadením je Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA). SOFIA nesie veľký ďalekohľad vo vnútri lietadla 747 letiaceho vo výške dostatočnej na to, aby sa dostal vysoko nad väčšinu zemskej atmosféry absorbujúcej infračervené žiarenie.

Vesmírny teleskop Jamesa Webba, ktorý je naplánovaný na spustenie v roku 2018, je veľké vesmírne observatórium, ktoré je optimalizované pre infračervené vlnové dĺžky. Webb sa bude môcť pozrieť ďalej v čase, aby našiel prvé galaxie, ktoré vznikli v ranom vesmíre, a nahliadne do prachových oblakov, kde sa dnes formujú hviezdy a planetárne systémy. Webb bude tiež na heliocentrickej obežnej dráhe v druhom Lagrangeovom bode. Aby zrkadlo a prístroje zostali chladné (a umožnili teleskopu detekovať najslabšie tepelné signály zo vzdialených objektov), ​​má obrovskú slnečnú clonu, ktorá bude blokovať svetlo a teplo zo Zeme, Slnka a Mesiaca.

Observatóriá viditeľného spektra

Hubbleov vesmírny teleskop tesne po tom, čo ho zachytil raketoplán Atlantis, ktorý mal byť servisovaný v roku 2009. (Poďakovanie: NASA)

Viditeľné svetlo môže prechádzať priamo cez našu atmosféru, a preto je astronómia stará ako ľudstvo samo. Starovekí ľudia sa mohli pozrieť na nočnú oblohu a vidieť nad sebou hviezdy. Dnes existuje armáda pozemných teleskopických zariadení pre viditeľnú astronómiu (nazývanú aj "optická astronómia"). Pozemná optická astronómia má však svoje limity. Keď svetlo prechádza atmosférou, je skreslené turbulenciou vo vzduchu. Astronómovia môžu zlepšiť svoje šance na dobrý obraz umiestnením observatórií na vrcholky hôr (nad časť atmosféry), ale stále budú existovať limity na to, ako ostré budú ich snímky, najmä pre slabé zdroje.

Observatóriá viditeľného svetla vo vesmíre sa vyhýbajú turbulenciám zemskej atmosféry. Okrem toho môžu pozorovať o niečo širšiu časť elektromagnetického spektra, najmä ultrafialové svetlo, ktoré je absorbované zemskou atmosférou. Hubbleov vesmírny teleskop je azda najznámejším optickým teleskopom na obežnej dráhe. Na obežnej dráhe sa nachádza aj observatórium Kepler. Kepler používa viditeľné svetlo na prieskum časti galaxie Mliečna dráha, aby objavil planetárne systémy. Satelit Swift tiež nesie ultrafialový a optický teleskop (UVOT) na pozorovanie zábleskov gama žiarenia.

Ultrafialové observatóriá

Umelecký koncept satelitu GALEX na obežnej dráhe. (Poďakovanie: NASA/JPL-Caltech)

Atmosféra Zeme absorbuje ultrafialové svetlo, takže ultrafialová astronómia sa musí vykonávať pomocou ďalekohľadov vo vesmíre. Okrem starostlivo vybraných materiálov pre filtre je ultrafialový ďalekohľad podobný bežnému teleskopu viditeľného svetla. Hlavným rozdielom je, že ultrafialový ďalekohľad musí byť nad zemskou atmosférou, aby mohol pozorovať kozmické zdroje.

Observatórium GALEX bolo najnovšie špecializované ultrafialové observatórium. It was launched in 2003 and shut down operations in 2013. Its goal was to observe the history of star formation in our Universe in ultraviolet wavelengths, and it observed over a half-billion galaxies going back to when our Universe was just about 3 billion years old.

The Hubble Space Telescope and the UltraViolet and Optical Telescope on Swift can both perform a great deal of observing at ultraviolet wavelengths, but they only cover a portion of the spectrum that GALEX observes.

X-ray observatories

Artist's concept of the NuSTAR satellite. (Credit: NASA/JPL-Caltech)

X-ray wavelengths are another portion of the electromagnetic spectrum that are blocked by Earth's atmosphere. X-rays also pose a particular challenge because they are so small and energetic that they don't bounce off mirrors like lower-energy forms of light. Instead, they pass right through. Unless they just barely graze the surface of the mirror. (Read more about how X-rays are focused on the X-ray Telescope Introduction page.)

Focusing X-ray telescope require long focal lengths. In other words, the mirrors where light enters the telescope must be separated from the X-ray detectors by several meters. Avšak. launching such a large observatory is costly and limits the launch vehicles to only the most powerful rockets (the Space Shuttle in the case of the Chandra X-ray Observatory).

In 2012, the Nuclear Spectroscopic Telescope Array (or NuSTAR for short), solved this problem by designing an observatory with a deployable mast. In other words, NuSTAR was designed with its mirror module and detector module on a mast, or boom, that could be extended once it was in orbit. By doing that, NuSTAR could be launched on a low-cost rocket.

Gamma-ray observatories

Artist's concept of the Fermi satellite. (Credit: NASA)

One of the HESS telescopes. (Credit: HESS Collaboration)

Not only are gamma-rays blocked by Earth's atmosphere, but they are even harder than X-rays to focus. In fact, so far, there have been no focusing gamma-ray telescopes. Instead, astronomers rely on alternate ways to determine where in the sky gamma-rays are produced. This can be properties of the detector or using special "masks" that cast gamma-ray shadows on the detector.

The Swift satellite was launched in 2004 to help solve the mystery of gamma-ray bursts. Swift has a gamma-ray detector that can observe half the sky at a time, and if it detects a gamma-ray burst, the satellite can quickly point its X-ray and optical telescopes in the direction of the burst. The Fermi Space Telescope was launched in 2008 and is designed to study energetic phenomena from a variety of cosmic sources, including pulsars, black holes, active galaxies, diffuse gamma-ray emission and gamma-ray bursts.

It might be surprising to know that astronomers can use ground-based astronomy to detect the highest energy gamma-rays. For these gamma-rays, the telescopes don't detect the gamma-rays directly. Instead, they use the atmosphere itself as a detector. The HESS array has been in operation for over 10 years. The array began with four telescopes arranged in a square, and recently added the HESS II telescope to its ranks.


Predators, prey, pollinators, and plants

Ultraviolet vision and reflectance play roles not only in interactions among birds but also in interactions between birds and their environments. Just as UV patterns on flower petals attract bees, for instance, pollinating hummingbirds may also use such information.

Fruit-eating birds may use UV cues in foraging. Many fruits whose seeds are dispersed by birds are covered with a waxy substance that reflects UV light. Although some studies have found no preference among birds for such berries, one recent study showed that Redwings (Turdus iliacus) preferred UV-reflecting bilberries under UV light but not under UV-deprived conditions. This preference was apparent only in older birds, suggesting that it is learned and that fruit reflectance may indicate ripeness.

Bird–insect interactions may be widely influenced by UV, but few studies have addressed this. Many insects, such as butterflies, are UV-reflectant and could catch the attention of avian predators if seen against a nonreflectant background. Take the peppered moth (Biston betularia)—that textbook case of natural selection in which dark moths became more abundant than light moths as trees in industrial England lost their light-colored lichens and became covered in soot, enabling the dark moths to escape bird predation. Consideration of UV reflectance throws a monkey wrench into the classic story, Michael Majerus, of the University of Cambridge, and his colleagues have found. One type of lichen absorbs UV light, as do dark moths, whereas light moths reflect UV and are conspicuous against this lichen. (However, the two morphs' tendencies to alight on different parts of trees where different lichen species grow helps compensate for the UV complication.)

Most caterpillars match their leaf or twig backgrounds cryptically in the UV as well as in visible spectra, Stuart Church, of the University of Bristol group has found. Church has come across one species, however, that stands out conspicuously against its host plant, and he speculates this may be a case of ultraviolet warning coloration.

Perhaps the most surprising predator–prey story yet revealed is that some raptors use UV cues to hunt rodent prey. Eurasian kestrels (Falco tinnunculus) and rough-legged hawks (Buteo lagopus) have been shown to detect UV cues that divulge the trails of voles through grass. Male voles produce urine and feces containing chemicals that absorb UV, and mark their trails with urine. The hawks identify areas of high vole density and adjust their behavior to focus on these regions, according to work by Jussi Viitala, of the University of Turku, Finland.

Minna Koivula, now also at the University of Turku, wondered if such behavior would also occur in nocturnal raptors that likely do not use such visual cues. Tengmalm's Owls (Aegolius funereus), she found, do not respond to UV-visible vole trails, suggesting that the response evolves or is retained only in those species that can exploit it.


What portion of the electromagnetic spectrum do cats see? - Biológia

The question: "What percentage of the electromagnetic spectrum is visible light? I've read that visible light makes up a very tiny portion of EM radiation or frequency. I am curious if there is a more precise known percentage of visible light in relation to the whole (the other six wavelengths of the spectrum)."

Let's examine the available information. The electromagnetic spectrum is usually considered to extend from radio waves to gamma rays, with frequencies from about 10000 Hz to 10 19 Hz, respectively, while visible light goes from red to violet with frequencies from about 4x10 14 Hz to about 7.5x10 14 Hz, respectively.

So, if the entire spectrum is taken to span 15 orders of magnitude (log10(10 19 ) = 19, log10(10 4 ) = 4, and 19 - 4 = 15) while the visible spectrum spans only 0.35 of an order of magnitude, then we can say that the visible spectrum is 100%*0.35/15 of the entire electromagnetic spectrum, which works out to about 2.3%. But that is on a logarithmic scale, so let's do the calculation again on a linear scale:

The entire spectrum has the range 10 19 Hz - 10 4 Hz, which is 0.999999999999999x10 19 Hz. The visible spectrum has the range 3.5x10 14 Hz. So 100%*3.5x10 14 /0.999999999999999x10 19 = 0.0035%.

So, on a logarithmic scale of frequency, visible light is 2.3% of the whole electromagnetic spectrum, while on a linear scale it is 0.0035%.

If you would rather do the calculation using wavelengths I think there is enough information here for you to able to do so.


Pozri si video: Divé mačky vs Partizáni (August 2022).