Йохан Керн. Чи правий був Ньютон? Розкладає чи призма сонячне світло на колірні складові?

1. література:

Johann Kern, Stuttgart, [email protected]

В результаті експерименту встановлено, що світло розділяється на колірні складові ні до вході в призму, а тільки при виході з неї. Так як прийнято вважати, що швидкість світла всіх кольорів в повітрі однакова, то цей поділ неможливо пояснити ні на основі хвильової, ні на основі нової теорії світла.

У довідниках і підручниках [1], [2, Abb. 9.23] прийнято давати наступну схему ходу променів в призмі (Рис. 1):

Мал. 1. Хто має, нібито, місце хід променів в призмі. w - білий світ, r - червоний, v - фіолетовий. 1 - пластинка (аркуш паперу), яку можна пересувати уздовж площини призми, поступово перекриваючи частина виходять з неї променів.

Той, хто працював тільки зі скляними призмами і тільки з вузькими променями світла, навряд чи буде мати підстави сумніватися в правильності цього малюнка.

З цього малюнка неважко здогадатися, що розкладання відбувається (має відбуватися) всередині тіла призми. При виході променів з призми ніякого розкладання на колірні складові не відбувається, але при цьому з'являється свого роду "можливість фіксації" цього розкладання. Зручно розглядати райдужну смужку світла на екрані на деякій відстані від призми. Але, якщо все вищесказане правильно, то повинна існувати ще одна можливість: якщо до поверхні призми докласти білий, але досить тонкий аркуш паперу, ми повинні побачити на ньому, як і на екрані, хоча і більш вузьку, але райдужну смужку.

Однак ми її не бачимо.

Крім того, якщо ми на поверхні призми спробуємо непрозорим предметом (платівкою 1, рис. 1) перекрити частину поверхні, з якої виходять заломлені промені, ми повинні отримати поступове зникнення частини квітів спектра. Однак при будь-якому старанні ми цього отримати не можемо. Ми можемо при цьому отримати більш блідий спектр (фото 1) або повне його зникнення, але погасити один або частина з квітів райдужного спектра ми не можемо. Ближче ж до екрану, на деякому віддаленні від поверхні призми, ми можемо з легкістю перекрити будь-яку частину спектру.

Якщо ж ми візьмемо не скляну призму, а акваріум у формі призми, то ми можемо повторити той же досвід зі спробою перекрити частину спектру непрозорою платівкою, при переміщенні пластинки по внутрішній стінці акваріума. З тим же успіхом, вірніше, при тій же безуспішності наших зусиль. Але якщо наша непрозора пластинка буде білою, ми зможемо додатково переконатися в тому, що смужка світла, яку ми намагаємося перекрити всередині акваріума, зовсім не райдужна, а просто біла. Ніякого розкладання світла всередині

Фото 1. Зліва - знімок ділянки райдужної смужки, одержуваної на екрані при розкладанні смужки сонячного світла призмою.

Праворуч - та ж райдужна смужка при спробі перекрити частину смужки світла, що виходить з призми, і тим самим отримати на екрані тільки частина колірного спектра. Перекриття здійснюється непрозорою платівкою, яка переміщується по площині призми, з якої виходять промені, що утворюють на екрані райдужну смужку.

Водяний розкладницької призми не виходить.

Звичайно, Ньютон і Гюйгенс, впевнені в абсолютній правильності рис. 1, могли знехтувати настільки простий перевіркою відомого їм факту розкладання сонячного світла призмою. Але обидва вони напевно не раз бродили в сонячний день босоніж по піщаному морському мілководдю. Поверхня моря, навіть на мілководді, рідко буває спокійною. При легкому хвилюванні поверхні води вони повинні були виявити перехрещуються яскраві смужки світла на морському дні, в тому числі і на кордоні зі своєю власною тінню. Це повинно було змусити їх замислитися над тим, що вони бачать результат роботи нескінченного числа "призм", в яких світло доходить тільки до протилежної стінки "призми". В ту пору через заломлення світла і його фізичної сутності ламалися списи, і їх обох повинна була хвилювати все пов'язане або межує з заломленням світла в призмі. Вони повинні були звернути увагу на те, що ніякі кольорові смужки на піщаному морському дні при цьому не виникають, і що це суперечить розумінню процесу розкладання світла, якого вони обоє дотримувалися. Але немає нічого важчого, ніж помітити щось незвичайне в звичайному, і ще важче усвідомити побачене. Ще Архімед і Аристотель бачили повільне хитається падіння пір'їнок і листя поряд з швидким падінням каменів або гілок, але людству знадобилося цілих два тисячоліття і геніальна спостережливість Галілея, щоб зрозуміти, що винна в цьому зовсім не відносна тяжкість падаючих предметів, а наявність (опору) повітря .

Але повернемося до наших простих експериментів. На їх основі ми повинні прийти до висновку, що при розкладанні світла призмою відбувається наступне (Рис. 2):

Мал. 2. Дійсний хід променів в призмі.

w - білий світ, r - червоний, v - фіолетовий. 1 - пластинка (аркуш паперу), яку можна пересувати уздовж площини призми, поступово перекриваючи частина виходять з неї променів.

Промінь світла в місці входу в призму розходиться конусом, але не розділяється при цьому на промені різних кольорів. Поділ на кольори відбувається в кожній точці виходу конуса світла з призми. Переконатися в цьому дуже просто: при найменшому зазорі між нашим листом паперу (екраном) і поверхнею призми починається гра кольорів. Притисніть аркуш паперу до поверхні призми - і все кольору знову зникають.

Абсолютно ясно, що в разі рис. 2 при переміщенні пластинки 1 і перекритті цим частини виходять з призми променів, зникнення частини променів спектру очікувати не можна, але можна передбачити зміну яскравості райдужної смужки, що і спостерігається в дійсності (див. Фото 1).

До речі, можна відзначити ще одну обставину. Відповідно до рис. 2 найбільш чітка райдужна смужка повинна спостерігатися на деякій відстані (свого роду фокусній відстані) від призми, що і спостерігається. Відповідно ж до рис. 1 хороша райдужна смужка повинна бути видна в безпосередній близькості до площини призми, а її не видно. Цей факт був відомий, але на нього ніхто не звертав уваги.

Що ж з цього випливає?

Перш за все - те, що Ньютон і Гюйгенс недостатньо точно сформулювали відбувається процес: розкладання світла на кольорові складові відбувається не всередині призми, а при виході світла з неї. Але в одному вони були абсолютно праві - світло призмою дійсно розкладається.

Але нас цікавить, звичайно, не те, що як Ньютон, так і Гюйгенс могли помилятися або бути недостатньо наглядовими, а то, що з цього випливає з точки зору розуміння сутності світла. При цьому у нас виникає маса питань.

1. Якщо світло всередині призми не розкладається на кольорові складові, то розкладається він за швидкостями (всередині оптично більш щільного середовища)?

1-1. Якщо так, то думка про те, що колірна забарвлення променів світла залежить від їх швидкості (всередині оптично більш щільного середовища) не відповідає дійсності.

1-1-1. Якщо так, то чому промені однієї і тієї ж швидкості при виході з призми розкладаються на різні кольори?

1-2. Якщо немає, то світло і всередині оптично більш щільного середовища має одну і ту ж швидкість.

1-2-1. Якщо ні, то чим пояснити розбіжність променя світла при вході в оптично більш щільне середовище?

1-2-2. Якщо немає, то світло не є хвилею.

2. Чим пояснити розкладання світла на кольорові складові при виході з більш щільною оптичного середовища? Хвильова теорія при цьому явно не проходить, так як прийнято вважати, що швидкість світла всіх кольорів в повітрі однакова, і тому з однієї точки не можуть з'явитися промені декількох напрямків.

Чи не означає це, що світ не є хвилею?

Цей висновок, здавалося б, був би на радість Ньютону, якби він міг познайомитися з цією роботою. Але, на жаль, світло не можна вважати і частинками. Напрямки швидкостей для частинок виходять точно такими ж, як і в випадку хвилі (див. Частину 7 книги [4]). І в разі частинок пояснити розбіжність променів на виході з призми неможливо. Не минає і метод Ферма (див. Там же)

Що ж таке світло?

Світло виходить ще більш таємничим, ніж ми його знали досі?

Чи не пояснити, а просто описати поведінку світла в призмі можна наступним чином.

Потік світла складається з багатьох променів, що володіють різними якостями (прийнято говорити, що вони мають різні кольори).

При входженні в оптично більш щільне середовище промінь світла заломлюється і розділяється по напрямку в залежності від величини, від вираженості одного з якостей, яке він набуває в цьому середовищі (прийнято говорити, що в оптично більш щільному середовищі зміна напрямку відбувається в залежності від швидкості променів різного кольори).

При виході з оптично більш щільного середовища промінь світла знову заломлюється і втрачає якість, придбане ним в оптично більш щільному середовищі (прийнято говорити, що швидкості променів світла, незалежно від їх кольору, знову стають однаковими). При цьому він знову розділяється по напрямку в залежності від міри якості, що купується їм при новому переході (тобто, в залежності від кольору, що купується променями при виході з призми, при переході з оптично більш щільного середовища в менш щільну).

Це опис звучить дещо кабалістична, але можливо, з часом знайдеться не тільки більш вдале опис, але і пояснення поведінки світла. Існуюче пояснення на основі хвильової теорії звучить набагато приємніше і логічніше, але, на жаль, не відповідає істині (якщо швидкості променів різного кольору в повітрі в достатній мірі однакові).

Ми все ще можемо стверджувати, що коефіцієнт заломлення для різних кольорів різний, але тільки при виході променів з оптично більш щільного середовища. При вході в призму це пояснення стає недоречним.

Хвильова теорія на виході світла з призми явно не працює. Тому немає сенсу стверджувати, що вона здійсненна всередині призми або до входу в неї.

Розкладання світла на кольорові складові при виході з призми змушує згадати ідею, що існувала за часів Ньютона, про зміну швидкості (частинок) світла при підході до поверхні тіла, інакше кажучи, ідею про безконтактному взаємодії (частинок) світла з речовиною. Як хвильова, так і корпускулярна теорії світла наводять на думку (див. [3] і частина 7 в книзі [4]), що при вході світла в оптично більш щільне середовище має відбуватися поділ за напрямками в залежності від швидкості складових променя світла. При цьому мовчки передбачається, що ці складові існують спочатку незалежно один від одного в вихідному промені. А що, якщо це не так?

На це питання ми поки відповісти не можемо, але одне імовірно має виконуватися: світло імовірно розділяється всередині призми за швидкостями. Тоді залишається зробити висновок, що кольори і швидкість світла (всередині оптично більш щільного середовища) не мають нічого спільного. Що ж таке колір, про який властивості світла він говорить?

Перше припущення можна перевірити експериментально. Можна взяти промені різного відхилення в призмі і виміряти їх швидкість при проходженні через оптично більш щільні середовища. Зробити це треба, не випускаючи світла з призми (якщо це можливо), інакше постане дилема: швидкість променів якого кольору треба вимірювати?

На питання про те, що таке колір, так просто не відповісти. Звичайно, можна сказати: "A навіщо взагалі питати? Відповідь-то відомий: відмінність в частоті! "Але п'ять хвилин тому ми були твердо впевнені, що швидкість променя світла (всередині оптично більш щільного середовища) і його колір нерозривно пов'язані. Тепер же у нас є підстави говорити протилежне. Ми стільки разів помилялися в своїй "надійно обґрунтованої" впевненості, що сумніватися завжди доречно.

Потрібні ідеї нових експериментів або просто нові ідеї, що дозволяють робити нові висновки. Світло далеко ще не вивчений.

Слідом за частиною дослідників ньютоновских часів ми маємо всі підстави припускати безконтактне взаємодія речовини з променями світла, але ми при цьому повинні мати на увазі взаємодію, що призводить до розкладання світла на кольорові складові при переході з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільну. До яких відстаней це взаємодія ефективно? Що за частинки викликають це здається безконтактне взаємодія?

Коли Ньютон виявив явище розкладання світла призмою на колірні складові, він нібито грав з променями сонця, що проходять крізь щілини в даху. Зрозуміло, ці промені були вузькі. З тих пір вважається, що в разі використання широких променів веселка як би розділиться наполовину, і середня частина буде білою. Так воно і повинно бути відповідно до існуючої теорією, тобто відповідно до малюнком 1.

Але ті, хто мають акваріуми, періодично освітлюються сонцем, добре знають, що без жодного обмеження сонячних променів по ширині, в кімнаті періодично з'являється чудова яскрава веселка, причому дуже великий ширини. І це легко пояснюється відповідно до рис. 2. Напевно подібне бачили і професора фізики. Але запитайте їх в той момент, коли вони цю веселку не бачать, і вони скажуть вам, що це неможливо. Така сила вбитих в нашу голову "непорушних істин".

література:

що "темна матерія" - така ж фікція, як чорна кішка в темній кімнаті. Це не фізична реальність, але фокус, підміна.
Реально йдеться про те, що релятивістські формули не відповідають астрономічними спостереженнями, даючи на порядок і більш меншу масу і меншу енергію. Звідси зроблено фокусніческій висновок, що є "темна матерія" і "темна енергія", але не висновок, що релятивістські формули не відповідають реаліям. Детальніше читайте в FAQ по ефірної фізиці . НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру 13.06.2019 - 5:11: ЕКОЛОГІЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЇ ЗАГИБЕЛІ бджіл ТА ІНШИХ запилювачів РОСЛИН - Карім_Хайдаров.
12.06.2019 - 9:05: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема державного тероризму - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ФІЗИКА - Experimental Physics -> Експерименти Серлі і його послідовників з магнітами - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Андрія Маклакова - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від В'ячеслава Осієвського - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Світлани Віслобоковой - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 6:28: Астрофізики - Astrophysics -> До 110 річчя Тунгускою катастрофи - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Володимира Васильовича Квачкова - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВІСТЬ - Conscience -> Вищий розум - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ страви - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВІСТЬ - Conscience -> РОСІЙСЬКИЙ СВІТ - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 8:40: ЕКОНОМІКА І ФІНАНСИ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС СВІТОВОЇ ФІНАНСОВОЇ СИСТЕМИ - Карім_Хайдаров.