Rambler's Top100 Індекс цитування Яндекс.Метрика
Портал интересных статей » Мифы, открытия и гипотезы » Что общего между дифракционной решёткой и призменным зеркалом?
Что общего между дифракционной решёткой и призменным зеркалом?

В статье отмечается почти полное сходство между полной картиной спектра, получаемой при помощи дифракционной решётки, и картиной от яркой полоски, видимой через призменное зеркало.


Ньютон без достаточного внимания прочитал главу «О радуге» знаменитой в его время книги Декарта (René Descartes, 1596-1650) «Рассуждение о методе” [1] и потому неправильно представил схему цветового разложения света в призме [2]. Но его описание оказалось очень удобным для создания волновой теории Гюйгенса, которая без ошибки Ньютона никак не могла бы быть создана. И хотя эта теория возникла из ошибочных предпосылок, и потому не соответствует действительному разложению света в призме, а также многим другим световым явлениям, она, тем не менее, “цветёт и пахнет”. Все эти ошибки никак не помешали популяризации Ньютоном разложения света на радужную полоску, которое восхищало всех современников Ньютона не менее, чем восхищает и удивляет нас своим сходством с радугой на небе. По “скромности” Ньютона или без этого все стали приписывать открытие разложения света призмой Ньютону. Ему приписываются и многие другие явления и открытия, автором которых он не был. Из-за всего этого теперь очень трудно узнать, в чём же всё-таки Ньютон был более великим — в науке или же в своей «скромности»? Но если бы не все эти нежелательные и очень досадные ошибки, какой скучной была бы сейчас работа историков!


Как и современники Ньютона, впервые увидевшие рукотворную радугу, так и я был очень удивлён, когда увидел полную картину разложения света с помощью дифракционной решётки (фото на рис. 1 слева) [3], её сходством с недавно обнаруженным мной разложением света от яркой полоски с помощью призменного зеркала [4]. Конечно, я и ранее видел фотографии различных спектров, но это никогда не была полная картина разложения с белой полоской в центре и симметрично расположенными относительно неё спектрами первого порядка, второго порядка и т. д. . Но только эта полная картина похожа на то, что можно увидеть сквозь призменное зеркало.


Ниже дана схема процесса разложения света с помощью диффракционной решётки и его пояснение из [3].


 Что общего между дифракционной решёткой и призменным зеркалом?

Рис. 1

«На рисунке представлена классическая схема дифракции Фраунгофера света люминесцентной лампы на дифракционной решётке. Свет лампы B проходит через узкую щель, расположенную в фокусе линзы L1. После линзы формируется параллельный пучок света, который падает на пропускающую дифракционную решётку DG. За счёт дифракции света на каждой щели решётки и интерференции волн от всех щелей за решёткой возникает набор плоских волн, отличающихся длиной волны. Свет с длиной волны λ будет распространяться в направлении φ в соответствии с формулой d = sin φ, где m - положительное целое число, которое имеет смысл порядка спектра. m равно разнице хода лучей от двух соседних щелей, отнесённых к длине волны. Так в первом порядке спектра разность хода света от двух соседних щелей равна  λ. Разложенный на спектральные составляющие свет попадает далее на линзу L2, которая фокусирует его на экране S, расположенным в её фокальной плоскости. В центре экрана мы видим белую линию, соответствующую изображению щели в нулевом порядке спектра. Далее симметрично вверх и вниз экрана идут цветные полосы, которые соответствуют спектральным составляющим света лампы.  Группы линий повторяются, что соответствует интерференции в первом порядке спектра, во втором, и т.д.»


На представленной схеме меня интересует только фото слева. На рис. 2 показаны увеличенные половины картин 2-х различных спектров с белой полоской и со спектрами до третьего порядка, соответствующие фотографии на рис. 1.


 Что общего между дифракционной решёткой и призменным зеркалом?

 Что общего между дифракционной решёткой и призменным зеркалом?

Рис. 2

Разложения третьего порядка с помощью призмы я никогда не получал, но предполагал возможность их существования. На рис. 4 показана картина «разложения первого порядка» по статье [4]. «Разложения второго порядка» в статье упомянуты, но не показаны.


Ниже дано описание первой части статьи [4].


«Изображение яркого предмета в призменном зеркале»


Описание явления

1. Рассматривание изображения через боковые грани-катеты при внутреннем отражении от грани-гипотенузы


Нам известно, что при разглядывании предметов различной яркости при помощи треугольной призмы, на границе резкого изменения яркости мы видим часть цветов радуги. На одной границе полоска светлого фона (поля) закрашена красным, оранжевым и жёлтыми цветами, а на другой – голубым, синим и фиолетовым. Если ширину светлой полоски постепенно сужать, то между этими цветами появляется ещё и зелёный цвет. Изображение мы при этом видим прямое, не зеркальное.


Если же изображение через призму рассматривать так, как показано на рис.1, то свет отражается от диагональной грани внутри призмы и изображение становится зеркальным (перевёрнутым). Переходы от светлого к тёмному при этом не меняют своей окраски, никаких радужных полосок при этом не возникает.


 Что общего между дифракционной решёткой и призменным зеркалом?

Рис. 3. Взаимное расположение объекта, призмы и глаза. Угол ВСА = углу АВС = 45°.

Так принято считать и в правильности этого утверждения может легко убедиться каждый.


Но справедливо это — только при относительно слабом освещении предмета и если предмет не рассматривать на тёмном или чёрном фоне.
При достаточно ярком предмете и достаточно тёмном фоне можно заметить ранее не наблюдавшееся явление, примерно изображённое на рис. 4. Лучше всего смотреть на трубчатую лампу или даже светодиоды, расположенные на тёмном фоне. Но можно рассматривать и пламя горящего фитиля свечи.


 Что общего между дифракционной решёткой и призменным зеркалом?

Рис. 4. Примерный вид изображения, видимого глазом по рис. 3.

Посредине вы увидите ярко освещённый или даже излучающий свет объект — с нормальной передачей цвета, без радужных каёмок. На некотором расстоянии по обе стороны вы увидите цветные полоски — сперва зелёную, потом красную. При очень ярком объекте можно увидеть ещё и синюю полоску. Жёлтая полоска очень узкая, но она становится шире по мере увеличения ширины объекта.


Яркая полоска в центре и цветные полоски по бокам соединяются серо-белой неяркой полосой, похожей на туман.


В связи с тем, что цветные полоски не граничат с самим объектом, они напоминают радугу в небе.


Когда объект находится близко к призме, расстояние до цветных полосок невелико. Чем дальше удалён предмет, тем больше расстояние до цветных полосок.


Расстояние от цветных полосок до изображения зависит также от угла падения входящих лучей. Чем больше этот угол (чем более входные лучи близки к скользящим), тем больше расстояние до изображения, тем более яркие цветные полоски и тем они шире. Ширина цветных полосок может более чем вдвое превышать ширину основного белого изображения.


Наиболее яркие цветные полоски при расположении глаза посредине высоты призмы. Когда глаз приближается к одной из треугольных граней призмы (к одному из торцов), цветные полоски всё больше блекнут и, похоже, даже исчезают.


При рассматривании точки выхода луча от красного лазера (луч направлен не в глаза, а несколько в сторону) в центре видно очень яркое красное пятно, а по сторонам на некотором отдалении два неярких красноватых пятна.


При достаточно ярких цветных полосках может возникнуть ещё одна пара цветных полосок на примерно двойном расстоянии до изображения и значительно менее яркие. Этот же эффект наблюдается при изображении от красного лазера. При этом возникают два ещё менее ярких пятна. Все пятна расположены по одной линии.»


В разделе «Выводы-предположения» [4] сказано, в частности, следующее:


«То, что наблюдается не просто пара цветных полосок, но и их более бледное повторение, наталкивает на сравнение с уже известным явлением бесконечного ряда отражений в двух параллельно расположенных плоских зеркалах». Но, как мы теперь знаем, гораздо более получаемая картина напоминает полную картину разложения света, получаемую с помощью дифракционной решётки. Получаемые картины не просто похожи, они едва ли не тождественны.


Разумеется, это наталкивает на мысль, не одинакова ли и физика процесса их получения?


По поводу того, как получается картина, показанная на рис. 4, можно строить множество предположений. Все они приводят к весьма странным выводам о свойствах света. Наиболее простое, возможно, следующее.


1) Свет от светлой полоски входит в призму и, испытав зеркальное отражение, формирует светлую полоску-изображение.


2) Часть света, отразившись от выходной грани, возвращается внутрь призмы, и, испытав ряд отражений, выходит через ту же выходную грань призмы, разлагаясь при этом на цвета радуги. При этом образуется по одной разноцветной полоске с обеих сторон белой полоски-изображения на некотором расстоянии от неё.


3) Повторение этого процесса приводит к появлению ещё одной пары разноцветных полосок, но более бледных, и т. д.


Если это предположение соответствует истине, то оно может быть проверено. Представим себе, что для получения этих полосок мы используем лазер. Тогда мы можем замерить время до появления основной полоски и время до появления боковых полосок. Насколько мне известно, сейчас существуют приборы, с помощью которых можно провести этот эксперимент. Если он окажется положительным, можно начать думать дальше.


Поэтому я обращаюсь к исследователям, имеющим доступ к подобной аппаратуре, с просьбой провести этот эксперимент.


Выражаю большую благодарность к.т.н. К.-Г. Хайдарову, Казахстан, за сделанные замечания и присылку ссылки на книгу Декарта.


Упомянутые источники:

1. Рене Декарт. Рассуждение о методе, 1637
2. Прав ли был Ньютон? 2010
3. Дифракционная решётка
4. 300 лет тому назад свет был совсем другим?
Johann Kern, Stuttgart, Germany
()
Просмотров: 1555

Имя:

Мейл:

Комментарий:

Код: Включите эту картинку для отображения кода безопасностиобновить код

© Портал интересных статей, 2007-2017.Правила перепечатки Разработка сайта — «MaxVoloshin.com»
Система Orphus