Фото 1. Верхняя толстая линия внутри призмы — это светящийся след луча лазера, проходящего сквозь торцы призмы. Нижняя — это отражение этого следа в нижней грани. Видно, что торцы призмы при этом довольно ярко светятся.
Johann Kern, Stuttgart, jo_k@gmx.net
Есть многое в природе, друг Горацио,
Что и не снилось нашим мудрецам.
Шекспир. Гамлет (после прочтения данной статьи).
Название статьи достойно сумасшедшего? Правильно. Но дело в том, что результаты эксперимента тоже достойны фантазии сумасшедшего. А название вполне соответствует содержанию статьи. Кроме того, эксперименты делались в ночь под Новый Год, а это почти то же самое, что в ночь под Рождество. Так что, если Вы начали читать статью стоя, то лучше присядьте, а если сидя — то покрепче держитесь за стул. Результаты будут сногсшибательными. Вы им наверняка не поверите. Ну что-ж. Вам остаётся их проверить. Проверить — это всегда проще, чем провести эксперимент впервые.
Началось всё более или менее обычно. Автор статьи пропустил луч лазера сквозь призму...
Все мы знаем, что след светового луча в воздухе невидим. Если мы не видим светового источника и/или освещаемого им объекта, то только по танцующим в воздухе светящимся пылинкам или частицам тумана мы можем обнаружить наличие прохождения луча света. Совсем иное дело в случае стекла. След луча лазера, проходящего через совершенно прозрачную стеклянную призму, отлично видно (фото 1). Причём видна не только «траектория» (отрезок прямой) луча, но и её отражение в гранях призмы.
Фото 1. Верхняя толстая линия внутри призмы — это светящийся след луча лазера, проходящего сквозь торцы призмы. Нижняя — это отражение этого следа в нижней грани. Видно, что торцы призмы при этом довольно ярко светятся.
В чём тут дело? Ведь внутри стекла нет ни частичек пыли, ни частичек тумана?
Частички тумана (частички воды) при достаточной их величине и концентрации в воздухе хорошо отражают свет. Поэтому мы видим туман и облака. Но ночью, как правило, мы не видим ни тумана, ни облаков. По-видимому, дело тут не только в величине частичек воды и их концентрации, но ещё и в силе света. Поэтому мы обычные лучи света, проходящие через призму, внутри призмы не видим. Лучи же лазера мы можем видеть, причём настолько хорошо, что за траекторией луча света мы ничего не видим, она не просвечивает.
В самом густом тумане мы ещё можем увидеть собственную руку, если она достаточно близка к глазам. Траектория луча лазера (тлл) внутри призмы имеет толщину порядка 1-го миллиметра. Но этой толщины уже достаточно, чтобы за этим лучом ничего не видеть. Глядя на тлл, трудно представить, что луч лазера, пробиваясь сквозь подобный «туман», может пройти в стекле многие сантиметры или даже метры.
Почему мы видим тлл? По-видимому, по той причине, что какие-то составляющие частичек стекла, подобно частичкам тумана, отражают часть света лазера. Эти частички расположены очень плотно, но, с другой стороны, ослабления луча лазера вследствие этого процесса мы не замечаем.
Можно было бы попытаться измерить мощность света, излучаемую участком тлл, чтобы предсказать, какой путь в стекле может пройти луч лазера до ослабления луча вдвое. Но гораздо интереснее было бы узнать величину частиц, образующих «туман» в стекле и из чего они состоят.
В коридоре моей теперешней квартиры стоит небольшой узкий столик со стеклянной столешницей. Её ширина 48 см, толщина стекла 8 мм. Стекло прозрачное, бесцветное. Края этого стекла обработаны настолько хорошо, что порезаться невозможно, и кажутся довольно гладкими. Но, разумеется, они не отшлифованы и не отполированы так, чтобы иметь оптические качества. Они не кажутся прозрачными.
Но оказалось, что для луча лазера это не слишком большая помеха. Луч лазера проходит сквозь эти края и, при соответствующем начальном направлении, может дальше двигаться в стекле, не выходя наружу. Повидимому имеет место эффект световода.
Как раз здесь, в этой столешнице, пряталась неожиданность, невероятный световой эффект, который куда более невероятный, чем след траектории лазерного луча в призме.
Нам всем известно разложение света призмой на цветовые составляющие. Ньютон якобы удостоверился в том, что получить дополнительное разложение этих цветовых составляющих невозможно. Зелёный свет остаётся зелёным, а жёлтый жёлтым. Поэтому меня поразило, что начальный след траектории зелёного луча лазера в стекле оказался явно не зелёным. Мало того, за ним следовал зелёный участок, а затем опять не зелёный. Этот факт надо было задокументировать.
Автору пришлось пристраивать лазер так, чтобы освободить руки для фотографирования. Но получить именно этот эффект больше не удалось. Зато удалось получить эффект не менее удивительный.
Фото 2. На фото вверху примерно в центре снимка вы видите луч, идущий справа налево и который затем как бы исчезает, войдя в более яркую полоску зелёного цвета. На снимке он похож на шнур с разноцветными прядями. Если вы фото немного увеличите, то заметите, что одна из «прядей» коричневого цвета. Внизу (фото 3) при более длительной экспозиции показан такой же луч. Вам будет легче рассмотреть его опять-таки при некотором увеличении. Одна из «прядок» этого луча покажется вам жёлтой.
Фото 3. Налево вверху через всё фото отходит узкий луч (в обрамлении зелёных краёв), который можно назвать «зеброй», но не чёрно белой, а бело-жёлтой. Этот луч по теории тоже должен был бы быть зелёным, и конечно-же, однотонным, а не передразнивающим зебру. Вверху справа видна часть деревянной рейки. Она закрывает яркую точку входа луча лазера в пластину из стекла. На фото 2 эта рейка ввиду малой экспозиции практически не видна (кажется абсолютно чёрной. Виден только тёмно-зелёный край).
К сожалению, фотоаппарат видит совсем не то, что видит глаз.
На фото 2 и 3 80 % площади фотографий слева занимает стекло (столешница «стеклянного» стола). Идущее от центра нижнего края фотографии 2 нечто, похожее на кусок толстой верёвки, это на самом деле край стекла. На фото 3 в этом же самом месте расположено нечто, более похожее на грубую деревянную рейку — на самом деле это тот же самый край стекла. Кусок «деревянной плиты» с тёмно-зелёнными краями в верхнем углу справа на фото 3 — это часть деревянной рейки. Она находится здесь для того, чтобы закрыть от объектива яркую точку входа луча лазера в стекло. Этот же предмет находится на фото 2 примерно в том же самом месте и для той же цели, но он на фото 2 абсолютно не виден.
То, что нас должно интересовать на обоих снимках — это узкий светлый луч, который идёт в середине снимка справа налево от места встречи края стекла и рейки.
Обратите внимание: начало этого луча на обоих снимках похоже на чередующиеся параллелограммы, или, если хотите, на две свитые вместе разноцветные пряди. На снимке 2 они похожи на зелёные и коричневые, на снимке 3 — на жёлтые и белые. В цветовом отношении действительности более соответствует снимок 2. Края этих паралеллограммов пересекают луч примерно под углом 45 градусов.
По снимку 2 можно сказать, что этот луч похож на верёвочку, свитую из жёлтой и белой прядей. Но это только тогда, когда рассматриваешь луч с одной стороны от его входа в стекло. С другой стороны этот луч выглядит точно также, но уже можно понять, что это не свитые пряди. Там где находятся с одной стороны стыки параллелограммов, с другой стороны расположены середины параллелограммов и наоборот. То есть, слева и справа наблюдается сдвиг на половину параллелограмма. Сверху луч кажется однотонным, как бы серо-коричневым. Глазу жёлтые параллелограммы кажутся скорее коричневыми, но явно не зелёнными.
Уже здесь можно отметить отличия от теории: зелённый цвет перестал быть зелённым. Но если вообще можно ожидать изменение цвета луча, то только изменение цвета, идущее поперёк луча, как это имеет место при разложении белого света в призме. О каком «луче» можно говорить, когда изменение цвета идёт вдоль луча? Такого в природе, казалось бы, просто быть не может. Но вот вы видите такое чудо-юдо на фотографии. Опять-таки можно было бы представить, что два жгута свились в подобие верёвочки, но световые лучи не могут изгибаться и что-либо обвивать. Но здесь нет даже этого. С обоих боков луча видны параллелограммы попеременно меняющегося цвета. Скажите пожалуйста, как луч может периодически изменять свой цвет вдоль луча, если не предполагать за ним фона, состоящего из меняющихся по цвету полос? Такого просто быть не может, такое даже представить невозможно. Такое можно только нарисовать. Но мы видим фотографию.
Эксперимент легко повторяем (по крайней мере, на этом стекле). Если у кого-то возникнут трудности в повторении эксперимента, приезжайте ко мне, повторим всё вместе.
Изменение угла вхождения луча в край стекла (в плоскости, параллельной плоскости стекла) практически ничего не меняет. Когда точка вхождения луча находится вблизи верхней плоскости стекла, луч как бы прижимается к ней изнутри, затем ломается, уходит вглубь стекла и затем идёт дальше, становясь постепенно всё менее ярким. Снизу и сверху луч после излома сопровождается яркими зелёными прядями света, как бы прижимающимися к поверхности стекла. Наружу ни сам луч, ни эти пряди не выходят.
Был испытан также лазер с красным лучом. В стекле точно также возникает луч, состоящий из параллелограммов попеременной яркости. Но есть ли при этом изменение цвета, автору не удалось понять. Применялись лазеры мощностью примерно 50 милливатт.
Объяснить результаты этого эксперимента автор на данном этапе не представляет возможным.
Когда уже была написана эта статья, автор в свободные минуты стал испытывать все прозрачные материалы, имеющиеся под рукой. Со стёклами результаты легко повторялись, везде удавалось увидеть внутри стекла след траектории луча, напоминающий красно-коричневый цвет.
Затем автор испытал кусок плексигласа родом из Китая. Он показал след, похожий на след в призме (фото 1). Неожиданность, которую автор пару дней назад посчитал бы естественной, ожидала его с куском трубы из плексигласа (диаметр 80 мм, длина 126 мм, толщина стенки 3 мм). В этой стенке траектория луча совершенно не видна. Этот результат автор встретил с некоторым удовлетворением, так как ещё пару дней тому назад считал, что след луча лазера в прозрачном веществе является невидимым. Неожиданность, уже настоящая, была в другом: луч лазера из этой стенки не выходил. Хорошо видна была яркая входная точка, довольно ярко светились оба торца трубы, на стене была видна тёмная дуга тени от стенки трубы, но луч из куска трубы не выходил. Автор даже пытался с торца заглянуть внутрь стенки трубы: он увидел очень яркую, прямо-таки ослепляющую дугу — но не точку.
Автор стал искать, нет ли под рукой других предметов из плекса. Нашлась линейка от рейсшины (длина 33 см, толщина 5 мм, края линейки скошены и имеют толщину примерно 0,5 мм). Этой линейкой пользовались в те времена, когда ещё существовали чертёжные доски. В этой линейке хорошо был виден начальный кусок траектории луча лазера, но постепенно он становился всё более нечётким, и луч из неё также не выходил.
Напомним читателю, что описанные эксперименты начинались со стеклянной столешницы шириной 48 см. Хотя внутри неё след луча имеет красно-коричневый цвет, но луч из неё выходит и имеет такой же зелёный цвет, как и на входе в неё.
Таким образом, существуют совершенно различные прозрачные материалы. В некоторых из них луч зелённого лазера не виден, в некоторых других он виден и имеет обычный зелёный цвет, в стекле след луча лазера может оказаться красно-коричневым или даже имеющим форму прямой, состоящей из красно-коричневых паралеллограммов попеременной яркости. Луч лазера может проходить насквозь, но может и вообще не выйти из материала, развернувшись внутри материала в линию, яркость которой убывает к краям.
|
|
 |
