Discovery nie je vynález. Vynález môže byť dlho hľadaným riešením problému nastoleného pomocou známych javov alebo mechanizmov. Objav tém a zistenie, že ide o efekt, o ktorom nikto nič nevedel, a preto ho nehľadal, nemohol ani hľadať. Môžete hľadať iba to, čo je známe. Ako všetky nálezy, aj nález môže byť veľký alebo malý. Ale otvára sa spravidla osobám viac či menej pripraveným, ktoré okamžite vedia oceniť, že to, čo pozorujú, je nielen veľmi zvedavé, ale s najväčšou pravdepodobnosťou aj niečo úplne neznáme.
Bol objav elektriny veľký v časoch, keď sa o nej vedelo iba to, že vlnená tyčinka láka kúsky papiera? V tejto podobe tento objav trval tisícročia. Nikto v tom nevidel nijaký úžitok a nikto nevie meno autora alebo autorov, ktorí si tento jav všimli ako prví. A teraz nemôžeme urobiť krok bez elektriny. Mená Faradaya alebo Teslu, ktorí sa zaslúžili o rozvoj našich znalostí o elektrine, pozná takmer každý. Všetky objavy spája to, že v nich vždy vidíme niečo neobvyklé a radi by sme poznali ich príčinu - aj keď to pre nás nemá žiadny význam.
Vyššie uvedené je iba porekadlo. Pri určitom pohybe hranola po podklade pri práci s laserom sa hranol náhle „rozblikal“ako rozsvietená žiarovka. Účinok samozrejme nebol taký silný, ale napriek tomu bol dostatočne silný na to, aby zaujal a začal hľadať jeho príčinu. Možno to bolo spôsobené tým, že laserový lúč dopadol na vnútorný povrch bočnej plochy a odrazené svetlo spôsobilo „blikanie“celého hranola? Všetko sa ale ukázalo byť opačne. Ďalší „blesk“si všimli, keď sa laserový lúč dotkol vonkajšieho povrchu tváre.
Je to zvláštne. Keď laserový lúč dopadne na čelnú plochu kolmo, objaví sa na tomto mieste pomerne jasný svetelný bod. Druhý jasný bod sa vyskytuje v bode, kde lúč vychádza cez opačnú čelnú plochu. Oba tieto svetelné body znútra celkom dobre osvetľujú všetky aspekty hranola.
Foto 1. Horná hrubá čiara vo vnútri hranola - je to svetelná stopa laserového lúča prechádzajúceho cez konce hranola. Nižšie - je to odraz tejto stopy v dolnej časti tváre. Je vidieť, že konce hranola celkom jasne žiaria.
Ak nasmerujete lúč tak, aby sa odrážal zvnútra od jednej z bočných plôch, objaví sa ďalší svetelný bod, ktorý osvetľuje okraje hranola zvnútra. Tento efekt je ale nepodstatný v porovnaní s bleskom, ktorý sa získa pri osvetlení laserovým lúčom dotýkajúcim sa zvonka bočnej hrany. Zároveň z opačnej strany hranola nie sú vôbec viditeľné vôbec žiadne svetlé body, ktoré by mohli hranol osvetľovať zvnútra. Ale celý hranol, a najmä koncové plochy, sa stávajú porovnateľne veľmi svetlými. Úlohu hrá tiež spôsob, akým sa lúč dotýka bočnej plochy. Ak je smer lúča pozdĺžny, účinok je najvýraznejší. Ak je smer dotykového lúča kolmý na rovinu prechádzajúcu stredovou osou hranola, je efekt takmer nepostrehnuteľný.
Ako inak sa môže lúč dotknúť hranola? Konce zostali. A tu čakalo hlavné prekvapenie. V takom prípade je blesk oveľa silnejší, ako keď sa lúč dotkne bočnej roviny.
Foto 2. Laserový lúč sa dotýka predného konca hranola. Smer lúča je takmer rovnobežný s predným koncom, kontaktný bod je takmer neviditeľný, ale celý hranol je akoby zvnútra osvetlený. Upozorňujeme: na fotografii 1 je jasne viditeľné miesto, kde lúč vstupuje do hranola, ale samotný hranol svieti oveľa menej.
Propagačné video:
Na smere dotyku nezáleží. Blesk je maximálny - aj keď konce nie sú vyleštené a pôsobia nepriehľadne!
Ako vysvetliť tento jav? Jediné, čo mi napadne, je rezonancia. Samozrejme, niekoľko storočí bolo svetlo predstavované ako vlna. Už nejaký čas sa prezentuje ako priečne vlny. Ale priečne vlny sa šíria v smere kmitu (pozdĺž lúča). Môže to vysvetliť jasnú rovnomernú žiaru presne tých koncov?
Predstavte si obyčajný bubon, jeden z najjednoduchších hudobných nástrojov. Má najcitlivejšie konce. A sú to tí, ktorí najsilnejšie vyžarujú zvukové vlny. V tomto zmysle priehľadný hranol pripomína bubon. Ale tým sa analógia končí. Strana bubna nie je citlivá.
Bolo niečo také pozorované? Kedy svetlo „preniká“v smere lúčov? Poznám úryvok z učebnice fyziky [H. Vogel. Gerthsen Physik, Springer-Verlag, Berlin Heidekberg, 1995, s. 486] týkajúce sa celkovej vnútornej reflexie:
„Podrobnejšie (blízke?) Pozorovanie nám ukazuje hranice možností geometrickej optiky. Ak vezmeme fluorescenčnú kvapalinu ako menej husté optické médium, potom napriek úplnému vnútornému odrazu možno pozorovať tenkú fluorescenčnú vrstvu. Prechádza preto malé množstvo svetla. Ale hrúbka tejto vrstvy sa rovná iba niekoľkým vlnovým dĺžkam; intenzita exponenciálne klesá so vzdialenosťou od hranice média. ““
Zdá sa, že tento priechod hovorí o určitom množstve svetla kolmého na smer lúča. Ale učebnica to interpretuje ako kvantovo mechanický efekt.
Autorovi sa zdá, že sa tu deje niečo podobné. Lúč nevstupuje do hranola, iba sa odráža od jeho povrchu. Ale napriek tomu svetlo nejako „preniká“do hranola a všetko žiari. Dá sa predpokladať, že svetlo vstupuje do hranola v smere približne kolmom na lúč.
Možno si predstaviť, že v laserovom lúči sú svetelné vibrácie smerované cez lúč vo všetkých smeroch. Preto s kolmým vstupom lúča, ako na fotografii 1, sú všetky smery rovnocenné, a preto je žiara koncov zanedbateľná. Keď sa lúč „dotkne“, interakcia je bočná, preto môže prevládať vplyv tej časti svetla, ktorej vibrácie sú smerované pozdĺž dotyčnice k lúču. Preto sa tu prenášajú hlavne iba priečne vibrácie, dotýkajúce sa laserového lúča a súčasne rovnobežné s rovinou (fazetou) hranola.
Budenie priečnych vibrácií do istej miery vysvetľuje aj skutočnosť, že smer dotyku lúča s bočnou stranou by mal byť pozdĺžny. Na koncoch by smer dotyku lúča nemal byť dôležitý, ako sa ukázalo v experimente.
Je to samozrejme iba dohad. Nové by tu bolo šírenie oscilácií cez lúč a ich zachytenie celého objemu priehľadného telesa. Nejaký druh interakcie so všetkým materiálom, ktorého sa lúč len dotkne?
So silným želaním možno opísaný jav interpretovať jednoducho ako rozptyl svetla. Ale to by potom bol veľmi zvláštny „rozptyl“. Množstvo rozptylu svetla, ak by bolo príčinou luminiscencie hranola, by sa zrejme muselo rovnať hodnote (sile) luminiscencie hranola. Ako potom vysvetliť, že veľkosť tohto rozptylu je oveľa menšia, keď lúč prechádza celou dĺžkou hranola v jeho vnútri, v porovnaní s tým, keď sa lúč dotýka iba materiálu hranola a vôbec doň nevstupuje? Koniec koncov, k rozptýleniu by malo dôjsť presne pri prechode materiálom hranola, pri prekonávaní odporu voči pohybu lúča? Autorovi sa preto zdá, že objavený efekt má niečo spoločné s fenoménom rezonancie.
Johann Kern, Stuttgart