Dabā ir daudzas lietas, draugs Horatio,
Par to mūsu gudrie nekad nav sapņojuši.
Šekspīrs. Hamlets (pēc šī raksta izlasīšanas).
Vai raksta nosaukums ir vājprātīga cienīgs? Taisnība. Bet fakts ir tāds, ka eksperimenta rezultāti ir arī neprātīgas fantāzijas cienīgi. Un nosaukums ir diezgan atbilstošs raksta saturam. Turklāt eksperimenti tika veikti Jaungada naktī, kas ir gandrīz tāds pats kā Ziemassvētku vakarā. Tātad, ja jūs sākāt lasīt rakstu stāvot, tad labāk apsēsties, un, ja jūs sēdējat, tad cieši turieties pie krēsla. Rezultāti būs satriecoši. Jūs, iespējams, neticēsiet viņiem. Nu. Jums tās vienkārši jāpārbauda. Pārbaudīt vienmēr ir vieglāk nekā pirmo reizi veikt eksperimentu.
Lāzera stara ceļš prizmā
Viss sākās vairāk vai mazāk parasti. Raksta autors lāzera staru izlaida caur prizmu …
Mēs visi zinām, ka gaismas kūļa taka gaisā nav redzama. Ja mēs neredzam gaismas avotu un / vai ar to apgaismotu priekšmetu, tad, tikai dejojot gaisā, gaismas putekļu daļiņas vai miglas daļiņas mēs varam noteikt gaismas staru pārejas klātbūtni. Stikla gadījumā lieta ir pilnīgi atšķirīga. Lāzera stara pēdas, kas iet caur pilnīgi caurspīdīgu stikla prizmu, ir skaidri redzamas (1. foto). Turklāt var redzēt ne tikai stara "trajektoriju" (taisnas līnijas segmentu), bet arī tā atspoguļojumu prizmas sejās.
Reklāmas video:
Foto 1. Augšējā biezā līnija prizmas iekšienē & mdash; tā ir lāzera stara gaismas pēdas, kas iet caur prizmas galiem. Apakšējā - tas ir šīs pēdas atspoguļojums apakšējā sejā. Var redzēt, ka prizmas gali spīd diezgan spoži.
Kas te par lietu? Galu galā stikla iekšpusē nav putekļu vai miglas daļiņu?
Miglas daļiņas (ūdens daļiņas) ar pietiekamu izmēru un koncentrāciju gaisā labi atstaro gaismu. Tāpēc mēs redzam miglu un mākoņus. Bet naktī mēs parasti neredzam ne miglu, ne mākoņus. Acīmredzot šeit ir punkts ne tikai ūdens daļiņu lielumā un to koncentrācijā, bet arī gaismas stiprumā. Tāpēc mēs neredzam, ka parastie gaismas stari iet caur prizmu prizmas iekšienē. Mēs varam redzēt lāzera starus, un tik labi, ka aiz gaismas stieņa trajektorijas neko neredzam, tas neizspīd cauri.
Biezākajā miglā mēs joprojām varam redzēt savu roku, ja tā ir pietiekami tuvu mūsu acīm. Lāzera stara trajektorijas (tl) prizmas iekšpusē biezums ir aptuveni 1 milimetrs. Bet ar šo biezumu jau ir pietiekami, lai neko neredzētu aiz šī stara. Skatoties uz TL, ir grūti iedomāties, ka lāzera stars, izlaužoties cauri šādai "miglai", stiklā var iziet daudz centimetru vai pat metru.
Kāpēc mēs redzam tll? Acīmredzot tāpēc, ka daži stikla daļiņu komponenti, piemēram, miglas daļiņas, atspoguļo daļu no lāzera gaismas. Šīs daļiņas atrodas ļoti blīvi, bet, no otras puses, mēs nepamanām lāzera stara vājināšanos šī procesa dēļ.
Varētu mēģināt izmērīt TLL sadaļas izstarotās gaismas jaudu, lai prognozētu, kuru ceļu stiklā var iziet lāzera stars, pirms stars ir vājināts uz pusi. Bet daudz interesantāk būtu uzzināt to daļiņu lielumu, kas veido "miglu" stiklā, un no kā tās veidotas.
Lāzera stara izsekošana stikla plāksnē
Mana pašreizējā dzīvokļa gaitenī ir mazs šaurs galds ar stikla virsmu. Tās platums ir 48 cm, stikla biezums ir 8 mm. Stikls ir caurspīdīgs, bezkrāsains. Šī stikla malas ir tik labi apdarinātas, ka to nav iespējams sagriezt un šķiet diezgan gludas. Bet, protams, tie nav pulēti vai pulēti, lai tiem būtu optiskas īpašības. Tie nešķiet caurspīdīgi.
Bet izrādījās, ka tas nav pārāk liels šķērslis lāzera staram. Lāzera stars iziet cauri šīm malām un ar atbilstošu sākuma virzienu var pārvietoties stiklā tālāk, neizejot ārā. Acīmredzot ir gaismas vadīšanas efekts.
Tieši šeit, šajā galda virsmā, tika paslēpts pārsteigums, neticams gaismas efekts, kas ir daudz neticamāks nekā lāzera stara trajektorija prizmā.
Mēs visi zinām, ka gaisma sadalās ar prizmu krāsu sastāvdaļās. Ņūtons esot pārliecinājies, ka nav iespējams iegūt šo krāsu komponentu papildu sadalīšanos. Zaļā gaisma paliek zaļa, bet dzeltenā - dzeltenā. Tāpēc mani pārsteidza tas, ka sākotnēji zaļā lāzera stara trajektorijas pēdas stiklā acīmredzami nebija zaļas. Turklāt tam sekoja zaļa zona, un pēc tam atkal nebija zaļa. Šis fakts bija jādokumentē.
Autoram nācās piestiprināt lāzeru tā, lai atbrīvotu rokas fotografēšanai. Bet šo efektu iegūt vairs nebija iespējams. Bet mums izdevās iegūt ne mazāk pārsteidzošu efektu.
Foto 2. Augšējā fotoattēlā, aptuveni attēla centrā, jūs redzat staru, kas iet no labās uz kreiso pusi un kurš pēc tam, šķiet, pazūd, ieejot gaišākā zaļā joslā. Attēlā tas izskatās kā aukla ar daudzkrāsainiem pavedieniem. Nedaudz palielinot fotoattēlu, pamanīsit, ka viens no "pavedieniem" ir brūns. Zemāk (3. foto) ar ilgāku ekspozīciju redzams tas pats stars. Jums būs vieglāk to atkal redzēt ar nelielu palielinājumu. Viens no šī stara "pavedieniem" jums parādīsies dzeltens.
Foto 3. Pa kreisi augšpusē pa visu fotoattēlu iziet šaurs stars (ierāmēts ar zaļām malām), ko var saukt par "zebru", bet ne melnbaltu, bet baltu un dzeltenu. Šim staram teorētiski vajadzētu būt arī zaļam, un, protams, vienādai krāsai, nevis atdarināt zebru. Daļa koka līstes ir redzama augšējā labajā stūrī. Tas aptver lāzera stara iekļūšanas stikla plāksnē spilgto punktu. 2. fotoattēlā zemās ekspozīcijas dēļ šī sliede praktiski nav redzama (šķiet absolūti melna. Redzama tikai tumši zaļā mala).
Diemžēl kamera redz kaut ko pavisam citu, nekā acs.
2. un 3. fotoattēlā 80% no kreisās puses fotoattēlu platības aizņem stikls ("stikla" galda virsma). Nākot no 2. fotoattēla apakšējās malas centra, tas, kas izskatās kā biezas virves gabals, faktiski ir stikla mala. 3. fotoattēlā tajā pašā vietā ir kaut kas, kas vairāk izskatās pēc raupja koka līstes - patiesībā tā ir tā pati stikla mala. "Koka plātnes" gabals ar tumši zaļām malām augšējā labajā stūrī 3. fotoattēlā ir daļa no koka līstes. Tas atrodas šeit, lai aizvērtu lāzera staru spilgtāko iekļūšanas stiklu no objektīva. Tas pats objekts ir 2. fotoattēlā aptuveni tajā pašā vietā un ar tādu pašu mērķi, bet 2. fotoattēlā tas ir absolūti neredzams.
Kas mums jāinteresē abos kadros, ir šaurs gaismas stars, kas iet šāviena vidū no labās uz kreiso no vietas, kur saskaras stikla mala un sliede.
Lūdzu, ņemiet vērā: šī stara sākums abos attēlos izskatās kā mainīgs paralelograms vai, ja vēlaties, kā divi daudzkrāsaini pavedieni, kas savīti kopā. 2. fotoattēlā tie izskatās kā zaļi un brūni, 3. fotoattēlā - kā dzelteni un balti. Krāsas ziņā attēls 2 vairāk atbilst realitātei. Šo paralelogramu malas šķērso staru kūli 45 grādu leņķī.
Pēc 2. attēla mēs varam teikt, ka šis stars izskatās kā virve, kas savīti no dzelteniem un baltiem pavedieniem. Bet tas ir tikai tad, ja paskatās uz staru no tās ieejas stikla vienas puses. No otras puses, šis stars izskatās tieši tāpat, bet jūs jau varat saprast, ka tie nav savīti pavedieni. Kur vienā pusē ir paralelograma savienojumi, paralelograma viduspunkti atrodas otrā pusē un otrādi. Tas ir, kreisajā un labajā pusē ir puse paralelograma nobīde. No augšas kūlis šķiet vienkrāsains, it kā pelēkbrūns. Dzeltenie paralelogrami acīm šķiet brūni, bet acīmredzami nav zaļi.
Jau šeit mēs varam atzīmēt atšķirības no teorijas: zaļā krāsa vairs nav zaļa. Bet, ja vispār var sagaidīt staru krāsas izmaiņas, tad tikai krāsas izmaiņas, kas iet pāri staram, kā tas ir baltās gaismas izplešanās gadījumā prizmā. Par kādu “staru” var runāt, kad krāsas maiņa iet pa staru? Šķiet, ka tā dabā vienkārši nevar būt. Bet šeit jūs redzat fotoattēlā tādu brīnumu Judo. Atkal varētu iedomāties, ka divi saišķi savīti sava veida virvē, bet gaismas stari nevar neko saliekt un aptīt. Bet pat tas šeit nav. Sijas abās pusēs ir redzami mainīgi krāsu paralelogrami. Lūdzu, pastāstiet man, kā stars var periodiski mainīt savu krāsu visā starā, ja jūs aiz tā neuzskatāt fonu, kas sastāv no svītrām, kas mainās pēc krāsas? Tā vienkārši nevar būtto pat nav iespējams iedomāties. To var tikai uzzīmēt. Bet mēs redzam fotogrāfiju.
Eksperiments ir viegli atkārtojams (vismaz uz šī stikla). Ja kādam ir grūtības atkārtot eksperimentu, nāciet pie manis, mēs atkārtosim visu kopā.
Sijas ieejas leņķa maiņa stikla malā (plaknē, kas paralēla stikla plaknei) praktiski neko nemaina. Kad stara ieejas punkts ir tuvu stikla augšējai plaknei, šķiet, ka stars ir nospiests pret to no iekšpuses, pēc tam saplīst, nonāk dziļi stiklā un pēc tam iet tālāk, pamazām kļūstot arvien mazāk spilgts. No apakšas un no augšas staru pēc pārtraukuma pavada koši zaļi gaismas pavedieni, it kā nospiežot pret stikla virsmu. Ne pati sija, ne šie virzieni neiznāk ārā.
Tika pārbaudīts arī sarkans lāzers. Tādā pašā veidā stiklā parādās stars, kas sastāv no mainīga spilgtuma paralelogramiem. Bet, vai mainās krāsa, autore nespēja saprast. Tika izmantoti lāzeri, kuru jauda bija aptuveni 50 milivati.
Autors šajā posmā nevar izskaidrot šī eksperimenta rezultātus.
Lāzera stara mijiedarbība ar caurspīdīgiem materiāliem
Kad šis raksts jau bija uzrakstīts, autors brīvajos brīžos sāka pārbaudīt visus pie rokas esošos caurspīdīgos materiālus. Izmantojot stiklu, rezultāti tika viegli atkārtoti, visur stikla iekšpusē bija iespējams redzēt staru trajektorijas pēdas, kas atgādināja sarkanbrūnu krāsu.
Pēc tam autore pārbaudīja organiskā stikla gabalu, kas sākotnēji bija no Ķīnas. Viņš parādīja pēdu, kas ir līdzīga prismai (1. foto). Pārsteigums, kuru autors pirms pāris dienām būtu uzskatījis par dabisku, viņu sagaidīja ar plexiglas caurules gabalu (diametrs 80 mm, garums 126 mm, sienas biezums 3 mm). Šajā sienā staru trajektorija ir pilnīgi neredzama. Autors šo rezultātu apmierināja ar zināmu gandarījumu, jo pirms pāris dienām viņš uzskatīja, ka lāzera stara pēdas caurspīdīgā vielā nav redzamas. Pārsteigums, kas jau bija reāls, bija atšķirīgs: lāzera stars neatstāja šo sienu. Bija skaidri redzams spilgts ieejas punkts, abi caurules gali spīdēja diezgan spoži, uz sienas bija redzama tumša ēnas loka no caurules sienas, bet sija nenāca ārā no caurules gabala. Autors pat mēģināja ieskatīties caurules sienā no gala: viņš redzēja ļoti spilgtu, tieši aklu loku - bet ne punktu.
Autors sāka meklēt citus pinuma priekšmetus pie rokas. No sliežu ceļa tika atrasts lineāls (garums 33 cm, biezums 5 mm, lineāla malas ir slīpas un biezums ir aptuveni 0,5 mm). Šis lineāls tika izmantots tajos laikos, kad vēl pastāvēja zīmēšanas dēļi. Šajā līnijā lāzera stara trajektorijas sākotnējais gabals bija skaidri redzams, bet pamazām tas kļuva arvien neskaidrs, un arī stars no tā neiznāca.
Atgādināsim lasītājam, ka aprakstītie eksperimenti sākās ar stikla galda virsmu, kuras platums bija 48 cm. Lai gan staru taka tā iekšpusē ir sarkanbrūna, no tās iznāk stars, kuram ir tāda pati zaļa krāsa kā pie ieejas.
Tādējādi ir pilnīgi atšķirīgi caurspīdīgi materiāli. Dažās no tām zaļais lāzera stars nav redzams, dažos citos tas ir redzams un tam ir normāla zaļa krāsa, stiklā lāzera stara pēdas var izrādīties sarkanbrūnas vai pat taisnas līnijas formā, kas sastāv no sarkanbrūnām paralēlām programmām ar mainīgu spilgtumu. Lāzera stars var iziet cauri, bet tas var nemaz neatstāt materiālu, pagriežoties materiāla iekšpusē līnijā, kuras spilgtums samazinās virzienā uz malām.
Johans Kerns, Štutgarte