U prirodi ima mnogo stvari, prijatelju Horatio,
O čemu naši mudraci nisu ni sanjali.
Shakespeare. Hamlet (nakon čitanja ovog članka).
Je li naslov članka dostojan luđaka? Pravo. Ali činjenica je da su i rezultati eksperimenta vrijedni mašte luđaka. I naslov je sasvim u skladu sa sadržajem članka. Uz to, eksperimenti su rađeni na Silvestrovo, što je gotovo isto kao i na Badnjak. Dakle, ako ste članak počeli čitati stojeći, onda je bolje sjesti, a ako sjedite, čvrsto se držite za stolicu. Rezultati će biti zapanjujući. Vjerojatno im nećete vjerovati. Dobro. Jednostavno ih morate provjeriti. Testiranje je uvijek lakše od pokusa po prvi put.
Staza laserskog snopa u prizmi
Sve je počelo manje-više obično. Autor članka prošao je lasersku zraku kroz prizmu …
Svi znamo da je trag svjetlosne zrake u zraku nevidljiv. Ako ne vidimo izvor svjetlosti i / ili objekt koji je njime osvijetljen, tada samo plesanjem u zraku svjetlećih čestica prašine ili čestica magle možemo otkriti prisutnost prolaska zrake svjetlosti. Slučaj je potpuno drugačiji u slučaju stakla. Jasno je vidljiv trag laserske zrake koja prolazi kroz potpuno prozirnu staklenu prizmu (fotografija 1). Štoviše, vidljiva je ne samo "putanja" (segment ravne crte) zrake, već i njezin odraz u licima prizme.
Promotivni video:
Fotografija 1. Gornja debela crta unutar prizme - to je svijetli trag laserske zrake koja prolazi krajevima prizme. Donji - ovo je odraz ovog traga na donjem licu. Vidi se da krajevi prizme svijetle prilično sjajno.
Što je ovdje? Napokon, unutar stakla nema čestica prašine ili čestica magle?
Čestice magle (čestice vode), s dovoljnom veličinom i koncentracijom u zraku, dobro odražavaju svjetlost. Stoga vidimo maglu i oblake. No noću, u pravilu, ne vidimo ni maglu ni oblake. Očito je da stvar ovdje nije samo u veličini vodenih čestica i njihovoj koncentraciji, već i u jačini svjetlosti. Stoga ne vidimo obične zrake svjetlosti koje prolaze kroz prizmu unutar prizme. Možemo vidjeti laserske zrake, i toliko dobro da iza putanje svjetlosne zrake ne vidimo ništa, ona ne svijetli.
U najgušćoj magli još uvijek možemo vidjeti vlastitu ruku ako nam je dovoljno blizu očiju. Putanja laserske zrake (tl) unutar prizme ima debljinu od oko 1 milimetra. Ali ta je debljina već dovoljna da se iza ove zrake ne vidi ništa. Gledajući TL, teško je zamisliti da laserska zraka koja probija takvu "maglu" može proći mnogo centimetara ili čak metara u staklu.
Zašto vidimo tll? Očigledno, iz razloga što neke od komponenata staklenih čestica, poput čestica magle, odražavaju dio laserske svjetlosti. Te su se čestice smještene vrlo gusto, ali, s druge strane, ne primjećujemo slabljenje laserske zrake zbog ovog procesa.
Moglo bi se pokušati izmjeriti snagu svjetlosti koju emitira dio TLL-a kako bi se predvidio kojim putem u staklu može proći laserska zraka prije nego što snop napola oslabi. No, bilo bi mnogo zanimljivije znati veličinu čestica koje čine "maglu" u staklu i od čega su izrađene.
Trag laserske zrake u staklenoj ploči
U hodniku mog sadašnjeg stana nalazi se mali uski stolić sa staklenom pločom. Njegova širina je 48 cm, debljina stakla je 8 mm. Staklo je prozirno, bezbojno. Rubovi ovog stakla toliko su dobro obrađeni da ih je nemoguće rezati i čini se da su prilično glatki. Ali, naravno, nisu polirani niti polirani da bi imali optičke kvalitete. Ne čine se prozirnima.
No, pokazalo se da to nije prevelika prepreka za lasersku zraku. Laserska zraka prolazi kroz te rubove i, s odgovarajućim početnim smjerom, može se dalje pomicati u staklu bez izlaska. Očito postoji svjetlosni vodič.
Ovdje, na ovoj ploči stola, skrivalo se iznenađenje, nevjerojatan svjetlosni efekt koji je daleko nevjerojatniji od putanje laserskog zraka u prizmi.
Svi poznajemo razgradnju svjetlosti na komponente boje kroz prizmu. Newton se navodno pobrinuo da je nemoguće postići dodatno raspadanje ovih komponenata boje. Zeleno svjetlo ostaje zeleno, a žuto svijetlo ostaje žuto. Stoga mi se učinilo da početni trag putanje zelene laserske zrake u staklu očito nije bio zelen. Štoviše, slijedilo je zeleno područje, a zatim opet ne zeleno. Ta je činjenica morala biti dokumentirana.
Autor je morao pričvrstiti laser kako bi oslobodio ruke za fotografiranje. Ali više nije bilo moguće postići upravo taj učinak. Ali učinak nije bio ništa manje nevjerojatan.
Fotografija 2. Na gornjoj fotografiji, otprilike u središtu slike, vidite zraku koja ide s desna na lijevo i koja tada izgleda nestaje ulazeći u svjetliju traku zelene boje. Na slici izgleda kao kabel s raznobojnim nitima. Ako malo povećate fotografiju, primijetit ćete da je jedan od "pramenova" smeđi. Ispod (fotografija 3) s dužom ekspozicijom prikazan je isti snop. Bit će vam lakše ponovno ga vidjeti uz neko povećanje. Jedan od "pramenova" ove zrake učinit će vam se žutim.
Fotografija 3. Lijevo na vrhu, uska zraka (uokvirena zelenim rubovima) odmiče se kroz cijelu fotografiju, koja se može nazvati „zebra“, ali ne crno-bijelom, već bijelom i žutom. Ova zraka, u teoriji, također bi trebala biti zelena, i naravno, iste boje, a ne oponašati zebru. Gornji desni dio vidljiv je dio drvene letvice. Pokriva svijetlu točku ulaska laserske zrake u staklenu ploču. Na fotografiji 2, zbog niske izloženosti, ova je tračnica praktički nevidljiva (čini se apsolutno crnom. Vidljiv je samo tamnozeleni rub).
Nažalost, kamera uopće ne vidi ono što vidi oko.
Na fotografijama 2 i 3 80% površine fotografija s lijeve strane zauzima staklo (ploča stola "stakla"). Dolazeći iz središta donjeg ruba fotografije 2, ono što izgleda poput komada debelog užeta zapravo je rub stakla. Na fotografiji 3, na istom je mjestu nešto što više nalikuje gruboj drvenoj letvi - zapravo je to isti rub stakla. Komad "drvene ploče" s tamnozelenim rubovima u gornjem desnom kutu na fotografiji 3 dio je drvene letve. Smješten je ovdje kako bi zatvorio svijetlu točku ulaska laserske zrake u staklo s leće. Isti je objekt na fotografiji 2 na približno istom mjestu i u istu svrhu, ali je apsolutno nevidljiv na fotografiji 2.
Ono što bi nas trebalo zanimati u oba snimka je uska svjetlosna zraka koja ide u sredinu snimke zdesna ulijevo od mjesta susreta ruba stakla i ograde.
Napominjemo: početak ove zrake na oba snimka izgleda kao izmjenični paralelogrami ili, ako želite, dvije raznobojne niti upletene zajedno. Na fotografiji 2 izgledaju poput zelene i smeđe, na fotografiji 3 poput žute i bijele boje. Što se tiče boje, slika 2 više odgovara stvarnosti. Rubovi ovih paralelograma presijecaju snop pod približno kutom od 45 stupnjeva.
Iz slike 2 možemo reći da ova zraka izgleda poput užeta uvijenog od žutih i bijelih niti. Ali to je samo kad zraku gledate s jedne strane ulaza u staklo. S druge strane, ova zraka izgleda potpuno isto, ali već sada možete shvatiti da to nisu uvijene niti. Tamo gdje su na jednoj strani paralelogramski spojevi, središnje točke paralelograma nalaze se na drugoj strani i obrnuto. Odnosno, na lijevoj i desnoj strani nalazi se pomak od pola paralelograma. Odozgo se čini da je greda jednobojna, kao da je sivosmeđa. Naoko se žuti paralelogrami čine prilično smeđima, ali očito ne zelenima.
Već ovdje možemo primijetiti razlike od teorije: zelena je prestala biti zelena. Ali ako se uopće može očekivati promjena boje snopa, onda samo promjena boje koja prolazi preko snopa, kao što je slučaj s raspadanjem bijele svjetlosti u prizmi. O kakvoj "zraci" možemo razgovarati kada promjena boje ide duž zrake? Čini se da to u prirodi jednostavno ne može biti. Ali ovdje vidite takvo čudo Yudo na fotografiji. Opet, moglo bi se zamisliti da su se dva snopa uvila u neku vrstu žice, ali svjetlosne zrake ne mogu se saviti i omotati oko ničega. Ali čak i toga nema ovdje. Na obje strane snopa vidljivi su paralelogrami naizmjenične boje. Molim vas recite mi kako zraka može povremeno mijenjati svoju boju duž zrake, ako iza nje ne pretpostavite pozadinu koja se sastoji od pruga koje se mijenjaju u boji? To jednostavno ne može bitiovo je čak nemoguće zamisliti. Ovo se može samo izvući. Ali vidimo fotografiju.
Pokus je lako ponovljiv (barem na ovom staklu). Ako netko ima poteškoća u ponavljanju pokusa, dođite k meni, ponovit ćemo sve zajedno.
Promjena kuta ulaska zrake u rub stakla (u ravnini paralelnoj s ravninom stakla) praktički ne mijenja ništa. Kad je mjesto ulaska zrake blizu gornje ravnine stakla, čini se da je zraka pritisnuta na nju iznutra, zatim se pukne, uđe duboko u staklo i onda ide dalje, postupno postajući sve manje i manje svijetla. Odozdo i odozgo, snop nakon prekida popraćen je jarko zelenim nitima svjetlosti, kao da pritiska površinu stakla. Niti sama zraka niti ovi pramenovi ne izlaze van.
Testiran je i crveni laser. Na isti se način u staklu pojavljuje zraka koja se sastoji od paralelograma naizmjenične svjetline. No, postoji li promjena u boji, autor nije uspio razumjeti. Korišteni su laseri snage oko 50 milivata.
Autor u ovoj fazi ne može objasniti rezultate ovog eksperimenta.
Interakcija laserske zrake s prozirnim materijalima
Kad je ovaj članak već napisan, autor je u slobodnim minutama počeo testirati sve prozirne materijale koji su mu pri ruci. Sa staklom su se rezultati lako ponavljali, svugdje je bilo moguće vidjeti trag putanje zraka unutar stakla, nalik crveno-smeđoj boji.
Autor je potom testirao komad pleksiglasa porijeklom iz Kine. Pokazao je trag sličan tragu u prizmi (fotografija 1). Iznenađenje, koje bi autor prije nekoliko dana smatrao prirodnim, čekalo ga je s komadom cijevi od pleksiglasa (promjer 80 mm, duljina 126 mm, debljina stjenke 3 mm). U ovom zidu putanja zraka je potpuno nevidljiva. Autor je taj rezultat dočekao s određenim zadovoljstvom, jer je prije nekoliko dana vjerovao da je trag laserske zrake u prozirnoj tvari nevidljiv. Iznenađenje, već stvarno, bilo je drugačije: laserska zraka nije napustila ovaj zid. Jasno se vidjela svijetla ulazna točka, oba kraja cijevi svijetlila su prilično vedro, na zidu se vidio tamni luk sjene sa zida cijevi, ali greda nije izlazila iz dijela cijevi. Autor je čak s kraja pokušao pogledati unutar zida cijevi: vidio je vrlo svijetli, posve zasljepljujući luk - ali ne i točku.
Autor je počeo tražiti druge pleksus predmete koji su mu pri ruci. Pronađen je ravnalo sa staze (duljina 33 cm, debljina 5 mm, rubovi ravnala su košeni i imaju debljinu oko 0,5 mm). Ovaj se vladar koristio u doba kada su još postojale ploče za crtanje. U ovoj je liniji bio jasno vidljiv početni komad putanje laserske zrake, ali postupno je postajao sve nejasniji, a ni snop nije izlazio iz njega.
Podsjetimo čitatelja da su opisani eksperimenti započeli sa staklenom pločom širokom 48 cm. Iako je trag zraka unutar nje crvenkastosmeđ, zraka izlazi iz nje i ima istu zelenu boju kao na ulazu u nju.
Dakle, postoje potpuno različiti prozirni materijali. U nekih od njih zelena laserska zraka nije vidljiva, u nekima je vidljiva i ima normalnu zelenu boju, u staklu se trag laserske zrake može pokazati crveno-smeđom ili čak u obliku ravne crte koja se sastoji od crveno-smeđih paralelograma naizmjenične svjetline. Laserska zraka može proći, ali možda uopće neće napustiti materijal, okrećući se unutar materijala linijom čija se svjetlina smanjuje prema rubovima.
Johann Kern, Stuttgart
