Промені світла не тільки розумні, а й бояться?
Ще знаменитий Ферма (Fermat, Pierre 1601 - +1665) за допомогою свого принципу - світло рухається по найкоротшому шляху - додав світла інтуїтивне містичне відчуття розумності. Для випадку дзеркала з його принципу слід прозовий - кут падіння дорівнює куту відбиття. У розумність світла не так-то легко повірити, тому за часів Ньютона освіченої публіки набагато більше сподобалося твердження Гюйгенса (Huygens, Christian, 1629-1695) про те, що світло є хвилею. Але недавно виявлені властивості світла, які дійсно змушують підозрювати, що світло має розум і навіть, можливо, дечого боїться?
Про те, що світло поводиться не зовсім так, як слід було б очікувати, стверджував ще Ньютон. Але його думка щодо цього набуло б набагато більш міцну основу, якби він випадково провів нижче описується спостереження. І якби він це зробив, то виявив би, що існує
Нематеріальна площину, дзеркально відбиває світло.
Багато людей вже давно помітили, що дзеркальне відображення можна отримати від поверхонь, які ніяк не можна назвати не тільки ідеально гладкими, але навіть просто гладкими. Навіть слово "шорсткі" може виявитися для них вельми втішною компліментом. Звичайно, ці поверхні не можна використовувати як дзеркало для розглядання власного обличчя, але в них можна бачити відображення предметів, розташованих навпроти нас. При цьому треба використовувати кути падіння i, близькі до 90 °. Для виявлення зазначеної площині відображення ми будемо дивитися в бік поверхні пластинки, розташованої щодо очі приблизно так, як показано на рис. 1. На цьому малюнку показаний кут = 90 ° - i.
Мал. 1. Дзеркальне відображення променів світла від нематеріальної, але видимої при малих кутах, поверхні 2. 1 - "відображає" матеріальна пластинка, наприклад, з сильно шорсткою поверхнею. Нематеріальна поверхню 2 розташована над платівкою 1.
Кут, під яким видно відображення, невеликий, зазвичай близько 1-5 °, тому, щоб отримати досить велике поле зору, бажано «дзеркально» відображає пластинку по можливості наблизити до ока. Верхня поверхня пластинки, на яку мали б падати світлові промені і відбиватися від неї, частково потрапляючи в зіницю ока, спеціально показана сильно шорсткою. Те, що поверхня дзеркального відображення з'являється над платівкою, особливо добре зрозуміло, коли ми маємо справу з сильно шорсткою поверхнею (металевої) пластинки. Ця шорстка поверхня в міру зменшення кута несподівано перестає бути видимою. Замість неї з'являється «привид»: гладка поверхня, що відбиває, під якою нерівності пластинки перестають бути видні. Причому про те, що з'являється поверхню-привид саме гладка, затверджується тільки з тієї причини, що ми починаємо бачити в ній «дзеркальне» відображення предметів, розташованих навпроти нас.
«Зрозуміти» поява нематеріальної «дзеркально» відбиває можна тільки в тому випадку, якщо припустити, що промені світла обов'язково хочуть представити оці відображення розташованої навпроти очі картини. Для цього вони обчислюють середню висоту нерівностей пластинки і відображаються заздалегідь приблизно на висоті 1-2 мм від середньої поверхні пластинки.
Як Ви бачите, мені довелося зобразити світлові промені дуже розумними. Ви абсолютно вправі вважати мене божевільним, але перед тим як викликати санітарів, я прошу Вас перевірити правильність опису зробленого спостереження. Після цього Ви можете скласти мені компанію і провести решту життя разом зі мною в психіатричку.
- Ну, це Ви намагаєтеся жартувати. А якщо серйозно, як можна пояснити існування нематеріальної відображає площині, площині-примари?
- Теорію світла це повинно різко ускладнити?
- Не тільки теорію світла, але і теорію атома, теорію речовини.
Переконатися в тому, що якась нематеріальна поверхню дзеркального відображення розташована надкаждой платівкою, можна і в тому випадку, якщо пластинка гладка і виконана, наприклад, з прозорого плексигласу. В цьому випадку треба дивитися на дальній від ока (або від об'єктива) край поверхні відображення (Фото 1). Яскравий елемент відображеної картинки треба помістити перед темним елементом фону, видимим безпосередньо за платівкою. Тоді ми можемо переконатися, що відображення яскравого елемента (частини яскравого елемента) знаходиться за краєм пластинки, і, отже, площина відображення знаходиться саме над поверхнею пластинки. При цьому створюється враження, що нематеріальна площину відображення знаходиться не тільки над поверхнею самого предмета, а й кілька виступає за неї (за поверхню пластинки з плексигласу). Площина-привид, як і належить примарі, прозора. Те, що ми перестаємо бачити поверхню самої відбиває світло пластинки, викликано тим, що виникає дзеркальне відображення більш яскраве. Внаслідок цього можна бачити смужку накладення досить яскравого відбитого зображення на темний фон і смужку безпосередньо видимого яскравого фону над краєм відображає предмета (над краєм відбиває світло пластинки).
Висоту розташування нематеріальної площині дзеркального відображення над поверхнею пластинки можна оцінити приблизно в 1 - 2 мм.
Фото 1. Відображення, отримане за допомогою пластинки з плексигласу при великих кутах віддзеркалення світла. Пунктиром з білих точок показано приблизне положення далекого від об'єктива краю пластинки. У правій частині знімка над краєм пластинки видно яскравий фон - дерева, чагарники, і, трохи зліва від середини знімка - частина вентиляційної труби підземного гаража. Над трубою і зліва від неї - темний задній фон. На цьому темному тлі - над краєм пластинки - видна частина яскравого відображення будівлі
Що таке Фата-Моргана?
Фото 2. Фата-Моргана
Калюжу і відображення в калюжі прийнято називати фатою-морганою або міражем, так як всі знають, що ніякої калюжі насправді не існує - дорога суха. Це оптичне явище пояснюють тим, що у поверхні дороги повітря нагріте і тому оптично менш щільний. Промінь світла, переходячи з більш холодного і тому більш щільного шару повітря в більш теплий і менш щільний шар, нібито відчуває повне внутрішньо віддзеркалення. В результаті цього виникає відображення світлого неба в формі калюжі і на ній відображення предмета (автомобіля).
Якщо в нашому випадку взяти температуру повітря 20 ° C, а температуру поверхні дороги 70 ° C, то вийде, що відбитий промінь світла повинен складати з поверхнею дороги кут не більше, ніж 05-06 °. Висота автомобіля приблизно дорівнює 1,5 м. Тоді відстань автомобіля до краю калюжі повинно бути не менше 150 м. Чисто на око, дивлячись на фото 2, ми дамо від машини до краю калюжі не більше 30-40м. Якщо ж ми порівняємо швагра міток переривчастої розмічальної лінії (приблизно 20 см) з видимою шириною автомобіля (приблизно 2 м), а потім врахуємо, що відстань між мітками не більше 4 м, то ми отримаємо відстань до машини не більше 80 метрів. Отже, відстань від машини до краю калюжі насправді не більше 40 м. Кут же відбитого променя з поверхнею дороги в межах "калюжі" складе не менше 2,15 °. Це явно не підходить для чисто атмосферного явища. Кут повного внутрішнього відображення тут ні при чому. Пояснення ж на основі ефекту наявності площині відображення світлових променів над поверхнею, що відбиває (дороги) при великих кутах віддзеркалення (при малих кутах) - дуже навіть підходить.
А чого ж світлові промені бояться?
Вище йшлося про предметах, які при малих кутах віддзеркалення (при великих кутах) # 61472; ніякого натяку на дзеркальне відображення не дають. Над ними, як вище було показано, при великих кутах віддзеркалення можна виявити нематеріальну площину, яка віддзеркалює світло. Прискіпливий читач може запитати: «А що в разі гладкою, при всіх кутах віддзеркалення добре блискучій поверхні, наприклад, в разі металевого дзеркала?» Так ось, виявляється, що і над нею існує нематеріальна площину, що відбиває світло при великих кутах віддзеркалення. Але і сама дзеркальна поверхня, природно, теж відображає світло, і теж дає дзеркальне відображення. (Але це відображення набагато більш яскраве, ніж відображення-привид.)
І тут-то розумно-божевільне пояснення для відображення-примари не проходить. Тут світлових променів нічого обчислювати не треба. Але ось біда: одні промені до дзеркала доходять, а інші чомусь немає, і відбиваються від нематеріальної площині-примари. Чому?
Звичайно, і тут можна дати жартівливе пояснення: одна частина променів не боїться і доходить до поверхні дзеркала, а інші чомусь чогось бояться і відображаються трохи раніше. Серйозне пояснення цьому факту в даний момент ніхто не дасть. Але тим, хто прочитав на Порталі цікавих статей «Виправлення помилки генія», можна нагадати, що ніхто раніше не припускав, що частинки електричного поля можуть бути двох різних родів. Хто знає, може бути, частинки електричного поля мають якесь відношення до частинкам світла, і вони теж можуть виявитися двох різних родів.
Одне можна сказати напевно - теорію світла і теорію речовини, схоже, чекають великі зміни.