Johann Kern, Stuttgart, jo_k@gmx.net
В статье на основе эксперимента описывается возможный механизм
возникновения диффузного отражения света, противоречащий принятому.
Однажды я сидел в тёмной комнате при свете луча лазера, упиравшегося в дверь, и вдруг заметил, что вся моя рука покрыта какими-то мелкими колечками. Я даже вздрогнул от неожиданности. Я пошевелил рукой, и заметил, что колечки скользят по коже руки. Приблизив руку к ярко светящейся точке луча лазера на двери, я увидел, что колечки превратились в очень мелкий яркий бисер, плотно покрывавший мою руку.
Взяв листок белой бумаги, я сперва приблизил его к яркой точке на двери и увидел, что весь он покрыт ярко блестящим мельчайшим бисером. При удалении от этой точки, бисер стал превращаться во всё более блёклые неправильной формы кружочки. Приглядевшись к стенам и к потолку, я заметил, что они полностью покрыты подобными кружочками.
Поставив против двери светлую коробку и поменяв направление луча лазера, я получил указанные кружочки на двери. Открыв дверь, я выпустил кружочки в соседнюю комнату. До противоположной стенки от светлой точки, освещаемой лазером, было примерно 8 метров. Я подошёл к ней. Неяркие пятна света стали ещё менее яркими, но они превратились, как мне показалось, в подобие неправильных четырёхугольников. Вся стена напомнила мне вид множества обработанных полей, при взгляде на них из самолёта.
Взяв снова листок бумаги, я прошёл с ним от светлой точки до стенки соседней комнаты. Маленькие «бисеринки» при этом постепенно увеличивались в размере и превращались в «поля» величиной около 5 мм.
Поставив к стене соседней комнаты напротив двери большое зеркало, я получил изображение на противоположной стене, куда прямые лучи от освещённого пятна попасть не могли. «Поля» стали менее яркими, их границы менее резкими, но всё ещё хорошо различимыми. Длина луча до этих «полей» была около 14 метров.
Что представляет из себя указанная ярко светящаяся точка от лазера? Источник световых волн? На мой взгляд, это отпадает. Светящаяся точка по существующим понятиям не может создать на противополжной стенке сложный рисунок.
Представьте себе ледоход. Под поверхностью реки находится точечный источник света или даже много источников. Куски льда не пропускают свет, они создают тени. На облаках или экране, расположенном над рекой, мы могли бы увидеть похожую картину. То, что мы видим, это проекция?
Больше всего это походило на то, как буд-то под поверхностью светлого пятна находится источник света. Но ведь у нас картина совсем другая. Мы светим лучом лазера на поверхность «реки», на «льдины», а вовсе не на «дно реки между льдинами». Как на экране может появиться тень ото льдин? Что играет роль освещаемого «дна реки»? И что играет роль кусков льда?
По-видимому, надо исходить из того, что каждому световому пятну на стене соответствует маленькое пятнышко на освещённой лазером «точке» Т. «Точка» Т проецируется на все стенки, кроме той, на которой она находится, а также на пол и потолок. Мысленно можно себе представить, что стенки комнаты являются поверхностью полусферы. Расстояние до стенки примерно 8 м. Полусфера с радиусом 8 м имеет площадь равную примерно 400 м2. Каждый кв. метр – это 1000.000 кв. мм. Итого 400 миллионов кв. мм. Исходное светлое пятно (точка Т) имеет площадь примерно 1 кв. мм. Площадь светового пятна лазера величиной 1 кв.мм проецируется на площадь 400 миллионов кв.мм, следовательно, увеличение по площади — 400 миллионов, а линейное увеличение будет — в 20.000 раз.
Ещё раз то же самое, но другими словами. Исходное пятно с размером 1 мм растягивается на полуокружность с радиусом 8 м = 25120мм, т.е. линейное увеличение примерно 25.000 раз. Это величина одного порядка с только что полученной при рассматривании не длин, а площадей.
Итак, если рассматривать описываемое явление как самопроизвольную проекцию точки Т на полусферу, то мы имеем своеобразное природное «увеличение» светящейся точки. Для случая полусферы радиусом 8 м. линейное увеличение примерно равно 25.000. Для полусферы радиусом 14 м, получаемого отражением от зеркала, линейное увеличение будет примерно равно 44.000.
Фото 1. Картина, видимая фотоаппаратом Sony Alfa 200 на экране на расстоянии 2,5 метра
от точки, освещаемой лазером мощностью менее 100 милливатт.
Это был бы удар мимоходом по волновой теории, где «разрешены» увеличения только до 2.000 раз, однако то, что здесь описывалось — это вовсе не освещение дна реки во время ледохода, и потому то, что рассматривалось — вовсе не проэкционное увеличение. А что это? Подходящее название ещё надо найти.
Разумеется, я попытался сфотографировать то, что увидел. Лазер у меня был зелёный. Фото картинки на двери (расстояние до светлого пятна около 2,5 метра) показано на фото 1.
Как вы видите, фотоаппарат видит совсем не то, что видел я. Чтобы меня не обвиняли в том, что я даже резкость не навёл, в поле зрения аппарата находится вплотную прижатая к экрану линейка с делениями. Картина кажется очень нерезкой. Но деления линейки видны достаточно резко. Так что не обвиняйте меня в том, что я не навёл резкость. Но главное видно. Поле зрения очень неравномерно освещено. Оно состоит из светлых и тёмных пятен. Все светлые пятна имеют примерно одинаковый порядок величины.
Фото 2. Картина, видимая фотоаппаратом Sony Alfa 200 на экране на расстоянии 8 метров
от точки, освещаемой лазером мощностью менее 100 милливатт. Выдержка – 5 минут.
На фото 2 показана картина, видимая фотоаппаратом на расстоянии примерно 8 метров от точки, освещённой лазером. Средний размер светлых пятен 0,5 – 1 см. И здесь показываемое фотоаппаратом не полностью соответствует тому, что видно глазом. Трудно сказать, что светлые пятна напоминают вид пахотных полей. Пятна скорей бесформенные.
Тех, кого заинтересует эта статья, я прошу самим посмотреть то, что здесь описывается. Единственное, что для этого надо, это лазер. Но свет, создаваемый точкой, освещённой лазером, на расстоянии в 8 м очень слабый. Поэтому желательно взять лазер мощностью не менее 100 милливатт. И конечно же, опыт проводить в темноте.
Тому, кого устроит рассматривание «бисера», достаточно совсем маленького помещения.
В качестве отражающих свет поверхностей испытаны различные предметы. В том числе живые. Характер картины на экране не меняется. Мягкие тела отражают хуже, чем твёрдые. Ноготь пальца даёт значительно более яркую картину, чем сам палец. Чёрные поверхности тоже дают отражение, хотя и значительно более слабое, чем светлые.
Можно было бы предположить, что любая поверхность состоит из очень мелких зеркально отражающих кусочков. Но в этом случае картина получилась бы иная.
Кажется естественным, что получающееся изображение как-то отражает свойства освещаемого пятна поверхности. Но что именно означают светлые пятна, пока можно только предполагать.
Наиболее подходило бы для объяснения предположение о проектировании. Но его также не представляется возможным пояснить с помощью рисунка. Особенно смущает то, что картина практически не меняется вблизи плоской стенки, на которой находится светлое пятно. Наиболее соответствующей получаемой картине являлась бы модель из прозрачной полусферы с расположенными на ней непрозрачными пятнами (10 – 20 миллионов пятен!). В центре полусферы должна была бы находиться светящаяся яркая точка. Картина получилась бы похожей. Но как может плоская поверхность стенки моделироваться полусферой?
Если предположить, что вблизи описанной выше яркой точки на той же поверхности находится определённое число таких же светлых точек от лучей соответствующего числа лазеров, то естественно предположить, что в результате наложения получаемых картин друг на друга мы будем получать более равномерное освещение, приближающееся к обычному диффузному освещению от обычного светового пятна.
Это заставляет предположить, что, возможно, любое диффузное отражение состоит из наложения множества отражений, подобных описанному лазерному отражению от «точки», освещаемой лазером. Если это подтвердится, то окажется, что механизм появления диффузного отражения совсем иной, чем он предполагался до сих пор.
Но представить можно и иное. Светлые пятна могут местами накладываться друг на друга, и мы можем получить редкие яркие пятна на слабо освещённом фоне.
|
|
 |
