V přírodě je spousta věcí, příteli Horatio,
O kterém naši mudrci nikdy nesnili.
Shakespeare. Hamlet (po přečtení tohoto článku).
Je název článku hodný šílence? Že jo. Faktem však je, že výsledky experimentu si zaslouží také fantazii šílence. A název je zcela v souladu s obsahem článku. Pokusy byly navíc prováděny na Silvestra, což je téměř stejné jako na Štědrý den. Pokud jste tedy začali číst článek ve stoje, je lepší se posadit, a pokud sedíte, držte se pevně židle. Výsledky budou ohromující. Pravděpodobně jim neuvěříte. Studna. Musíte je jen zkontrolovat. Testování je vždy snazší než provádět experiment poprvé.
Cesta laserového paprsku v hranolu
Všechno to začalo víceméně obvykle. Autor článku prošel laserovým paprskem přes hranol …
Všichni víme, že stopa světelného paprsku ve vzduchu je neviditelná. Pokud nevidíme světelný zdroj a / nebo předmět, který je osvětlen, pak pouze tancem ve vzduchu můžeme detekovat přítomnost průchodu paprsku světla. V případě skla je to úplně jiné. Stopa laserového paprsku procházejícího zcela průhledným skleněným hranolem je jasně viditelná (foto 1). Kromě toho je viditelná nejen „trajektorie“(přímkový segment) paprsku, ale také jeho odraz v hranolových plochách.
Propagační video:
Foto 1. Horní tlustá čára uvnitř hranolu - je to světelná stopa laserového paprsku procházejícího konci hranolu. Dolní - to je odraz této stopy v dolní části obličeje. Je vidět, že konce hranolu září velmi jasně.
Co se tady děje? Koneckonců, uvnitř skla nejsou žádné částice prachu nebo mlhy?
Částice mlhy (částice vody) s dostatečnou velikostí a koncentrací ve vzduchu dobře odrážejí světlo. Proto vidíme mlhu a mraky. Ale v noci zpravidla nevidíme ani mlhu, ani mraky. Zdá se, že to není jen o velikosti vodních částic a jejich koncentraci, ale také o síle světla. Proto nevidíme běžné paprsky světla procházející hranolem uvnitř hranolu. Vidíme laserové paprsky a tak dobře, že za trajektorií světelného paprsku nic nevidíme, nesvítí.
V nejhustší mlze stále vidíme vlastní ruku, pokud je dostatečně blízko k našim očím. Trajektorie laserového paprsku (tl) uvnitř hranolu má tloušťku asi 1 milimetr. Ale tato tloušťka je již dost, aby za tímto paprskem nic nebylo vidět. Při pohledu na TL je těžké si představit, že laserový paprsek, který prorazí takovou „mlhu“, může ve skle projít mnoho centimetrů nebo dokonce metrů.
Proč vidíme Tll? Zřejmě z toho důvodu, že některé ze složek skleněných částic, jako jsou částice mlhy, odrážejí část laserového světla. Tyto částice jsou umístěny velmi hustě, ale na druhé straně si nevšimneme oslabení laserového paprsku v důsledku tohoto procesu.
Jeden by se mohl pokusit změřit sílu světla vyzařovaného částí TLL, aby předpověděl, jak daleko může laserový paprsek projít sklem, než se paprsek rozdělí na polovinu. Bylo by však mnohem zajímavější znát velikost částic, které tvoří „mlhu“ve skle, a z čeho jsou vyrobeny.
Trasování laserového paprsku ve skleněné desce
Na chodbě mého současného bytu je malý úzký stůl se skleněnou deskou. Jeho šířka je 48 cm, tloušťka skla je 8 mm. Sklo je průhledné, bezbarvé. Okraje tohoto skla jsou tak dobře opracované, že je nemožné je oříznout a vypadat docela hladce. Ale samozřejmě nejsou leštěné ani leštěné, aby měly optické vlastnosti. Nezdají se transparentní.
Ukázalo se však, že to není příliš velká překážka pro laserový paprsek. Laserový paprsek prochází těmito hranami a ve vhodném počátečním směru se může ve skle pohybovat dále, aniž by zhasnul. Zdá se, že existuje efekt světlovodu.
Právě zde, v této desce stolu, bylo skryto překvapení, neuvěřitelný světelný efekt, který je mnohem neuvěřitelnější než trajektorie laserového paprsku v hranolu.
Všichni známe rozklad světla hranolem na barevné složky. Newton se údajně ujistil, že je nemožné dosáhnout dalšího rozkladu těchto barevných složek. Zelené světlo zůstane zelené a žluté světlo zůstane žluté. Proto mě napadlo, že počáteční stopa dráhy zeleného laserového paprsku ve skle zjevně nebyla zelená. Kromě toho následovala zelená plocha a poté znovu ne zelená. Tuto skutečnost bylo nutno zdokumentovat.
Autor musel připojit laser, aby si uvolnil ruce pro fotografování. Ale již nebylo možné dosáhnout právě tohoto efektu. Ale účinek nebyl o nic méně úžasný.
Fotografie 2. Na fotografii výše, přibližně ve středu obrázku, vidíte paprsek, který přechází zprava doleva a který se pak zdá, že mizí a vstupuje do jasnějšího pruhu zelené barvy. Na obrázku to vypadá jako šňůra s vícebarevnými prameny. Pokud fotografii trochu zvětšíte, všimnete si, že jeden z pramenů je hnědý. Níže (foto 3) s delší expozicí ukazuje stejný paprsek. Bude to pro vás snazší znovu vidět s určitým zvětšením. Jeden z „pramenů“tohoto paprsku se vám bude zdát žlutý.
Foto 3. Vlevo nahoře prochází celou fotografií úzký paprsek (orámovaný zelenými okraji), který lze nazvat „zebrou“, ale ne černobílou, ale bílou a žlutou. Tento paprsek by teoreticky měl být také zelený a měl by samozřejmě stejnou barvu a neměl by napodobovat zebru. Vpravo nahoře je vidět část dřevěné lamely. Pokrývá jasný bod vstupu laserového paprsku do skleněné desky. Na fotografii 2 je tato kolejnice kvůli nízké expozici prakticky neviditelná (vypadá naprosto černě. Je viditelná pouze tmavě zelená hrana).
Fotoaparát bohužel vidí něco zcela jiného než to, co vidí oko.
Na fotografiích 2 a 3 je 80% plochy fotografií vlevo obsazeno sklem (deska stolu „skleněného“stolu). Pocházející ze středu spodního okraje fotografie 2, to, co vypadá jako kus silného lana, je ve skutečnosti okraj skla. Na fotografii 3 je na stejném místě něco, co vypadá spíše jako drsná dřevěná latě - ve skutečnosti je to stejná hrana skla. Kus „dřevěné desky“s tmavě zelenými okraji v pravém horním rohu na fotografii 3 je součástí dřevěné latě. Je zde umístěn, aby uzavřel jasný bod vstupu laserového paprsku do skla z čočky. Stejný objekt je na fotografii 2 na přibližně stejném místě a za stejným účelem, ale na fotografii 2 je naprosto neviditelný.
Na obou záběrech by nás měl zajímat úzký světelný paprsek, který prochází středem záběru zprava doleva, kde se setkává hrana skla a zábradlí.
Poznámka: začátek tohoto paprsku na obou obrázcích vypadá jako střídání rovnoběžníků, nebo, chcete-li, jako dva vícebarevné prameny zkroucené dohromady. Na fotografii 2 vypadají jako zelené a hnědé, na fotografii 3 jako žluté a bílé. Pokud jde o barvu, obraz 2 je více v souladu s realitou. Okraje těchto rovnoběžníků protínají paprsek přibližně v úhlu 45 stupňů.
Z obrázku 2 můžeme říci, že tento paprsek vypadá jako lano stočené ze žlutých a bílých pramenů. Ale to je jen při pohledu na paprsek z jedné strany jeho vstupu do skla. Na druhou stranu tento paprsek vypadá úplně stejně, ale už nyní můžete pochopit, že se nejedná o zkroucené prameny. Tam, kde jsou na jedné straně rovnoběžníkové klouby, jsou středové body rovnoběžníku umístěny na druhé straně a naopak. To znamená, že nalevo a napravo je posun o polovinu rovnoběžníku. Shora se paprsek zdá být jednobarevný, jako by byl šedohnědý. Žluté rovnoběžníky vypadají pro oko hnědé, ale jasně ne zelené.
Již zde si můžeme všimnout rozdílů od teorie: zelená přestala být zelená. Pokud ale lze vůbec očekávat změnu barvy paprsku, pak pouze změna barvy procházející paprskem, jako je tomu v případě rozkladu bílého světla v hranolu. O jakém „paprsku“můžeme mluvit, když změna barvy prochází paprskem? Zdálo by se, že to v přírodě prostě nemůže být. Ale tady vidíte takový zázrak Yudo na fotografii. Dalo by se znovu představit, že se dva svazky stočily do jakési šňůry, ale světelné paprsky se nemohou ohýbat a nic omotat. Ale ani to tu není. Střídavé barevné rovnoběžníky jsou viditelné na obou stranách paprsku. Prosím, řekněte mi, jak může paprsek periodicky měnit svou barvu podél paprsku, pokud za ním nepředpokládáte pozadí skládající se z barevných pruhů? To prostě nemůže býtto je dokonce nemožné si představit. To lze pouze nakreslit. Ale vidíme fotografii.
Pokus je snadno opakovatelný (alespoň na tomto skle). Pokud má někdo potíže s opakováním experimentu, pojďte ke mně, vše zopakujeme společně.
Změna úhlu vstupu paprsku do okraje skla (v rovině rovnoběžné s rovinou skla) prakticky nic nemění. Když je bod vstupu paprsku blízko horní roviny skla, zdá se, že paprsek je na něj zevnitř přitlačen, pak se zlomí, zapadne hluboko do skla a poté pokračuje a postupně se stává méně a méně jasným. Zespodu a seshora je paprsek po přestávce doprovázen jasně zelenými paprsky světla, jako by tlačil na povrch skla. Samotný paprsek ani tyto prameny nevycházely ven.
Testován byl také červený laser. Stejným způsobem se ve skle objeví paprsek skládající se z rovnoběžníků střídavého jasu. Autor však nebyl schopen pochopit, zda dojde ke změně barvy. Byly použity lasery s výkonem přibližně 50 milliwattů.
Autor v této fázi nedokáže vysvětlit výsledky tohoto experimentu.
Interakce laserového paprsku s průhlednými materiály
Když byl tento článek již napsán, autor ve volných chvílích začal testovat všechny dostupné transparentní materiály. U skla se výsledky snadno opakovaly, všude bylo možné vidět stopu dráhy paprsků uvnitř skla, připomínající červenohnědou barvu.
Autor poté testoval kousek plexiskla původem z Číny. Ukázal stopu podobnou stopě v hranolu (foto 1). Překvapení, které by autor před pár dny považoval za přirozené, na něj čekalo kousek trubky z plexiskla (průměr 80 mm, délka 126 mm, tloušťka stěny 3 mm). V této zdi je trajektorie paprsků zcela neviditelná. Autor se s tímto výsledkem setkal s určitým uspokojením, protože před několika dny věřil, že stopa laserového paprsku v průhledné látce je neviditelná. Překvapení, již skutečné, bylo jiné: laserový paprsek neopustil tuto zeď. Jasný vstupní bod byl jasně viditelný, oba konce trubky jasně zářily, na stěně byl vidět tmavý oblouk stínu ze stěny trubky, ale paprsek nevycházel z kusu trubky. Autor se dokonce pokusil nahlédnout do stěny potrubí od konce: viděl velmi jasný a vyloženě oslepující oblouk - ale ne bod.
Autor začal hledat další předměty plexu po ruce. Nalezeno pravítko ze stopy (délka 33 cm, tloušťka 5 mm, okraje pravítka jsou zkosené a mají tloušťku asi 0,5 mm). Toto pravítko se používalo v dobách, kdy ještě existovaly rýsovací prkna. V této linii byl jasně viditelný počáteční kousek trajektorie laserového paprsku, ale postupně se stával stále více nevýrazným a paprsek z něj také nevycházel.
Připomeňme čtenáři, že popsané experimenty začaly skleněnou deskou o šířce 48 cm. Ačkoli paprsková stopa uvnitř je červenohnědá, paprsek z ní vychází a má stejnou zelenou barvu jako při vstupu do ní.
Existují tedy zcela odlišné průhledné materiály. U některých z nich není zelený laserový paprsek viditelný, u jiných je viditelný a má normální zelenou barvu, ve skle se stopa laserového paprsku může ukázat jako červenohnědá nebo dokonce ve formě přímky skládající se z červenohnědých rovnoběžníků střídavého jasu. Laserový paprsek může projít, ale nemusí vůbec opustit materiál a otáčí se uvnitř materiálu v linii, jejíž jas klesá směrem k okrajům.
Johann Kern, Stuttgart