Odkrycie nie jest wynalazkiem. Wynalazek może być od dawna poszukiwanym rozwiązaniem problemu postawionego za pomocą znanych zjawisk lub mechanizmów. Odkrycie tematów i odkrycie, że jest to efekt, o którym nikt nic nie wiedział, a zatem nie szukał, nie mógł szukać. Możesz szukać tylko tego, co jest znane. Jak wszystkie znaleziska, odkrycie może być duże lub małe. Ale z reguły otwiera się na osoby mniej lub bardziej przygotowane, które mogą od razu docenić, że to, co obserwują, jest nie tylko bardzo ciekawe, ale zapewne coś zupełnie nieznanego.
Czy odkrycie elektryczności było duże w czasach, gdy tylko wiedziano o tym, że wełniany patyk przyciąga kawałki papieru? W tej formie odkrycie to trwało tysiąclecia. Nikt nie widział w tym żadnej korzyści i nikt nie zna nazwiska autora ani autorów, którzy jako pierwsi zauważyli to zjawisko. A teraz nie możemy zrobić kroku bez prądu. Imiona Faradaya czy Tesli, którzy wiele zrobili, aby rozwinąć naszą wiedzę o elektryczności, są znane prawie każdemu. Tym, co łączy wszystkie odkrycia, jest to, że zawsze widzimy w nich coś niezwykłego i chcielibyśmy poznać jego przyczynę - nawet wtedy, gdy nam to nie służy.
Powyższe to tylko powiedzenie. Kiedy jakiś ruch pryzmatu po podłożu podczas pracy z laserem nagle "błysnął", jak zapalona żarówka. Efekt nie był oczywiście tak mocny, ale mimo wszystko był na tyle silny, że zainteresował się i zaczął szukać jego przyczyny. Być może wynikało to z faktu, że wiązka lasera padła na wewnętrzną powierzchnię bocznej ściany i odbite światło spowodowało „rozbłysk” całego pryzmatu? Ale wszystko okazało się odwrotne. Kolejny „błysk” został zauważony, gdy wiązka lasera dotknęła zewnętrznej powierzchni twarzy.
To jest dziwne. Kiedy promień lasera uderza prostopadle w czoło, w tym miejscu pojawia się dość jasny świecący punkt. Drugi jasny punkt występuje w punkcie, w którym promień wychodzi przez przeciwległą powierzchnię końcową. Oba te świetliste punkty dość dobrze oświetlają od wewnątrz wszystkie fasady pryzmatu.
Zdjęcie 1. Górna gruba kreska wewnątrz pryzmatu - jest to świetlny ślad promienia lasera przechodzącego przez końce pryzmatu. Niższe - jest to odbicie tego śladu w dolnej części twarzy. Widać, że końce pryzmatu świecą dość jasno.
Jeśli skierujesz wiązkę tak, aby odbijała się od wewnątrz od jednej z bocznych powierzchni, pojawi się kolejny świecący punkt, oświetlający krawędzie pryzmatu od wewnątrz. Ale efekt ten jest nieistotny w porównaniu z błyskiem uzyskiwanym przy oświetleniu wiązką lasera dotykającą bocznej krawędzi od zewnątrz. Jednocześnie z przeciwnej strony pryzmatu nie widać w ogóle żadnych jasnych punktów, które mogłyby oświetlić pryzmat od wewnątrz. Ale cały pryzmat, a zwłaszcza powierzchnie końcowe, stają się stosunkowo bardzo jasne. Sposób, w jaki promień dotyka ściany bocznej, również odgrywa rolę. Gdy kierunek wiązki jest podłużny, efekt jest najbardziej wyraźny. Jeśli kierunek promienia dotykającego jest prostopadły do płaszczyzny przechodzącej przez środkową oś pryzmatu, efekt jest prawie niezauważalny.
Jak inaczej wiązka może dotykać pryzmatu? Końce pozostały. I tu czekała główna niespodzianka. W tym przypadku błysk jest znacznie silniejszy niż wtedy, gdy wiązka dotyka płaszczyzny bocznej.
Zdjęcie 2. Wiązka lasera dotyka przedniego końca pryzmatu. Kierunek wiązki jest prawie równoległy do przedniego końca, punkt styku jest prawie niewidoczny, ale cały pryzmat jest niejako oświetlony od wewnątrz. Uwaga: na zdjęciu 1 miejsce, w którym promień wchodzi w pryzmat jest dobrze widoczne, ale sam pryzmat świeci znacznie mniej.
Film promocyjny:
Kierunek dotykania nie ma znaczenia. Błysk jest maksymalny - nawet jeśli końce nie są wypolerowane i wydają się nieprzezroczyste!
Jak wytłumaczyć to zjawisko? Jedyne, co przychodzi na myśl, to rezonans. Oczywiście od kilku stuleci światło jest przedstawiane jako fala. Od jakiegoś czasu jest przedstawiany jako fale poprzeczne. Ale fale poprzeczne rozchodzą się w poprzek kierunku drgań (wzdłuż wiązki). Czy to wyjaśnia jasny, jednolity blask dokładnie końców?
Wyobraź sobie zwykły bęben, jeden z najprostszych instrumentów muzycznych. Ma najbardziej wrażliwe końce. I to oni najsilniej emitują fale dźwiękowe. W tym sensie przezroczysty pryzmat przypomina bęben. Ale na tym analogia się kończy. Strona bębna nie jest wrażliwa.
Czy zaobserwowano coś takiego? Kiedy światło „przenika” w poprzek kierunku promieni? Znam fragment z podręcznika fizyki [H. Vogel. Gerthsen Physik, Springer-Verlag, Berlin Heidekberg, 1995, s. 486] w odniesieniu do całkowitej wewnętrznej refleksji:
„Bardziej szczegółowa (bliska?) Obserwacja pokazuje nam granice możliwości optyki geometrycznej. Jeśli weźmiemy fluorescencyjną ciecz jako mniej gęsty ośrodek optyczny, to pomimo pełnego wewnętrznego odbicia można zaobserwować cienką warstwę fluorescencyjną. Dlatego też niewielka ilość światła przechodzi. Ale grubość tej warstwy jest równa tylko kilku długościom fal; intensywność maleje wykładniczo wraz z odległością od granicy mediów."
Wydaje się, że ten fragment mówi o pewnej ilości światła przemieszczającego się prostopadle do kierunku wiązki. Ale podręcznik interpretuje to jako efekt mechaniki kwantowej.
Autorowi wydaje się, że dzieje się tu coś podobnego. Promień nie wpada do pryzmatu, odbija się tylko od jego powierzchni. Niemniej jednak światło w jakiś sposób „wnika” w pryzmat i wszystko się świeci. Można założyć, że światło wpada do pryzmatu w kierunku mniej więcej prostopadłym do wiązki.
Można sobie wyobrazić, że w wiązce laserowej drgania światła są kierowane w poprzek wiązki we wszystkich kierunkach. Dlatego przy prostopadłym wejściu belki, jak na zdjęciu 1, wszystkie kierunki są równe, a zatem blask końców jest nieistotny. Gdy wiązka „styka się”, oddziaływanie zachodzi poprzecznie, więc może przeważać wpływ tej części światła, której drgania są skierowane wzdłuż stycznej do wiązki. Dlatego tutaj przenoszone są głównie drgania poprzeczne, styczne do wiązki lasera i jednocześnie równoległe do płaszczyzny (ściany) pryzmatu.
Wzbudzenie drgań poprzecznych w pewnym stopniu tłumaczy nawet fakt, że kierunek styku belki z powierzchnią boczną powinien być podłużny. Na końcach kierunek styku wiązki nie powinien mieć znaczenia, jak wykazano w eksperymencie.
Oczywiście to tylko przypuszczenie. Nowością w tym przypadku byłaby propagacja oscylacji w wiązce i ich uchwycenie całej objętości przezroczystego ciała. Jakaś interakcja z całym materiałem, którego tylko promień dotyka?
Przy silnym pragnieniu opisane zjawisko można zinterpretować po prostu jako rozpraszanie światła. Ale wtedy byłoby to bardzo dziwne „rozproszenie”. Wielkość rozpraszania światła, gdyby była przyczyną luminescencji pryzmatu, najwyraźniej musiałaby być zrównana z wielkością (mocą) luminescencji pryzmatu. Jak więc można wytłumaczyć, że wielkość tego rozpraszania jest znacznie mniejsza, gdy promień przechodzi przez całą długość znajdującego się w nim pryzmatu, w porównaniu z sytuacją, gdy promień dotyka tylko materiału pryzmatu, nie wchodząc do niego wcale? Przecież rozpraszanie powinno zachodzić właśnie przy przejściu przez materiał pryzmatu, przy pokonywaniu oporu ruchu wiązki? Dlatego autorowi wydaje się, że odkryty efekt ma coś wspólnego ze zjawiskiem rezonansu.
Johann Kern, Stuttgart