Há muitas coisas na natureza, amigo Horatio,
Isso nossos sábios nunca sonharam.
Shakespeare. Hamlet (depois de ler este artigo).
O título de um artigo é digno de um louco? Certo. Mas o fato é que os resultados do experimento também são dignos da fantasia de um louco. E o título é bastante consistente com o conteúdo do artigo. Além disso, os experimentos foram feitos na véspera de Ano Novo, que é quase igual à de Natal. Portanto, se você começou a ler o artigo em pé, então é melhor sentar-se e, se estiver sentado, segure-se firmemente na cadeira. Os resultados serão impressionantes. Você provavelmente não vai acreditar neles. Bem. Você apenas tem que verificá-los. Testar é sempre mais fácil do que fazer um experimento pela primeira vez.
Caminho do feixe de laser em um prisma
Tudo começou mais ou menos normalmente. O autor do artigo passou um feixe de laser por um prisma …
Todos nós sabemos que o rastro de um feixe de luz no ar é invisível. Se não virmos a fonte de luz e / ou o objeto por ela iluminado, somente dançando no ar as partículas de poeira luminosa ou as partículas de névoa poderemos detectar a presença da passagem de um raio de luz. O case é completamente diferente no caso do vidro. O traço de um feixe de laser passando por um prisma de vidro totalmente transparente é claramente visível (foto 1). Além disso, não apenas a "trajetória" (segmento de linha reta) do raio é visível, mas também seu reflexo nas faces do prisma.
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Foto 1. A linha superior espessa dentro do prisma - é um traço luminoso de um feixe de laser passando pelas extremidades do prisma. Abaixe - este é um reflexo desse traço na face inferior. Pode ser visto que as extremidades do prisma brilham intensamente.
Qual é o problema aqui? Afinal, não há partículas de poeira ou névoa dentro do vidro?
Partículas de névoa (partículas de água), com seu tamanho e concentração suficientes no ar, refletem bem a luz. Portanto, vemos nevoeiro e nuvens. Mas à noite, via de regra, não vemos neblina nem nuvens. Aparentemente, a questão aqui não está apenas no tamanho das partículas de água e sua concentração, mas também na força da luz. Portanto, não vemos raios de luz comuns passando pelo prisma dentro do prisma. Podemos ver os feixes de laser e tão bem que não vemos nada por trás da trajetória do feixe de luz, ele não brilha.
Na névoa mais densa, ainda podemos ver nossa própria mão se estiver perto o suficiente de nossos olhos. A trajetória do feixe de laser (tl) dentro do prisma tem uma espessura de cerca de 1 milímetro. Mas essa espessura já é suficiente para não ver nada por trás desse raio. Olhando para o TL, é difícil imaginar que um feixe de laser, rompendo tal "névoa", possa passar muitos centímetros ou até metros no vidro.
Por que vemos tll? Aparentemente, porque alguns dos componentes das partículas de vidro, como as partículas de névoa, refletem parte da luz do laser. Essas partículas estão localizadas muito densamente, mas, por outro lado, não percebemos o enfraquecimento do feixe de laser em decorrência desse processo.
Pode-se tentar medir a potência da luz emitida por uma seção de tll a fim de prever a distância que o feixe de laser pode percorrer no vidro antes de ser atenuado pela metade. Mas seria muito mais interessante saber o tamanho das partículas que formam a "névoa" no vidro e de que são feitas.
Traçado de raio laser em placa de vidro
No corredor do meu apartamento atual, há uma pequena mesa estreita com tampo de vidro. Sua largura é de 48 cm, a espessura do vidro é de 8 mm. O vidro é transparente, incolor. As bordas deste vidro são tão bem acabadas que é impossível cortar e parecem ser bastante lisas. Mas, é claro, eles não são polidos ou polidos para terem qualidades ópticas. Eles não parecem transparentes.
Mas descobriu-se que isso não atrapalha muito o feixe de laser. O feixe de laser passa por essas bordas e, com uma direção inicial adequada, pode se mover mais no vidro sem sair. Aparentemente, há um efeito de guia de luz.
Foi aqui, neste tampo da mesa, que se escondeu uma surpresa, um efeito de luz incrível, que é muito mais incrível do que a trajetória de um feixe de laser em um prisma.
Todos nós conhecemos a decomposição da luz por um prisma em componentes de cor. Newton supostamente se certificou de que era impossível obter decomposição adicional desses componentes de cor. A luz verde permanece verde e a luz amarela permanece amarela. Portanto, me ocorreu que o traço inicial da trajetória do feixe de laser verde no vidro claramente não era verde. Além disso, foi seguido por uma área verde, e novamente não verde. Esse fato precisava ser documentado.
O autor teve que acoplar o laser para liberar as mãos para fotografar. Mas não era mais possível obter esse mesmo efeito. Mas conseguimos um efeito não menos surpreendente.
Foto 2. Na foto acima, aproximadamente no centro da imagem, você vê um raio indo da direita para a esquerda e que então parece desaparecer, entrando em uma faixa verde mais brilhante. Na foto, parece um cordão com fios multicoloridos. Se você ampliar um pouco a foto, notará que um dos "fios" está marrom. Abaixo (foto 3) com uma exposição mais longa mostra o mesmo feixe. Será mais fácil para você vê-lo novamente com alguma ampliação. Um dos "fios" deste raio parecerá amarelo para você.
Foto 3. No canto superior esquerdo, um feixe estreito (emoldurado por bordas verdes) atravessa a foto inteira, que pode ser chamada de "zebra", mas não em preto e branco, mas branca e amarela. Este raio, em tese, também deveria ser verde e, claro, da mesma cor, e não imitando uma zebra. Parte da ripa de madeira é visível no canto superior direito. Ele cobre o ponto brilhante de entrada do feixe de laser na placa de vidro. Na foto 2, devido à baixa exposição, este trilho é praticamente invisível (parece absolutamente preto. Apenas a borda verde escura é visível).
Infelizmente, a câmera não vê nada do que o olho vê.
Nas fotos 2 e 3 80% da área das fotos à esquerda é ocupada por vidro (tampo da mesa de “vidro”). Vindo do centro da borda inferior da foto 2, o que parece um pedaço de corda grossa é na verdade a borda do vidro. Na foto 3, no mesmo lugar está algo que mais parece uma tira de madeira tosca - na verdade, é a mesma borda do vidro. O pedaço de "laje de madeira" com bordas verdes escuras no canto superior direito da foto 3 faz parte de uma ripa de madeira. Ele está localizado aqui para fechar o ponto brilhante de entrada do feixe de laser no vidro da lente. O mesmo objeto está na foto 2 aproximadamente no mesmo lugar e com a mesma finalidade, mas é absolutamente invisível na foto 2.
O que devemos nos interessar em ambas as fotos é um feixe de luz estreito que vai no meio da foto da direita para a esquerda do ponto de encontro da borda do vidro com a grade.
Observe: o início deste raio em ambas as imagens se parece com paralelogramos alternados ou, se preferir, como dois fios multicoloridos entrelaçados. Na foto 2 eles parecem verdes e marrons, na foto 3 eles parecem amarelos e brancos. Em termos de cor, a imagem 2 é mais consistente com a realidade. As arestas desses paralelogramos cruzam o feixe em um ângulo de aproximadamente 45 graus.
Pela imagem 2, podemos dizer que este raio se parece com uma corda torcida de fios amarelos e brancos. Mas isso é apenas quando você olha para o feixe de um lado de sua entrada para o vidro. Por outro lado, este raio parece exatamente o mesmo, mas você já pode entender que não são fios torcidos. Onde há juntas de paralelogramo em um lado, os pontos médios do paralelogramo estão localizados no outro lado e vice-versa. Ou seja, à esquerda e à direita, há um deslocamento de meio paralelogramo. De cima, o feixe parece monocromático, como se acinzentado. Os paralelogramos amarelos aparecem castanhos aos olhos, mas claramente não verdes.
Já aqui podemos notar as diferenças da teoria: o verde deixou de ser verde. Mas se alguém pode esperar uma mudança na cor do feixe, então apenas uma mudança na cor que atravessa o feixe, como é o caso da decomposição da luz branca em um prisma. De que tipo de “raio” podemos falar quando a mudança de cor ocorre ao longo do raio? Parece que isso na natureza simplesmente não pode ser. Mas aqui você vê um milagre Yudo na foto. Novamente, pode-se imaginar que dois feixes se enrolam em uma espécie de corda, mas os raios de luz não podem se dobrar e envolver nada. Mas mesmo isso não está aqui. Os paralelogramos de cores alternadas são visíveis em ambos os lados da viga. Por favor, diga-me como um raio pode mudar periodicamente sua cor ao longo do raio, se você não assumir por trás dele um fundo consistindo de listras mudando de cor. Simplesmente não pode serisso é até impossível de imaginar. Isso só pode ser desenhado. Mas vemos uma fotografia.
O experimento pode ser repetido facilmente (pelo menos neste copo). Se alguém tiver dificuldade em repetir o experimento, venha até mim, repetiremos tudo juntos.
Mudar o ângulo de entrada do feixe na borda do vidro (em um plano paralelo ao plano do vidro) praticamente não muda nada. Quando o ponto de entrada do raio está próximo ao plano superior do vidro, o raio parece estar pressionado contra ele por dentro, então se quebra, penetra profundamente no vidro e continua, gradualmente tornando-se cada vez menos brilhante. De baixo e de cima, o feixe após a quebra é acompanhado por fios de luz verde brilhante, como se pressionassem contra a superfície do vidro. Nem a viga em si nem esses fios saem do lado de fora.
Um laser vermelho também foi testado. Da mesma forma, um raio aparece no vidro, consistindo em paralelogramos de brilho alternado. Mas se há uma mudança na cor, o autor não conseguiu entender. Lasers com uma potência de aproximadamente 50 miliwatts foram usados.
O autor nesta fase não pode explicar os resultados desta experiência.
Interação de um feixe de laser com materiais transparentes
Quando este artigo já estava escrito, o autor, nas horas vagas, começou a testar todos os materiais transparentes disponíveis. Com o vidro, os resultados se repetiam facilmente, em todos os lugares era possível ver o traço da trajetória do raio dentro do vidro, lembrando uma cor marrom-avermelhada.
O autor então testou um pedaço de plexiglass originário da China. Ele mostrou um traço semelhante a um traço em um prisma (foto 1). Uma surpresa, que o autor teria considerado natural alguns dias atrás, o esperava com um pedaço de tubo de acrílico (diâmetro 80 mm, comprimento 126 mm, espessura da parede 3 mm). Nesta parede, a trajetória do raio é completamente invisível. O autor recebeu esse resultado com certa satisfação, pois há alguns dias acreditava que o traço de um feixe de laser em uma substância transparente é invisível. A surpresa, já real, foi outra: o feixe de laser não saiu desta parede. Um ponto de entrada brilhante era claramente visível, ambas as extremidades do tubo brilhavam intensamente, um arco escuro da sombra da parede do tubo era visível na parede, mas o feixe não saía do pedaço de tubo. O autor até tentou olhar para dentro da parede do tubo pela extremidade: ele viu um arco muito brilhante e totalmente ofuscante - mas não uma ponta.
O autor começou a procurar outros itens do plexo disponíveis. Encontrou uma régua da trilha (comprimento 33 cm, espessura 5 mm, as bordas da régua são chanfradas e têm uma espessura de cerca de 0,5 mm). Esta régua foi usada na época em que as pranchetas ainda existiam. Nessa régua, a parte inicial da trajetória do feixe de laser era claramente visível, mas aos poucos foi se tornando cada vez mais indistinta, e o feixe também não saiu dela.
Lembremos ao leitor que os experimentos descritos começaram com um tampo de mesa de vidro com 48 cm de largura. Embora o rastro de raio dentro dele seja marrom-avermelhado, o raio sai dele e tem a mesma cor verde da entrada.
Assim, existem materiais transparentes completamente diferentes. Em alguns deles, o feixe de laser verde não é visível, em outros é visível e tem uma cor verde normal, no vidro o traço do feixe de laser pode passar a ser castanho-avermelhado ou mesmo na forma de uma linha reta constituída por paralelogramos castanho-avermelhados de brilho alternado. O feixe de laser pode passar, mas pode não sair do material, desdobrando-se dentro do material em uma linha, cujo brilho diminui em direção às bordas.
Johann Kern, Stuttgart
