Johann Kern, Stuttgart, wsdv@gmx.net
“...человек: который бы смог изобрести подзорную трубу,
основываясь лишь на теории, без вмешательства случая,
должен был бы обладать сверхчеловеческим умом”).
Гюйгенс, “Диоптрика”
Аннотация. Автор приводит экспериментальные данные, по которым увеличение светового микроскопа при резком изображении предметов превысило 20.000. Достигнутое разрешение имеет величину порядка 1/20 длины волны. По волновой теории увеличение светового микроскопа должно быть значительно меньше 2.000 и разрешение порядка 0,4 длины волны.
Возможно, Гюйгенс оказал медвежью услугу физике, создав свою волновую теорию света. Но тогда её встретили восторженно, и в течение короткого времени она нашла много поклонников и последователей.
Мы все не склоны делать бессмысленную работу. Если нам что-либо кажется самоочевидным, мы это не проверяем, и уж тем более не проверяем дотошно. Разложение лучей света на цветовые составляющие с помощью призмы, казалось, полностью объясняется волновой теорией света и, естественно, не подверглось пристрастной проверке. Возможно, потому, что, как почти всегда, экспериментальное открытие предшествовало теоретическому объяснению. Можно сказать, только случай показал уже в наше время, что с этим разложением что-то не то [1, стр. 197-205]. Оказалось, что разложение света не подчиняется ни волновой, ни корпускулярной теории. То есть, свет не волна и не частицы. Что же это?
На это пока нет ответа.
Начиная со времён Гюйгенса все проблемы, возникавшие в оптике, пытались разрешить с помощью волновой теории. И она обычно не подводила. Тот же Гюйгенс на основе своей волновой теории создал окуляр, который в значительной мере позволял избавиться от цветовых искажений получаемого изображения (ахроматизм).
Но гораздо больший ущерб оптике нанесли, возможно, экспериментально-теоретические работы Фраунгофера (1787 – 1826) и Эйри. Дифракция Фраунгофера и пятно Эйри на основе волновой теории убедительно показали, что возможности увеличения изображения ограничены [2]. С ними был также абсолютно согласен и Гельмгольц (1821 – 1894). Из его формулы, как показано в источнике [3], следует, что минимальная величина отрезка lmin, которая может наблюдаться в микроскопе, приблизительно равна 0,4 λ
lmin ≈ 0,4 λ.
После приведения этой формулы, источник утверждает:
“Таким образом, с помощью микроскопа принципиально невозможно рассмотреть какие-либо детали, размер которых значительно меньше длины волны света. Волновые свойства света определяют предел качества изображения объекта, полученного с помощью любой оптической системы”.
Подобный вывод в различных вариациях уже примерно две сотни лет повторяют и повторяют различные авторы. Вот, пожалуйста:
“… Тут, впрочем, в оптической микроскопии таилось серьезное разочарование: оказалось, что разглядеть детали размером чуть меньше длины волны используемого света не удается по причине дифракции этих самых световых волн. Предел лежал около полутора тысяч крат. Конечно, увеличение микроскопа можно было бы устроить и в десять тысяч крат, но все бесполезно: новых деталей уже не открывается, а все какие-то кольца да размытые пятна.” [4].
На волновую теорию света чуть ли не молятся: “Тончайший же из всех инструментов - это длина волны” [5]. Где уж тут подвергать её сомнениям:
“Френель доказал теоретически, что расхождение во все стороны ничтожно, если волна мала, но все же и эту ничтожную дифракцию он обнаружил и измерил, а по ее величине определил длину волны света. Из явлений интерференции, которые так хорошо известны оптикам, полирующим до "одного цвета", до "двух полос", он также измерил длину волны - это полмикрона (половина тысячной доли миллиметра). И отсюда стали неоспоримыми волновая теория и исключительная тонкость и острота проникновения в сущность живого вещества. С тех пор все мы в разных модификациях подтверждаем и применяем мысли Френеля. Но и не зная этих мыслей, можно усовершенствовать микроскоп” [5].
Вряд ли стоит разбирать эти работы и искать в них ошибку. Виноваты тут не сами авторы, а их вера в волновую теорию света. Человек верующий делает и не такие ошибки. Но теория теорией, а экспериментаторы, по-видимому, должны были бы рано или поздно выйти за предел, ошибочно предсказанный теорией? Но за 200 лет этого не произошло. Достаточный повод предполагать теорию правильной?
Опровергнуть все эти выводы и утверждения автору данной статьи в известной мере помог случай. Автор исследовал возможности получения наибольшего увеличения изображения в микроскопе, без применения методов, основанных на волновой теории. Автор не применял ни линз из различных сортов стекла, ни особых форм линз. Если они, возможно, и есть в экспериментальном микроскопе автора, то только по той причине, что он вообще не знает о них ничего, кроме измеренного фокусного расстояния.
На начальных этапах исследования автора преследовала нерезкость, появляющаяся уже при весьма малой степени увеличения, и цветные обрамления предметов. Но, тем не менее, ему удавалось продвигаться всё дальше и дальше по направлению к заветному увеличению в две тысячи раз (наилучшие микроскопы якобы имеют увеличение до 1800). И в один прекрасный день, после почти непрерывных усилий в течение примерно 4-х месяцев, эта граница оказалась достигнутой. Именно 2000. К этому времени автору уже перестали досаждать цветные обрамления. Движение далее в этом же направлении оказалось гораздо легче. Буквально в течение нескольких дней было достигнуто увеличение в 6, а затем и в десять тысяч. Ещё через неделю – 20.000 (по записи в журнале – 21.130, но это - по расчётам. Ошибка может оказаться в пределах 10%).
Предел увеличения этим явно не был достигнут. Но у автора появилась необходимость в оформлении результатов. Иначе говоря, в доказательстве того, что подобные увеличения действительно получены.
Эта задача оказалась для автора не менее трудной, чем получение самих результатов.
Новые открытия и изобретения иногда сравнивают с новорожденными. Можно ли по виду новорожденного и его поведению предсказать его будущее, кем он станет? Разве что только случайно предсказание может оказаться правильным. Точно также обстоит дело с открытиями и изобретениями. Они должны себя ещё проявить.
Но, как говорят немцы, любое сравнение хромает, т. е., имеет свои недочёты. И мы, конечно, всё-таки сразу пытаемся оценить полезность новых открытий, правда, обычно сопровождая эту оценку словами “вероятно” или “скорее всего”. Но сразу представить все возможные применения новых явлений, не может, конечно, никто, даже если он невероятный эрудит и светлая голова. Своё собственное открытие существования нематериальной отражающей поверхности вблизи каждого тела для больших углов отражения [1, стр. 126-143] сам автор посчитал абсолютно бесполезным с практической точки зрения, неприменимым. При этом надо отметить, что на его основе автор придумал своеобразный телескоп, но посчитал, что его никто не станет изготавливать, а самому это не по силам. Автор опубликовал в своей книге сообщение о существовании невидимой отражающей поверхности только по той причине, что оно кое-что говорит о свойствах световых лучей, о природе света. И вот теперь оказалось, что это открытие применимо для объяснения давно развивающегося ошибочного представления о свете в оптике и может помочь преодолеть появившееся там представление о существовании предела увеличения или пределе разрешимости величиной λ/2 (это округление более “точного” значения величиной 0,4 λ).
Рано или поздно автор при своих опытах тоже, как ранее другие исследователи, столкнулся с явлением виньетирования. Оно заключается в том, что резкая часть изображения микроскопа обрамляется своего рода туманным облаком. В поисках его причины автор заглянул в работающий микроскоп, сняв с него окуляр. И увидел следующую картину (Фото 1).
Фото 1.
Из зрачка объектива боковой свет широким потоком попадает на стенки тубуса, отражается от них и затем, очевидно, попадает в окуляр. Чем длиннее тубус, тем больше боковых лучей попадает в окуляр, создавая нежелательную помеху для чёткого изображения.
Автор сразу вспомнил про свою невидимую отражающую плоскость. Здесь, внутри цилиндра, она превратилась в невидимую цилиндрическую поверхность. От этой поверхности отражаются боковые лучи от части изображения, которая выходит за пределы той части изображения, которая напрямую попадает в окуляр. Боковые лучи, как считают оптики, поглощаются воронённой или брюнированной внутренней поверхностью стенок микроскопа или телескопа. Но тот, кто знает про явление [1, стр. 126-143], знает, что это не так. При больших углах отражения лучи отражаются от самых “незеркальных” поверхностей любого цвета. Так как мало кто знает про это явление, никому не приходило в голову, что воронённая поверхность может отражать боковые лучи и создавать этим путём весьма нежелательную “виньетку”.
Теперь становится понятно, почему длина тубуса, которая входит в формулу увеличения микроскопа в числителе, ограничена. Этим предохраняются от виньетирования.
Если же знаешь об этом явлении, то от него можно очень просто защититься [6].
Обратим внимание на следующую фразу из статьи [7]:
“Если лучи света от удаленного источника падают на линзу непосредственно, то роль экрана, на котором дифрагирует свет, выполняет оправа линзы.”
Экспериментаторы, разумеется, описывают только то, что им кажется существенным. Когда не знаешь о существовании зеркального отражения при больших углах отражения, не описываешь никаких элементов экспериментальной установки, которые могли бы способствовать появлению этих мешающих лучей. Возможно, что на самом деле перед линзой находился не только удалённый источник, но и достаточно длинная труба или иная конструкция, отражение от стенок которой и привнесло свою долю в “дифракцию”. Из-за нашего незнания мы кажущееся обычно принимаем за действительное. На “несущественное” мы не обращаем внимания. У нас просто нет другого выхода. Когда наши предки представляли себе солнце, влекомое по небу волами, они, естественно, не знали, что неба, как такового, просто не существует.
В результате нашего незнания мы для большей убедительности привносим в описание несуществующие элементы. Наши предки интуитивно понимали, что солнце само по себе двигаться не может. Поэтому они для большей достоверности повествования добавили волов. Исследователи же линз объяснили дифракцией нечто, мешающее чёткости изображения, так как они ничего не знали о существовании этого нечто. Конечно же, исследователи разрешающей способности оптических элементов не привирали. Они ввели в заблуждение не только своих читателей, но и себя. До изощрённости “физиков” 20-го века, придумавших позитрон и материализацию света [1, стр. 144-196], они ещё “не доросли”.
Разбавление цвета
Другая возможная причина тоже связана со своего рода физическим явлением. Но мер защиты от этого явления, скорее всего, не существует.
Возьмите не слишком цветонасыщенную жидкость, не очень крепкий чай или не слишком тёмное вино. Если вы будете медленно наливать в прозрачный стакан подобную жидкость, вы можете заметить, как постепенно увеличивается яркость цвета жидкости. Яркость или сочность цвета жидкости увеличивается с толщиной её слоя. При обратном процессе цвет как бы разбавляется и становится всё более блёклым. Наверное, все наблюдали подобное.
Когда в микроскоп рассматриваешь напечатанные типографским путём цветные, например, синие буквы, по мере увеличения изображения буквы происходит нечто похожее. Цвет становится всё более и более блёклым. Изображение части буквы, которую ещё можно наблюдать, становится всё более и более туманным, и наконец, мы только и видим, что туман. Обычный туман, вовсе не синий. Что это означает? То, что мы приближаемся к знаменитому пределу увеличения, не позволяющему увидеть подробности, меньшие полуволны? Ничего подобного. Увеличение может при этом быть меньше 300.
Так в чём же дело? Плохая оптика? Обычная нерезкость?
Вовсе не обязательно. Это может быть и нечто другое.
Однажды, попав в очередной “туман” и гадая о причине нерезкости, автор вдруг увидел чёткое и совершенно резкое изображение волоска. Вот уж поистине, не было бы счастья, да несчастье помогло. Не окажись там этот волосок, автор, возможно, до сих пор бы гадал о причине нерезкости. Изображение, которое им наблюдалось, вовсе не было нерезким. “Туман” был только кажущимся. С этим явлением автор потом сталкивался множество раз. Оно возникает при самой различной степени увеличения. При рассматривании поверхности тела осы вблизи её фасеточного глаза, автор “забрёл в туман” при увеличении около 11.000.
Как можно назвать этот вид “нерезкости”? Возможно, просто отсутствием у рассматриваемого участка предмета подробностей, которые видны при данной степени увеличения?
Выбирая подходящий предмет для рассматривания в микроскоп, который служил бы одновременно масштабом, автор напечатал лазерным принтером (печатающим устройством) самым маленьким шрифтом растр из знаков I^°. Причём соседние знаки были выбраны различного цвета, они напечатаны попеременно синими или красными. Знаки ^ и ° имеют величину примерно 0,15 мм. Здесь ниже вы видите этот растр, каким его можно увидеть на экране без изменения величины букв для лучшей видимости.
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^|°^
Если вы посмотрите в небольшой микроскоп с увеличением порядка 10-и - 50-и на этот напечатанный на бумаге растр, вы можете убедиться, что он действительно состоит из букв.
С этими буквами автору повезло. Хотя и с этими микроскопическим буквами автор довольно быстро оказался в сплошном “тумане”, но туман этот был особенным. Сквозь него просвечивали отдельные звёздочки и целые созвездия. Поэтому синие буковки казались участком неба неизвестных миров. Звёздочки достаточно резко и чётко ограничены. Видны и туманности, большие и малые облака. По всем правилам наблюдения звёздного неба, при большем увеличении некоторые из этих звёздочек рассыпались на целые созвездия из двух, трёх и более звёздочек. При больших увеличениях наблюдается, что одни части наблюдаемой картины резкие, а другие нет. Нерезкие части изображения могут находиться в любой части изображения. Наблюдается, что при попытке улучшить резкость изображения, одна часть изображения может становиться более резкой, в то время как другая одновременно становится более размытой. Иногда создаётся впечатление, что видишь двуслойное изображение, нечто вроде поверхности облаков из окна самолёта, и между ними в просветах более удалённую земную поверхность.
Помог и выбор различных цветов соседних буквенных знаков. При наблюдении “тумана” на границе между двумя буквами до очень больших увеличений видно, что туман по обе стороны от границы букв различного цвета. Иногда пограничная область букв или отдельные пятна оказываются жёлтыми, наверное, вследствие смешивания синей и красной красок. А ведь это тоже своего рода подробности?
Автор уже упомянул выше, что приведение доказательства представляет определённые трудности. Фотографирование окружающей нас действительности и фотографирование того, что мы видим в микроскоп, - вещи совершенно разные. Разумеется, фотографическая техника давно пришла на помощь тем, кто хочет получить фотографию того, что он увидел в микроскоп. Но так как микроскопы стандартизированы, то эта техника приспособлена именно к стандартным микроскопам. Читатель легко может поверить, что экспериментальный микроскоп, построенный автором статьи, к стандартным не относится. Автором были испробованы многие фотоаппараты и даже специальные камеры для микроскопов и телескопов, но удовлетворительный результат получен не был.
То, что автор видел в своём микроскопе и то, что он представляет на суд читателей, это небо и земля. Нерезкость снимков ужасающа. Если автор видит чёткую и сияющую звёздочку, на снимке видно только размытое пятнышко. Казалось бы, в вопросе, где речь идёт о резкости изображения за пределом увеличения в 2000, показывать нерезкие фотографии просто смешно. Из этого же исходил и автор. Но так как автор уже потерял надежду получить резкие снимки в приемлемый срок, то он счёл необходимым показать то, что получилось. Снимки, разумеется, всё-таки позволяют понять, что увеличение в 2000 пределом не является. Именно это автор считает главным достижением.
К любым документам надо проявить определённую степень доверия. Но подделать можно как резкие, так и нерезкие снимки. Тех, кому представленные снимки покажутся не вызывающими доверия, автор приглашает приехать на юг Германии в г. Штутгарт и заглянуть в микроскоп автора лично. Если ваш интерес не беспочвенный, вы об этом не пожалеете. Это совсем иной мир, которого вы до сих пор ещё не видели.
Фото DSC00712. Приложение 1
На этом фото вы видите незначительную часть растра, состоящего из знаков I^°. Изображение мы видим вверх ногами. Большое синее пятно в центре снимка – это знак °. Он должен бы иметь форму кольца. Однако ввиду очень малой величины знаков печатающее устройство все знаки в значительной мере исказило. Розово-красный знак слева, это знак ^. Так как мы видим изображение вверх ногами, то он отдалённо похож на галочку или на букву v. Справа видна часть розово-красного знака I. Обратите внимание на то, что ширина этого знака вдоль его длины в некоторых местах значительно меньше ширины значка °. Это послужит причиной к переходу через несколько снимков к знаку I, который находится левее значка ° примерно на 0,4 мм, и также имеет синий цвет.
Увеличение микроскопа на этом снимке по 3D-каретке и внешнему масштабу равно 427. Исходя из примерных размеров знака ° 0,15 мм по данным растра и внешнему масштабу, увеличение равно примерно 466. На экране вашего РС вы видите этот знак с увеличением не менее 300.
Многочисленные светлые пятнышки на снимке – это “звёздочки”. В микроскопе они видны резко очерченными и сияющими. От многих из них даже лучики света видны. На снимке это просто размытые пятнышки. Но, обратите внимание, некоторые из этих пятнышек на снимке размером менее 1 мм. Снимок на экране компьютера мы видим часто уменьшенным. Если снимок на экране компьютера увеличить (до 100%), то пятнышки становятся более размытыми и даже частично разлагаются на цвета радуги. Это разложение в микроскопе не наблюдается, но звёздочки имеют различные цвета. Происходит ли разложение на цвета радуги в микроскопе или привносится фотоаппаратом, автор сказать не может.
При увеличении снимка на экране компьютера вы замечаете дополнительно множество новых светлых пятнышек. Это тоже звёздочки, которые видны в микроскопе, а здесь без увеличения снимка вообще не заметны.
Фото DSC00713. Приложение 2
Здесь увеличение микроскопа уже около 1000 (по измерениям оно находится между 990 и 1130). Это тот же самый знак °. При этом увеличении и вы уже можете заметить, что некоторые звёздочки имеют различные цвета. То, что это фото того же самого знака °, вы можете понять по взаимному положению самых светлых пятнышек-“звёздочек”. Общее число “звёздочек” на фоне знака ° явно увеличилось. Но появились и “чёрные дыры”, это, скорее всего, следы загрязнения оптики.
Фото DSC00719. Приложение 3
На этом снимке увеличение уже примерно 2000. Никаких подробностей или мелких деталей на этом снимке по теории уже нельзя было бы наблюдать. Но мы видим на экране светлые или иные пятнышки размером около 1 мм. Их-то точно уже не должно было бы быть. Кроме того, мы видим более чётко некоторые подробности, которые на снимке DSC00713 едва заметны. Вспомним уже приведённую выше фразу из [4]:
“Предел лежал около полутора тысяч крат. Конечно, увеличение микроскопа можно было бы устроить и в десять тысяч крат, но все бесполезно: новых деталей уже не открывается, а все какие-то кольца да размытые пятна”.
Соответствует ли рассматриваемый вами снимок – при увеличении в 2000 – этой цитате?
Фото DSC00721. Приложение 4
На этом снимке увеличение микроскопа равно примерно 3060. Читатель может заметить, что уже знакомые ему по прежним снимкам светлые пятна стали гораздо больше и светлее. Более крупными стали и яркие голубые звёздочки. Но и на этом снимке присутствуют множество светлых пятнышек размером около 1 мм. Причём их трудно назвать размытыми. Да, снимок явно не высшего качества, но на нём видна масса мелких деталей.
Фото DSC00723. Приложение 5
Фото DSC00724. Приложение 6
На этих двух снимках увеличение микроскопа такое же, как и на фото DSC00721, то есть 3060. Этими двумя снимками автор хотел, в частности, подчеркнуть возможную фотографическую разницу между обычными предметами, и предметами, видимыми в микроскоп. Слева от собственно предмета съёмки (внутри яркого круга) вы видите предмет одежды, расположенный в глубине помещения, а справа близко расположенный элемент установки. Первый снимок сделан при установке на фотоаппарате “бесконечного” расстояния, поэтому слева хорошо виден предмет одежды, который находится сравнительно далеко, а справа не видно практически ничего. Второй снимок сделан с установкой расстояния в 0,45 м (наименьшее возможное на применённом фотоаппарате), поэтому предмет одежды слева виден нерезко, а элемент установки справа виден хорошо. На самом же предмете съёмки это “изменение расстояния” практически никак не отразилось. Это обстоятельство объясняет, что получить резкий снимок изображения в микроскопе не так-то уж и легко. Кто посоветует, как в этих условиях можно эффективно “наводить на резкость”? Если кто захочет дать совет, прошу учесть, что микроскоп очень даже нестандартный.
На этих двух снимках (Фото DSC00723 и DSC00724), кроме того, осуществлён переход к знаку I из другой группы I^°. Целиком знака ° на дальнейших снимках так и так не будет видно, поэтому желательно найти достаточно малый элемент видимого изображения, на который можно было бы ориентироваться для определения и контроля степени увеличения. В частности, это может быть ширина знака I в каком-либо определённом месте вдоль его длины.
Фото DSC00727. Приложение 7
На этом снимке увеличение примерно равно 4970. О том, что степень увеличения стала больше, читатель может заметить по тому, что относительная ширина знака I на этом снимке значительно увеличилась. Читатель может обратить внимание, что светлый выступ (светлая вмятина в знак I) на этом снимке всё больше превращается в светлое пятно на фоне знака I. Автор просит обратить ваше внимание на чёткое яркое пятно на левом краю снимка. В микроскопе это даже не “звёздочка”, а настоящее маленькое солнце. Автор специально сместил положение знака I на снимке по сравнению со снимками DSC00723 и DSC00724 для того, чтобы в кадр попало это маленькое чудо.
На снимках много всяких загадок. Обратите внимание на большое светлое пятно чуть правее и ниже центра снимка. Создаётся впечатление, что оно в значительной мере разложено на цвета радуги. Про гораздо более яркое пятно с левого края снимка (“маленькое солнце”) этого никак нельзя сказать, никакому разложению на цвета радуги оно не подвержено (см. ниже два выреза из этого снимка).
Фото 2. Два фрагмента снимка DSC00727
Левый вырез – это “маленькое солнце”. Его диаметр 2,5 – 3 мк. Очень яркое пятно. Но не видно никаких цветных обрамлений. Справа два относительно неярких пятна с того же снимка в том же масштабе. Оба пятна имеют нечто похожее на цветное обрамление. Ахроматизм? Но почему его не видно у “маленького солнца”, где цветное обрамление должно было бы быть выражено гораздо заметнее?
Посмотрите теперь на показанное ниже фото 3. Это вырез из снимка DSC00733, который сам по себе не показан. Здесь увеличение также равно 4970.
Фото 3. Вырез из снимка DSC00733
“Звёздочка” (светлое пятно) внизу слева кажется окружённым цветными (радужными?) кольцами. Чтобы их лучше увидеть, надо посмотреть под углом к снимку со всех сторон пятна. Три светлых пятна вверху справа сопровождаются более слабыми цветными короткими дугами. Два голубоватых пятна посредине внизу не имеют ни колец, ни дуг. Но они имеют всё-таки нечто похожее на ореол. Размеры светлых пятен 1-2 мк. Ширина цветных дуг должна быть примерно 0,5 мк.
Сказать, что это обычный ахроматизм, явно нельзя. Если это ахроматизм, то весьма своеобразный.
Фото DSC00729. Приложение 8
На этом снимке увеличение примерно равно 10.000. Читатель может заметить, что на этом снимке относительная ширина знака I опять резко увеличилась. По-прежнему на снимке можно заметить детали, которые на экране меньше 1 мм. На этом кадре в микроскопе должны быть видны подробности, которые сравнимы с λ/10, то есть с одной десятой длины волны. По волновой теории света этот кадр просто не имеет права на существование.
Посмотрите ещё раз на снимок “маленького солнца” (фото 4). Если экран лэптопа наклонить от себя примерно на 45 градусов, то снимок становится хотя и более тёмным, но как бы более контрастным или резким. Место соединяющее “солнце” с красноватым пятном слева от него, становится более узким. Заметили? Присмотритесь ещё внимательнее. Там, где начинается это пятно, видны два вертикальных образования шириной менее миллиметра (на экране автора диаметр “солнца” равен примерно 12 мм). Между ними и между вторым образованием и самим оранжевым пятном видны два тёмных продолговатых промежутка шириной не более 0,25 мм.
Фото 4. Фрагмент снимка DSC00727
Идём далее. Выше уже было сказано, что диаметр “ маленького солнца” 2,5 – 3 мк. Если это так, то 1 мм на экране автора соответствует 0,25 микрона в натуре. 0,25 мм соответствуют уже 0,0625 мк. Такую малость (подробность) мы заметили на снимке при увеличении микроскопа примерно равном 5000. При увеличении в 20.000 мы должны заметить уже величины, равные 0,015625 мк. Это 15 нанометров? И это при нерезких фотоснимках?!
Фото DSC00744. Приложение 9
При фотографическом доказательстве полученных результатов автору приходится проделывать ещё раз то же самое, что он уже сделал. С той разницей, что он должен не только увидеть, но и попытаться заснять увиденное. Экспериментальные установки далеко не всегда рассчитаны на удобство обращения с ними. При попытке получить снова увеличение в 20.000 автору никак не удавалось получить достаточно резкое изображение в микроскопе. При этом он вспомнил про “маленькое солнце” (фото 4) и решил, что оно должно ему помочь в наведении на резкость. Ведь оно было при увеличении в 5000 такое яркое и чёткое. Но оно разочаровала автора. Оно оказалось размытым и не слишком ярким. “Это потому, что ещё нет резкости”. Но, увы, резкости так и не получилось. Автор несколько раз приближался и уходил от положения наибольшей резкости, так как “маленькое солнышко” показало себя удивительным объектом. Метаморфозы “маленького солнца” несколько напомнили автору то, что изображено на фото 3 при увеличении примерно в 5000. При сильном удалении от положения наибольшей резкости свечение почти полностью исчезло, а на месте маленького солнышка показалось по форме нечто похожее на картинку с расходящимися волнами воды, только круги были очень близки друг к другу и светились. Автор сфотографировал эту картинку, но увы, на фотографии ничего похожего нет. При уходе от положения наибольшей резкости в другую сторону тоже появились круги, всего несколько, но очень толстые и яркие, но что больше всего удивительно, так это то, что эти круги были резко зигзагообразными (!). И это фото не получилось, вернее, на нём ничего похожего нет. В положении наибольшей резкости автор сделал снимок DSC00746, фрагмент которого показан ниже.
Фото 5. Фрагмент снимка DSC00746.
Снимок кажется очень размытым. При наклоне же экрана снимок темнеет и на нём видны многие мелкие детали. В микроскоп автор эти детали не видел. Возможно, они являются только следствием чудес цифровой фотографии. Но при этом наклоне фрагмент становится очень похожим на фотографию “маленького солнца” на фото 4. Только он здесь значительно больше. Но вот ещё один фрагмент того же снимка. На нём многочисленные “следы неведомых зверей”. Они размытые, но видны. На экране их размер около 6 мм. Их размер в натуре примерно 0,04 мк. Можно ли сказать после этого, что фотография при этом увеличении микроскопа абсолютно нерезкая, неинформативная?
Фото 6. Фрагмент снимка DSC00746.
При этой же степени увеличения, примерно равной 30.000 (по расчётам 29.197), сделан был очередной снимок того же самого фрагмента буквы I, как и на прежних снимках (Фото DSC00 744. См. приложение 9). Пятна в левом нижнем углу снимка – это то, что стало со “светлой вмятиной в букву I”. Эта вмятина рассыпалась на множество “островков”. Большое светлое пятно вблизи верхнего правого угла снимка, это то самое “большое светлое пятно чуть правее и ниже центра снимка”, которое упоминалось при описании снимка DSC00 727. Сейчас “вмятина” в левом нижнем углу и “большое светлое пятно вблизи верхнего правого угла снимка” едва помещаются в кадре. Они гораздо более размыты, но это естественно для в 6 раз большего увеличения. На фото DSC00 727 при увеличении 5000 поместилось ещё и “маленькое солнце”. Сейчас об этом и речи быть не может.
При снимке изображения при увеличении примерно равном 30.000 автору поневоле пришлось экспериментировать со степенью резкости изображения. Автор рассказал выше о метаморфозах “маленького солнца”, которые, к сожалению, не удалось запечатлеть на снимках. Но при этом был и обратный эффект: на снимках оказались некоторые подробности, не замеченные при наблюдении в микроскоп. К ним, в частности, относятся “следы неведомых зверей”. На других снимках найдены куда более заметные следы.
Снимки DSC00744 (приложение 9) и DSC00746 были сняты при одном и том же положении винта регулировки резкости. На фрагменте снимка DSC00746 видны едва заметные “следы неведомых зверей”. На снимке DSC00744 никаких следов нет. Хотелось бы сказать: вполне естественно, ведь это же разные снимки. На них и не должно быть запечатлено одно и то же.
Но на снимке DSC00741 должно быть изображено то же самое, что и на DSC00744. который снят при чуть-чуть отличающемся положении винта регулировки резкости. Но на нём почему-то видны какие-то новые элементы (следы), которых нет на DSC00744, причём куда более чёткие, чем на фото 6. Посмотрите сами (Фото 7):
Фото 7. Фрагмент снимка DSC00741
Это уже не следы, это больше напоминает складки местности. Чтобы показать место этих складок, ниже показан фрагмент этого снимка с меньшим масштабом
Фото 8. Почти тот же фрагмент снимка DSC00741, но в ином масштабе
Большое светлое пятно в правом нижнем углу – это то самое большое светлое пятно на снимке DSC00744 в правом верхнем углу. Посмотрите ещё раз на снимок DSC00744. Никаких складок местности в соответствующем районе снимка там нет. Это не фантазия автора и даже не фантазия фотоаппарата.
Фото 9. Тот же фрагмент, что и не фото 8, но из снимка DSC00742
Посмотрите на фото 9. Складки находятся на том же месте, только неприятный след пылинки занимает несколько иное положение. То есть это не фантазия и подтверждается другим снимком.
Что касается степени резкости, то автор при съёмке не заметил никакой разницы по сравнению со снимком DSC00744. А фотоаппарат заметил. Замечали ли вы когда-нибудь, что при очень незначительном изменении резкости на снимке появляются совершенно иные объекты?
Такие вот сюрпризы преподносит фотография изображений в микроскопе.
И ещё один сюрприз. Посмотрите, пожалуйста, на фото 10.
Фото 10. Фрагмент снимка DSC00745
Это ещё один снимок “маленького солнца” (наклоните, пожалуйста, экран, и вы его узнаете). Нет, автор вовсе не выставляет напоказ ни нерезкость своих снимков, ни загрязнённость своей оптики. Это только ещё одна иллюстрация уже упомянутой в этой статье поговорки: не было бы счастья, да несчастье помогло. Несчастье здесь всё та же несносная пылинка на оптике, которая портит как раз самые необходимые места снимков. Здесь же она оказалась как раз там, где надо. Посмотрите, пожалуйста, внимательно на ближайшее окружение пылинки. Да-да, на этот неизвестно откуда взявшийся то ли кружок, то ли валик вокруг пылинки. Вы когда-либо видели, чтобы на фотографии вокруг подобного предмета появлялась подобная волна? Да ещё и, кажется, прерванная в четырёх точках? Или только в двух? Тут поневоле начнёт изменять зрение, а может быть, и разум.
Похоже, что микроскопия может принести много неожиданностей для теории света.
Снимок с увеличением в микроскопе в 20.000 раз автор не получил. Зато удалось получить снимок с увеличением в 30.000. В данной ситуации это даже лучше. Автор уверен, что получить увеличение в 100.000 раз также не представит больших трудностей. По крайней мере, принципиальных препятствий в этом направлении пока не замечено. Сейчас дело только за получением достаточно резких снимков. После этого можно будет двигаться дальше. Для специалистов в области цифровой фотографии эта проблема, возможно, яйца выеденного не стоит. В крайнем случае, надо будет создать специальную камеру.
Опровергают ли полученные данные волновую теорию света? Докажет ли кто-либо, что и при λ/30 с помощью отражающихся или проходящих волн можно получать качественное изображение микрообъектов (какой-нибудь остряк скажет: автор статьи это уже сам только-что доказал), причём не только теоретически, но и экспериментально, на примере других волн, не световых? Если да, то тогда эта статья доказала только, что теоретики и практики 19-го столетия сделали несколько скоропалительное заключение по поводу 0,4 λ.
Правильна или неправильна волновая теория света – очень важная проблема. На волновой природе света основываются многочисленные теории и выводы современной науки. От этого может измениться наше представление об эфире, наше представление об окружающем нас мировом пространстве.
В любом случае, данная статья должна быть некоторым шагом вперёд. Теперь сфера применения световых микроскопов может значительно расшириться. Как показывает статья [8], линк которой автору любезно прислал профессор доктор Александр Дмитриевич Данилов (Санкт-Петербург), как практики, так и исследователи очень нуждаются в таком микроскопе.
Те же фотографии, что в статье, в большом увеличении размещены на http://s1291.photobucket.com как приложения 1 - 9
|
|
 |
