Objev není vynález. Vynález může být dlouho hledaným řešením problému vyvolaného pomocí známých jevů nebo mechanismů. Objev témat a zjištění, že jde o efekt, o kterém nikdo nic nevěděl, a proto jej nehledal, nemohl hledat. Můžete hledat pouze to, co je známé. Stejně jako všechny nálezy může být objev velký i malý. Otevírá se však zpravidla osobám víceméně připraveným, které okamžitě dokáží ocenit, že to, co pozorují, je nejen velmi zvědavé, ale s největší pravděpodobností i něco zcela neznámého.
Byl objev elektřiny velký ve dnech, kdy se o něm vědělo jen to, že vlněná tyč přitahuje kousky papíru? V této podobě tento objev trval tisíciletí. Nikdo v tom neviděl žádnou výhodu a nikdo neví jméno autora nebo autorů, kteří si tento fenomén všimli jako první. A teď bez elektřiny nemůžeme udělat krok. Jména Faraday nebo Tesla, kteří hodně přispěli k rozvoji našich znalostí o elektřině, jsou známa téměř každému. Všechny objevy spojuje to, že v nich vždy vidíme něco neobvyklého a rádi bychom znali jejich příčinu - i když je to pro nás k ničemu.
Výše uvedené je jen rčení. Při určitém pohybu hranolu po substrátu při práci s laserem hranol najednou „zablikal“jako zapnutá žárovka. Účinek samozřejmě nebyl tak silný, ale přesto byl dostatečně silný, aby zaujal a začal hledat jeho příčinu. Možná to bylo způsobeno skutečností, že laserový paprsek dopadl na vnitřní povrch boční plochy a odražené světlo způsobilo, že celý hranol „zablikal“? Ukázalo se však, že všechno bylo naopak. Další „záblesk“si všiml, když se laserový paprsek dotkl vnějšího povrchu obličeje.
Je to zvláštní. Když laserový paprsek dopadne na čelní plochu kolmo, objeví se na tomto místě poměrně jasný světelný bod. Druhý jasný bod se vyskytuje v bodě, kde paprsek vychází přes protilehlou koncovou plochu. Oba tyto světelné body zevnitř docela dobře osvětlují všechny aspekty hranolu.
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.
Pokud paprsek nasměrujete tak, že se odráží zevnitř od jedné z bočních ploch, objeví se další světelný bod osvětlující hrany hranolu zevnitř. Ve srovnání s bleskem získaným při osvětlení laserovým paprskem, který se dotýká boční hrany zvenčí, je však tento efekt nevýznamný. Zároveň z opačné strany hranolu nejsou vůbec vidět žádné jasné body, které by mohly hranol osvětlovat zevnitř. Celý hranol, a zejména koncové plochy, jsou však poměrně jasné. Svou roli hraje také způsob, jakým se paprsek dotýká boční plochy. Když je směr paprsku podélný, účinek je nejvýraznější. Pokud je směr dotýkajícího se paprsku kolmý k rovině procházející středovou osou hranolu, je účinek téměř nepostřehnutelný.
Jak jinak se paprsek může dotknout hranolu? Konce zůstaly. A tady čekalo hlavní překvapení. V tomto případě je záblesk mnohem silnější, než když se paprsek dotkne boční roviny.
Foto 2. Laserový paprsek se dotýká předního konce hranolu. Směr paprsku je téměř rovnoběžný s předním koncem, kontaktní bod je téměř neviditelný, ale celý hranol je osvětlen zevnitř. Vezměte prosím na vědomí: na fotografii 1 je jasně viditelné místo, kde paprsek vstupuje do hranolu, ale samotný hranol svítí mnohem méně.
Propagační video:
Směr dotyku nezáleží. Blesk je maximální - i když konce nejsou broušené a vypadají neprůhledně!
Jak vysvětlit tento jev? Jediná věc, která mi přijde na mysl, je rezonance. Po několik staletí bylo světlo samozřejmě představováno jako vlna. Již nějakou dobu se prezentuje jako příčné vlny. Ale příčné vlny se šíří ve směru vibrací (podél paprsku). Může to vysvětlit jasnou rovnoměrnou záři přesně konců?
Představte si obyčejný buben, jeden z nejjednodušších hudebních nástrojů. Má nejcitlivější konce. A právě oni nejsilněji vydávají zvukové vlny. V tomto smyslu se průhledný hranol podobá bubnu. Ale analogie tím končí. Strana bubnu není citlivá.
Bylo něco takového pozorováno? Kdy světlo „proniká“přes směr paprsků? Znám výňatek z učebnice fyziky [H. Vogel. Gerthsen Physik, Springer-Verlag, Berlin Heidekberg, 1995, s. 486] související s celkovou vnitřní reflexí:
"Podrobnější (blízké?) Pozorování nám ukazuje hranice možností geometrické optiky." Vezmeme-li fluorescenční kapalinu jako méně husté optické médium, lze i přes plný vnitřní odraz pozorovat tenkou fluorescenční vrstvu. Malé množství světla proto prochází. Tloušťka této vrstvy se ale rovná jen několika vlnovým délkám; intenzita exponenciálně klesá se vzdáleností od hranice média. “
Zdá se, že tento průchod hovoří o určitém množství světla pohybujícího se kolmo ke směru paprsku. Učebnice to však interpretuje jako kvantově mechanický efekt.
Autorovi se zdá, že se zde něco podobného děje. Paprsek nevstupuje do hranolu, pouze se odráží od jeho povrchu. Světlo ale jaksi „proniká“do hranolu a vše září. Lze předpokládat, že světlo vstupuje do hranolu ve směru přibližně kolmém na paprsek.
Lze si představit, že v laserovém paprsku jsou světelné vibrace směrovány přes paprsek ve všech směrech. Proto s kolmým vstupem paprsku, jako na fotografii 1, jsou všechny směry ekvivalentní, a proto je záře konců nevýznamná. Když se paprsek "dotkne" interakce je boční, proto může převládat vliv té části světla, jejíž vibrace jsou směrovány podél tečny paprsku. Proto se zde přenášejí hlavně pouze příčné vibrace, tečné k laserovému paprsku a současně rovnoběžné s rovinou (čelem) hranolu.
Buzení příčných vibrací do jisté míry vysvětluje i skutečnost, že směr kontaktu paprsku na boční ploše by měl být podélný. Na koncích by směr kontaktu paprsku neměl vadit, jak bylo ukázáno v experimentu.
To je samozřejmě jen dohad. Novinkou by zde bylo šíření oscilací po paprsku a jejich zachycení celého objemu průhledného tělesa. Nějaká interakce se vším materiálem, kterého se paprsek jen dotkne?
Se silnou touhou lze popsaný jev interpretovat jednoduše jako rozptyl světla. Ale pak by to byla velmi podivná „disperze“. Množství rozptylu světla, pokud by to bylo příčinou luminiscence hranolu, by se zjevně muselo rovnat velikosti (síle) luminiscence hranolu. Jak tedy lze vysvětlit, že velikost tohoto rozptylu je mnohem menší, když paprsek prochází celou délkou hranolu uvnitř, ve srovnání s tím, když se paprsek dotýká pouze materiálu hranolu a vůbec do něj nevstupuje? Koneckonců, k rozptylu by mělo dojít přesně při průchodu materiálem hranolu, při překonání odporu vůči pohybu paprsku? Autorovi se tedy zdá, že objevený efekt má něco společného s fenoménem rezonance.
Johann Kern, Stuttgart