(Patikimas Niutonas arba kaip šviesą skaido prizmė)
Nėra žmonių, kurie būtų patiklesni, mažiau pastabūs ir blogesnės atminties, nei šypsosi (didieji) fizikai. Kai Galilėjus pradėjo eksperimentiškai tirti mechanikos dėsnius, remdamasis savo eksperimentais, jis turėjo apversti daugelį didžiųjų senovės graikų pažiūrų. Bet nemanykite, kad mūsų dienomis tai nebeįmanoma. Didieji padarė klaidų ir daro klaidų. O ką tik nukaldintos Galilėjos suklūsta klaidose būtent ten, kur jų tikimasi mažiausiai.
Nedaug pamirštų faktų
Kartą jaunasis Newtonas tariamai stebėjo saulės spindulių skaidymąsi su prizme. Tai darydamas jis panaudojo spindulius, krentančius per stogo tarpą. Nuo to laiko visi tikino, kad skilimą galima pasiekti tik siauro šviesos pluošto pagalba. Bet kuris fizikos profesorius jums tai patvirtins. Milijonai žmonių, įskaitant profesorius, stebėjo šviesos skilimą laisvalaikiu naudodamiesi įprastu žuvų rezervuaru, kuriame nėra šviesos pluošto apribojimo, tačiau vis dėlto pasirodo puikus „vaivorykštė“. Žinoma, niekas nepastebi, kad tai prieštarauja vadovėliams.
Niutonas, kaip žinote, buvo korpuskulinės šviesos teorijos šalininkas (korpusas rusų kalba yra dalelė). Jo teorijoje buvo keletas trūkumų, o kažkas Huygensas (Christianas, 1629–1695) posūkyje jį aplenkė, šviesai priskirdamas bangų savybes.
Anot tiek Newtono, tiek Huygenso, šviesa turėjo būti suskaidyta būtent prizmės viduje, o tai reiškia, kad saulėtą dieną sekliame jūros vandenyje su šviesos vandens bangomis reikia stebėti, jei ne vaivorykštės, tai bent jau spalvotų juostelių dugną. Iš tiesų pastebimos šviesos koncentracijos juostos, tačiau baltos, o ne spalvos.
Kai jie demonstruoja šviesos skaidymąsi prizme, visi demonstrantai žino, kad vaivorykštės juostą galima gauti tik tam tikru atstumu nuo prizmės, šalia jos šviesos juosta viduryje yra balta, tik jos kraštai yra spalvoti. Tai prieštarauja teorijai, tačiau niekas nepastebi šio prieštaravimo.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Spinduliai neduoda šešėlio?
90-ųjų pradžioje būsimasis monografijos „Sprendimas amžinosioms gamtos paslaptims“(Johannas Kernas. Amžinųjų gamtos paslapčių sprendimas, Sankt Peterburgas, Politechnikos universiteto leidykla, 2010, [email protected]) autorius turėjo galimybę pamatyti vaivorykštės juostą (vaivorykštę) iš akvariumo. Dėl nežinomos priežasties jis norėjo nustatyti įtekančios šviesos juostos plotį, už akvariumo suformuodamas vaivorykštės juostą. Jis apsiginklavo liniuote ir ėmė žvaliai dirbti. Labai greitai jis pastebėjo, kad valdovas „kažkaip“paveikė vaivorykštę. Bet jis negalėjo nustatyti liniuotės krašto padėties, atitinkančios vieną ar kitą vaivorykštę formuojančios šviesos juostos ribą. Dėl to jis kiek susimąstė, tačiau po kurio laiko nusprendė surasti vaivorykštės juostos, išeinančios iš akvariumo, ribas. Vėl nesėkmė. Jis vėl pamatė, kad valdovas „kažkaip“veikia vaivorykštę, bet nieko neapibrėžė,jokia kita kylančios juostos siena negalėjo. Pasąmonėje jis puikiai suprato, kad to „neturi būti“, bet taip buvo. Ant akvariumo paviršiaus pritvirtinta liniuotė vaivorykštės juostos srityje nesuteikė šešėlio.
Sekant „Galileo“pėdomis ar pavyzdžiu
Užsispyrimas privertė pastatyti specialų trikampį „akvariumą“arba trikampę vandens prizmę, ir jis ėmė daryti vieną po kito atradimą. Pirma, jis įsitikino, kad sijos pločio tikrai nereikia riboti, ir gavo puikią vaivorykštę iš spindulių, krintančių ant visos vandens prizmės sienos. Tada jis ėmė patirti siaurus saulės spindulius ir pastebėjo, kad vandens prizmės viduje nėra šviesos skaidymo. Kaip ekraną, ant kurio krito spinduliai, jis panaudojo siaurą baltos spalvos plastikinę plokštelę, kurią buvo galima perkelti per visą vandens prizmės tūrį. Prizmės viduje šviesa buvo tik balta. Tai jau parodė, kad Niutono ir Huigenso teorijos buvo klaidingos. Bet jis bijojo tai pasakyti net sau. Galbūt, įsitikinęs jis pats, esmė ta, kad visa tai jam atrodo tikir kad spalvotų juostelių negalima pamatyti iš išorės, nes iš jų išlindusi šviesa iš vandens kažkaip vėl susirenka ir tampa balta? Tačiau tas vietas, kur krito spinduliai, jis pakišo baltas popieriaus juostas ant akvariumo sienų pakaitomis iš vidaus ir išorės ir įsitikino, kad jos išlieka baltos.
Buvo smalsu. Tačiau svarbiausias dalykas, nuo ko jis pradėjo, kodėl negalėjo rasti nei įtekančios šviesos juostos, nei išeinančios vaivorykštės sienos, negalėjo suprasti. Tai užtruko mažiausiai 10 metų, per kuriuos jis ne kartą pamatė vaivorykštę, kurią sukūrė paprastas stačiakampis akvariumas. Jis jau seniai buvo pamiršęs optinius eksperimentus su trikampiu akvariumu, kuris ilgai kaupė dulkes spintoje, o paskui viena siena sutrūkinėjo ir buvo išmesta. Bet ne, ne, saulėtą dieną jis priartino liniuotę ar pieštuką arčiau akvariumo sienos ir kaskart įsitikino, kad jie „neduoda šešėlio“, o „turėtų“. Sprendimas (priežasties paaiškinimas) neatėjo.
Dabar jis tuo tik nustemba. Jis puikiai žinojo, kad prizmės viduje esanti šviesa nesuyra. Ir jis žinojo, kad šviesa, praeinanti per prizmę, pasirodo suskaidyta į vaivorykštės spalvas. Kokia buvo to išvada? Vienintelis: šviesa suyra išeinant iš prizmės. Bet šios išvados jis nepadarė. Aš net nepastebėjau, kai, žiūrėdamas į saulę į vaivorykštę iš akvariumo, pamačiau žalias, raudonas, mėlynas adatas, purškiamas iš vieno taško. Žinoma, jis, paprastas mirtingasis, atleidžiamas. Didysis Galilėjus, kuris geriau už visus kitus žinojo savo pirmąjį įstatymą ir manė, kad Žemė juda aplink Saulę, taip pat nemanė apie (visuotinės) gravitacijos buvimą. Bet vienas seka iš kito - be jokių tarpinių išvadų. Reikėjo tik galvoti, kad Žemė kažkodėl juda ratu aplink Saulę. Remiantis jo Pirmuoju įstatymu, iš to išplaukė, kad tam tikra jėga turėtų veikti Žemę Saulės kryptimi. Šį įstatymą turėjo atrasti jis, Galileo. Bet jis apie tai nežinojo.
Naujos žinios ir nauja mįslė
Kai Johanas Kernas baigė pasiruošti knygos „Rusų amžinųjų gamtos paslapčių sprendimas“leidimui, jis staiga išaušo. Taip, jis pats nežino, kas paskatino apsispręsti. Belieka tik pasakyti, kad jis atsirado pats. Išvada, kuri galėjo ir turėjo būti padaryta daugiau nei prieš dešimt metų, pati savaime atsirado be priežasties. Jis staiga suprato, kad šviesa suyra būtent tada, kai palieka prizmę, ir ji suyra kiekviename išėjimo paviršiaus taške. Kiekviename išėjimo paviršiaus taške susidaro skirtingi spalvoti spinduliai. Štai kodėl jie nesuteikia šešėlio nuo objekto, pritaikyto spindulių išėjimo paviršiui. Todėl jie nesuteikia šešėlio nuo objekto, pritaikyto saulės spindulių įėjimo paviršiui.
Tai galima aiškiai paaiškinti taip. Jau 300 metų spindulių kelias prizmėje buvo pavaizduotas taip, kaip parodyta šiame paveiksle:
Čia w reiškia baltą, r - raudoną ir v - violetinius spindulius (paprastumo dėlei vaivorykštės spektro tarpinės spalvos nerodomos).
Jei spindulių kelias iš tikrųjų būtų toks, kaip parodyta paveikslėlyje, tada 1 plokštės pagalba, judant išilgai prizmės plokštumos, būtų galima sutapti dalį vaivorykštės spektro ir stebėti tik dalį jo spalvų. Tačiau visi gali patikrinti, ar tai neveikia. Judinant 1 plokštelę vaivorykštės spalva gali būti tik labiau išblukusi (arba visiškai užgesusi), tačiau neįmanoma pasiekti, kad kai kurios spalvos spektro spalvos išnyktų.
Remdamiesi šiuo paprastu eksperimentu galime padaryti išvadą, kad spindulių kelias iš tikrųjų yra toks:
Balti prizmės spinduliai lieka balti, tačiau iš kiekvieno priešingos prizmės plokštumos taško išeina raudoni, oranžiniai, geltoni, žali, mėlyni, mėlyni ir violetiniai spinduliai, kiekvienas iš jų savo kampu (paveiksle tik raudonas r ir violetinis v spinduliai, mažiausi ir didžiausi įlinkio kampai). Dėl to, naudodamiesi 1 plokštele, vaivorykštės spalvos gali būti labiau išblukusios, galite užgesinti visą vaivorykštę, tačiau negalite atskirai užgesinti nė vienos vaivorykštės spalvos. Ir neįmanoma gauti šešėlio nuo kilnojamos plokštės krašto 1. Ir visa tai yra tik dėl to, kad visos vaivorykštės spalvos gimsta kiekviename išorinio „išėjimo“plokštumos taške.
Jei ore skirtingų spalvų spindulių greitis buvo skirtingas, tai tokią spindulių eigą buvo galima paaiškinti. Bet mes žinome, kad visų šviesos spindulių ore greitis yra vienodas. Todėl toks spindulių kelias prieštarauja visoms esamoms šviesos teorijoms. Šviesa nėra nei banga, nei korpusai (dalelės). Nepaisant to, kad yra daugybė įrodymų, jog šviesa turi bangų savybių, aukščiau padaryta išvada, kad šviesa nėra nei banga, nei korpusai, vis tiek gali būti pakeista.
Matematikoje dažnai minimi vienaskaita, t.y. ypatingi ar savotiški taškai. Visas prizmės išvesties paviršius yra panašių vienaskaitos taškų rinkinys. Juose įvyksta kažkas, kas lemia šviesos skaidymąsi į spalvų komponentus. Šis procesas yra nauja paslaptis, „pristatyta“mums mainais už rastas tikslesnes žinias, kaip vyksta šviesos skaidymas prizmės pagalba, už žinojimą, kaip šviesos spindulius blokuojantis objektas negali suteikti šešėlio.
Šis naujas spindulių kelio vaizdavimas per prizmę puikiai dera su knygos pavadinimu ir akivaizdžiai turėjo papuošti jo eksperimentinę dalį. Todėl knygos spausdinimas buvo sustabdytas ir aukščiau nurodyto atidarymo aprašymas buvo įtrauktas į jį kaip priedą.
Patobulinus spindulių kelią prizmėje, reikėtų tiksliau nustatyti lūžio rodiklį ir taip tiksliau apskaičiuoti optinius prietaisus.
Johannas Kernas. [email protected]