Do napisania tego wpisu zainspirowała mnie krótka polemika, która jakiś czas temu miała miejsce na Facebooku. Jeden z moich znajomych zamieścił piękne zdjęcie tęczy. Ja skomentowałem to, stwierdzeniem, że to piękne złudzenie. Z kolei inna osoba zarzuciła mi błąd, twierdząc, że skoro aparat fotograficzny zrobił zdjęcie, to coś takiego musi istnieć. Innymi słowy stwierdził, że tęcza to obiekt materialny.
Innym przykładem sytuacji, kiedy można zobaczyć coś co nie istnieje, jest oglądanie swojego odbicia w lustrze. W tym przypadku dużo łatwiej jest zrozumieć, że patrząc w lustro nie widzimy siebie. Mamy poczucie, że tak naprawdę stoimy przed lustrem, a to co w lustrze to tylko złudzenie, obraz pozorny.
Sądzę, że wiele osób podzieliłoby pogląd, że skoro coś widzimy, to coś istnieje. Zwłaszcza jak można to sfotografować.
Jednak jest to pogląd błędny, wynikający z braku wiedzy. Zarówno z zakresu fizyki, ale też wiedzy dotyczącej funkcjonowania wzroku i percepcji otoczenia.
Ogólnie można powiedzieć, że umysł analizuje fale świetlne, które padają na siatkówkę oka. Światło to może pochodzić bezpośrednio ze źródła światła lub być odbite od obiektów skąpanych w świetlnych falach. Takie jest nasze bezpośrednie doświadczenie oraz ewolucyjnie rozwinięte postrzeganie.
Zdecydowana większość promieni świetlnych dochodzących do siatkówki oka pochodzi z odbicia się od powierzchni przedmiotów materialnych. W procesie odbicia promieni świetlnych zachodzą różne procesy np. rozpraszanie, a także pochłanianie niektórych fal o specyficznych długościach, które powodują, że przedmioty oglądane jawią się w różnych barwa i z różną fakturą powierzchni. Podczas widzenia zasadniczo promienie wpadające do oka przenoszą informację o obiektach na których dokonało się odbicie.
Jednak oprócz odbicia światła występują także zjawiska znane jako załamanie i rozszczepienie. Te zjawiska też modyfikują promienie świetlne pochodzące od słońca. W określonych warunkach te promienie mogą dostać się do oka obserwatora. Wtedy umysł obserwatora tworzy obraz pozorny. Obraz czegoś co nie istnieje w rzeczywistości.
Tęcza jest właśnie takim zjawiskiem, które zostało wyjaśnione przez Newtona. Obserwacja natury i prowadzenie eksperymentów prowadziło do wartościowych rezultatów. Jego doświadczenia z pryzmatami i rozszczepieniem światła do chwili obecnej stanowią ważny element optyki nauczanej w szkołach. W szkołach na lekcjach fizyki uczniowie wciąż powtarzają doświadczenia opracowane w ciemni przez Newtona. Optyka Newtona ma zastosowanie do fizycznego opisu tęczy.
Brak zrozumienia zjawiska tęczy przez wielu ludzi wynika z faktu, że tęcza może być wyjaśniona tylko wtedy, kiedy rozpatrujemy ją zarówno w skali mikro oraz w skali makro.
Zacznę od skali mikro. Już Newton, ponad trzysta lat temu opisywał zjawisko rozszczepienia światła. Białe światło słoneczne pod wpływem zjawisk takich jak załamanie i odbicie rozszczepia się na promienie przypisane do częstotliwości kojarzonych z kolorami. Dzieje się tak dlatego, że promienie świetlne o różnych długościach fal rozchodzą się w ośrodkach materialnych przezroczystych np. woda, szkło itp, z różną prędkością. Różnice te powodują, że dla poszczególnych kolorów ośrodek przezroczysty ma różne współczynniki załamania. Innymi słowy, po odbiciu promienia świetlnego wewnątrz kropelki wody, pojedynczy biały promień staje się wiązką rozchodzących się w różnych kierunkach promieni światła o odpowiednich kolorach. Kąty odbicia są stałe dla każdego koloru osobno.
W ścisłym mikroskalowym opisie fizycznym zachowania się promieni świetlnych w kropli wody jest sporo matematyki. Jednak do zrozumienia sensu wystarczy opis ogólny, dlatego nie będę tu przytaczał konkretnych wartości współczynników odbicia lub załamania.
Chociaż stwierdzenie, że widzimy coś czego nie ma może wydawać się dziwne, to jednak tak działa ludzki mózg i wzrok. Możemy widzieć coś, czego nie ma, ale dużo częściej nie widzimy tego co jest.
Komentarze
Prześlij komentarz