Рассеянный свет
2024 ж. 15 Қаң.
24 662 Рет қаралды
В ролике рассматривается рассеяние света при прохождении через оптически неоднородные среды и при отражении от матовых поверхностей.
Ключевые слова: конус Тиндаля.
• Какого цвета снег?
• Почему мокрый песок те...
• Блуждающие лучи в мыль...
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
По поводу стекла, даже вплотную на книжке лучи рассеиваются, но, из-за попадания в определённые области стекла определённых отраженных лучей мы видим силуэт рисунка. А, подняв стекло, мы видим на нём отражённые, а затем рассеянные лучи всей поверхности, а также лучи с других направлений помещения, которые еще больше сводят на нет шансы увидеть книжку.
Большое спасибо за ваш труд!=)
Спасибо вам за ваши видео. Редко комментирую, потому что смотрю на телевизоре, а там комментарии гугл выпилил, да и неудобно. Всегда лайкаю зато. Ещё раз спасибо!
Буквально сегодня посветил лазерной указкой на палец и удивился что пятно в разы больше размера пучка света.
Когда мы смотрим в какую-нибудь точку матового стекла, мы видим смешанный свет от всех приходящих лучей в диаграмме рассеивания. Пока стекло прижато к книге, мы видим в каждой точке смешанный свет из очень небольшой области, поэтому картинка размыта совсем немного. Если стекло отдалить, то на его поверхности мы будем видеть смешанный свет, приходящий с большей области книги. Картинка окажется более размытой. Интересно, что если стекло смочить водой, его диаграмма рассеивания сильно уменьшится, и картинка за ним будет менее размыта, т.к. теперь смешиваются лучи приходящие с меньшей области.
Спасибо
Интересный эффект - если на матовое стекло наклеить прозрачный скотч, то оно становится практически как обычное гладкое стекло!)
Если предположить, что каждая точка матового стекла равномерно "усредняет" яркость конуса угла α от прямой, соединяющей наблюдателя и эту точку, то становится очевидно, что при 0 расстоянии картинка никак не искажается, а при большом - полностью усредняет всю картинку. Реальное матовое стекло рассеивает по несколько более сложному закону, но эффект тот же. Кстати, если пытаться просветить или рассеять не воду с молоком, а молоко, то становится видно, что молоко - жёлтое, а не белое. Прям жёлтое почти как масло. Я просвечивал светодиодной лампой со спектром ~2600-3000К и ~4000K.
Также этот жёлтый цвет отчётливо видно, если молоко заморозить. Я в последнее время стал часто замораживать в морозилке молоко в прозрачных пластиковых бутылках, чтобы был запас на случай, если не смогу вовремя закупиться в магазине. Конечно, замораживание несколько портит его, некоторая часть жира при оттаивании остаётся на стенках бутылки. Но всё равно это мне как-то больше нравится, чем ультрапастеризованное молоко длительного хранения с его, как правило, специфическим привкусом (да и в нём, собственно, если его действительно длительно хранить, тоже часть жира отделяется и остаётся на стенках, либо всплывает кусками). Да, при оттаивании жёлтый цвет обратно скрывается, т.к. львиная доля жира всё-таки остаётся в виде прежних микроскопических капелек.
видимо, когда матовое стекло уходит дальше от поверхности, то в каждую его точку попадает больше лучей от разных частей поверхности. и получается усредненная картина
Дамаю Вы правы , еше дополню , что можно наблюдать обратный эффект если посмотреть в узкое отверстие (до 1мм или чуть меньше) , то предметы в далеке станут более четкими
интенсивность отражённого света также падает с квадратом расстояния, иначе мы бы наблюдали, как обратная сторона стекла белеет
1:28 - Заметно, как синие части спектра рассеиваются сильнее, и до противоположной стенки свет, если и дойдёт, то обретёт жёлтый оттенок.
В вопросе есть два вопроса 1) Почему через матовое стекло видно кое-что, если изображение близко 2) почему не видно ничего, если оно далеко. Я бы ответил так. Матовое стекло имеет центры рассения, но их не очень много. Поэтому в основном идет рассеяние на небольшие углы. Из геометрических сооброажение понятно, что если картинка далеко от стекла, то даже рассеяния на малые углы достаточно, чтобы всю картинку смешать в объективе камеры. А если близко, то рассеяния на малые углы недостаточно.
Одно обстоятельство, которое я недавно заметил - это что почти все цветные вещи видны светом, который вошёл в материал, там порассеивался/попоглащался и вышел, а отражение от поверхности, даже матовой и шероховатой, почти бесцветное обычно (того же цвета что и освещение), это блики. То есть не то что "трава отражает только зелёный" - отражает она все (немного голубовато даже, кажется), только мало, вся её зелень приходит уже изнутри травы
даже в золото свет проникает на нанометры
В задачнике В.Г. Сурдина есть очень интересная задача на эту тему: какой бы мы увидели Луну, если бы её поверхность была зеркальной? Решение довольно длинное, поэтому я сразу дам ответ. Зеркальная Луна была бы примерно в 2 раза ярче реальной, но её угловой размер был бы всего 4``. Для сравнения: угловой размер реальной Луны равен 30`, Юпитера - максимум 50``.
Гениально. Никогда не задумывался.
Мы бы видели маленькую (но "шероховатую" артефактуню) точку от Солнца такой же яркости, как и Солнце.
а как из-за зеркальности луны поменяется угловой размер? угловой размер от размера луны зависит и от расстояния до нее. П.С. понял, к наблюдателю будет попадать отраженный свет солнца не со всей поверхности луны
@@user-oc8vv4rs9k Насколько я понял, речь о том, что при рассеянии от луны, мы получаем свет от всей поверхности и таким образом видим всю луну. Но если бы она была идеально круглой и идеально отражала бы свет - тогда мы бы не получили свет от её краёв, так как он отразился бы в других направлениях. Вместо реальной луны мы бы увидели маленькое отражение солнца на поверхности луны, а остальная часть поверхности осталась бы почти черной, отражая бы только другие звезды, которые не так ярки как солнце.
@@VictorGravit "такой же яркости, как и Солнце" - почему? До наблюдателя на Земле будет доходить лишь небольшое число отражённых от Луны лучей, гораздо меньшее их количество, чем напрямую попадает к вам в глаз без отражения от Луны. Это довольно очевидно, ведь Луна в данном случае выступает в качестве рассеивающего зеркала. Посмотрите на Солнце через отражение в металлическом шаре, ну или посветите лазерной указкой на такой шарик. Свет рассеивается и его яркость уменьшится. Для простоты рассуждений можете для начала считать Солнце точечным источником света и рассмотрите какая доля света пройдёт через фиксированное поперечное сечение здесь, на Земле. Солнце конечно не точка, но сами рассуждения от этого сильно не поменяются. Нужно будет лишь кое-что проинтегрировать.
Тема для противотуманных фар и их длины волны, чем длиннее волна, тем меньше рассеяние. Поэтому в тумане, дыму и тд так хороши тепловизоры, работающие в длинноволновом диапазоне. Лучше тепловизора конечно радар, ну а в мутной воде к примеру подойдут только акустические приборы, сонары итд.
Мне кажется цвет противотуманных фар не имеет отношения к туману. Такие фары стааят близко к земле чтобы лучше видеть рельеф дороги.
@@101picofarad Специально порылся в статейках, пишут что противотуманки ставятся низко к дороге, и рефлектор рассеивает по сторонам (а не вверх/вниз), так как в среднем туман чуть выше поверхности земли. А на счёт жёлтого света, пишут, что лучше либо лампы жёлтые (галогеновые! НЕ диоды и НЕ ксенон из за спектра более тёплого у спирали), либо белые но стекла жёлтые, т.к. у жёлтого света длиннее волны (красный и оранжевый заняты под стоп и поворотники/аварийку), чем просто у белого света, и жёлтый свет меньше рассеивается в тумане. Надо бы спросить у авторов канала!
@@konstantinhuwa3064 Забавно, что я вот считаю цвет поворотников ещё тоже жёлтым, а не оранжевым. (А то, что считаю настоящим оранжевым - это, например, цвет классических проблесковых маячков рабочих машин - хотя в последние десятилетия среди них также много стало и жёлтых). Просто цвет поворотников - "золотисто-жёлтый", а жёлтого варианта противотуманок - "лимонно-жёлтый". У меня вот никогда не было автомобилей с жёлтыми противотуманками. На первой моей машине противотуманок вообще нет, хотя места для них в штатном бампере предусмотрены, однако в данной комплектации их просто не было. На второй, на которой катался три года, противотуманки были белые, на третьей, которой в основном пользуюсь сейчас - тоже. Противотуманками этими я практически никогда и не пользовался - поскольку, похоже, кроме как в тумане, от них толку нет, один вред. Да и даже в тумане не во всяком помогают. Может, попробую как-нибудь и жёлтый вариант...
@@konstantinhuwa3064 всё верно. Ну и собственно к зеленой составляющей наибольшая чувствительность глаза. Получается, что жёлтый - золотая середина.
один яп написал..очень трогательный рассказ..про задержку света..это шедевр:)прочитайте..
Турбулентность - кайф для глаз)
Стекло вплотную хорошо видит книгу и передаёт нам то что увидело. Далеко стекло видит плохо, плохое у него зрение, вот и нам передает как увидело.
Интересно было посмотреть как эффект Френеля влияет на рассеивание отражённого света, от разных поверхности в зависимости от угла луча.
Луч фонаря в воде похож на звёздное небо
Поверхность матового стекла хоть и кажется гладкой на ощупь, но под микроскопом можно было увидеть множество мелких нервностей по сравнению с поверхностью прозрачного стекла. Матовая поверхность стекла в увеличении имеет множество микросколов или каверн, поверхность которых можно определить как множество прозрачных микроплоскостей, сходящися друг к другу под различными углами.
Наверное когда ты подносишь мутное стекло к книге площадь сечения "рупора" возникшего из-за разных Углов отражения падающего света на исходную поверхность меньше или близка к площади поперечного сечения неоднородностей придающих мутоту стеклу. То есть картину можно можно представить как множество лучиков каждый из которых сначала отразился от поверхности а потом отразился при рассеянии от неоднородности. На более больших расстояниях сечение телесного угла образованного разными углами отражения падающего света гораздо больше размеров неоднородНостей следовательно разные части луча отражённого от поверхности по-разному рассеиваются на неоднородностях стекла тем самым исходный лучь делается на множество разнонаправленных лучей тем самым портится изображение и чем дальше от книжки мутное стекло тем более размыто изображение. 2 чем дальше мутное стекло от книги тем больше света не отражённого от книжки а левого попадает на него а затем рассеивается тем самым создавая белый фон и перебивая полезное изображение. Идёт как бы засветка.
А ещё есть интересный эффект, когда вблизи неровностей на поверхности облаков или пудры образуются тёмные области. Выглядит это довольно необычно. Сам объект светлый, а в этих местах тени. Это происходит как раз из-за того, что в них мало рассеянного света, он просто не успевает много раз переотразиться и вылетает наружу.
это 02:14 художественное творчество этой программой чётко отличается от честной симуляции распространения волн
По поводу матового стекла, сначала ответ: при отдалении стекла от объекта формируется "белый шум", так как на стекло начинает пропадать слишком много источников света. Интересно поведение этого же стекла но в варианте, когда по периметру между картинкой и стеклом нет источников света. Второе: есть способов сделать матовое стекло прозрачным. Это же относится к затёртым, или поцарапанным стёклам/ пластику: можно наклеить скотч/ нанести слой лака на шероховатую поверхность стекла.
есть первый источник, а потом увеличивается отражения от книги))))
Намочить
@@user-th4nt6dv5j надо проверить, но если будет просто влажное - полного эффекта, как при скотче, не будет.
6:17 с увеличением высоты матового фильтра h увеличивается и линейное отклонение реальных лучей от теоретической оси пучка с направлением φ, соответствующим углу падения, ведь хоть глянец обложки и 'ровный', но реальные лучи, отразившиеся от низа его плёнки получают еще и двойное преломление при прохождении толщины этой самой глянц.плёнки, набирая таким образом то самое отклонение Δφ от углового мат.ожидания φ, которое в свою очередь тем *очевидней,* чем дальше проекционный экран (матовый фильтр)
Хмм... с эффектами знаком, но не задумывался. 😅
расстояние между точками куда падает свет и откуда выходит отразившись тем больше, чем больше расстояние между стеклом и книгой
Зеленый лазер считается самым опасным для человеческого глаза. С ним нужно обращаться предельно осторожно - не смотреть в выходную точку лазера. Прибор с мощностью более 5 мВт может вызвать повреждения сетчатки, ожоги и даже кровотечение.
Вот, вроде бы, дядька-диктор не гуманитарий, а гутарит так складно, и так точно мысли излагает, что даже просто слушать приятно, даже если не особо вникая. И это его коронное "Ну, и-и-и" - заразительное. У его коллеги соведущего Колчина, кстати, такое же "Ну, и-и-и" - фирменный стиль.
Если хочется за кем-то посмотреть за мутным стеклом можно скотч прозрачный наклеить))
GetAClass, а существует ли способ обратного процесса, что бы (типа лучи) рассеянного света вновь делать параллельными? Фокусировать собирающей линзой, естественно, не вариант т.к. даже о приближенной параллельности и речи быть не может. (вопрос немного не корректен, иначе он не будет краток, но суть, думаю, понятна)
При контакте матового стекла с книгой, свет, падающий на книгу через матовое стекло возвращается в глаз, пройдя через малый слой преломляющей его поверхности матового стекла. Как только стекло отодвигаем, свет, падающий на матовую поверхность преломляется сильнее и доходит до кники в рассеянном виде, а далее отражаясь от нее, возвращается на матовое стекло и рессеивается вторично, затрудняя просмотр изображения.
Зловеще выглядят косточки, сосуды и окружающие ткани в пальцах рук, когда просвечиваешь их в темноте фонариком или особенно лазером. Хорошо всё-таки, что свет рассеивается и поглощается :)
LedX)
По поводу матового стекла. Может дело в "фокусе"? когда матовая пластинка на книге = близко к фокусу, то и влияние рассеивания не так велико, когда матовая пластинка отдаляется - то рассеивает "не сфокусированные" лучи, что увеличивает эффект
А расскажите о том, что такое абсолютный покой, если он есть. Ведь земля не стоит на месте, как и Солнечная Система с нашей галактикой. И галактика наша тоже движется к Великому Аттрактору. Как и где найти точку абсолютного покоя в таких условиях? Ведь известны скорости, а значит должны быть точки отсчета 🤔 Влияет ли наше движение во Вселенной на нашу физику?
Для любителей физики интересный ВОПРОС: почему от поверхности стекла/воды всё равно отражается примерно 4-5% света, даже если луч падает перпендикулярно поверхности? Ну а при наклоне луча доля отражённого света увеличивается. Геометрическая оптика тут точно не помощница, а что насчёт волновой? :)
Эта задача давно решена, смотри формулы Френеля. При наклоне луча вид зависимости зависит от поляризации.
@@michaelpovolotskyi3295 вы так ответили, словами "смотри формулы", как будто я не знаю и интересуюсь сам для себя. Это ведь был "вопрос для зрителей", по аналогии с вопросами в конце роликов на данном канале.
@@michaelpovolotskyi3295 А так вы конечно правы.
@@mrgoodpeople В таком случае вопрос неверно поставлен, так как коэффициент отражения может и уменьшаться при увеличении угла падения при опаределенной поляризации. У авторов канала был фильм про эффект Брюстера.
@@michaelpovolotskyi3295 на самом деле вопрос про саму зависимость я поднимать не хотел, наверно лишнего написал =). Хотел лишь поднять сам факт, что от поверхности даже прозрачных сред обязательно отражается какое-то количество света. И имелся в виду "неполяризованный" свет, то есть когда S и P компоненты в среднем равны.
А можете высчитать, за которое время часовой механизм через множество передаточного числа редукторов, поднимет груз в тонну?
Тема хорошая, осталось картинку подтянуть, уж совсем некудышная камера
Примем от вас в подарок.
Когда оргстекло приложено вплотную к книге, то на ее поверхность свет попадает только через оргстекло, а из-за его относительно малой толщины углы рассеяния входящего и отраженного от книги света невелики. Поэтому и суммарные углы тоже не велики, отсюда общее рассеяние небольшое и изображение книги хорошо видно. Отодвигая оргстекло мы увеличиваем сумму углов и изображение размывается.
Углы рассеивания от положения пластинки не меняются, свету в ней без разницы, есть ли рядом книга. И книгу можно заменить на экран в темной комнате, чтобы только он источником света был
@@aleksandr_berdnikov все верно, я не точно выразился, не углы а расстояния от точки входа условного луча света до точки его выхода после отражения и рассеивания, аналогично тому как изменяется длина тени от расстояния до экрана.
интересно ещё, как эффект Комптона влияет на то, как мы видим предметы
Подозреваю, что никак. Эффект Комптона проявляет себя на очень малых длинах волн
для этого эффекта нужны гамма лучи, а не просто видимый свет
Интересно, какую энергию надо дать фотону, чтобы разогнать его до скорости света?
С дистиллированной водой пробовали? Есть рассеивание?
Андрей, приветствую, скажите, как доказать что земля находится в рукаве галактики, которую никто не видел? Ваш ролик как раз мне напомнил об этом вопросе.
Я думал, напишете "...что земля круглая"
@@red_rusichкруг - плоская фигура
@@red_rusich да хоть квадратная, вопрос касался именно галактики. как научное сообщество выяснило что земля именно в ней?
@@negodiaysamsonoff9616 земля имеет форму геоида, это даже моя собака знает. А вот у Вас с юмором худовато
Нужно взять телескоп Гайа, и не только его. И на протяжении десятков лет измерять азимут сотен тысяч или даже миллионов звёзд, вычислять расстояние до них, определять их собственное движение, а потом нанести всё эти звезды на координатное пространство. И в нём увидите, что в радиусе условных 100 000 световых лет вокруг Земли звезды образуют спиральную структуру
Интенсивности отраженного света от обложки не хватает для прямого прохождения через матовое стекло.
От интенсивности света не зависит какая его часть рассеивается, а какая проходит прямо.
Интерсно, а каковы успехи в обратном деле- в концентрации рассеянного света в виде направленных лучей? Допустим, есть фосфоресцируюшая краска, то есть, краска, которая, побывав на свету, какое-то время светится в темноте. Всё неплохо, но вот только свечение - слабое. Однако извесно, что можно свет пенапраялять и концентрировать в рамках геометрической оптики. Однако все мои поиски такой оптичекой системы, которая бы сконцентрировла свет, испускаемый во все стороны равеномерно светящейся поверхностью, на некоем малом объекте, заставляя его тем самым ярко светиться в темноте, были неуспешны. А что могут предложить авторы и зрители данного канала - отнюдь не случайные люди в физике? Можно ли найти самую эффекивнгую систему концентрации рассеянного света и доказать, что любая другая будет менее эффективна?
Дело в том, что обычной линейной оптикой не получится сделать яркость изображения больше яркости источника. Об этом есть даже теорема.
@@michaelpovolotskyi3295 А ка же тогда быть с тем, что линза отклоняет солнечные лучи,концентрируя их в изображении Солнца настолько маленьком и ярким, что оно может прожигать бумагу? Если увеличивать количество лампочек,даже тускло светящих, существует ли предел освещённости такого помещения? Если вмест лампочек в помещение внести множесво одновременно фосфоресцирующих педмета, существует ли ограничение по количеству света в этом помещении? Если да- то изчего оно сдедует, если нет- то как собрать свет оптичеки, не внося эти прредметы в помещеоние, и какой конструкцией оптической системы можно достичь максимальной эффективности концентрации света на одной поверхности?
На 0.36 минуте фраза ,, если бы свет не рассеивался, то луч света мы бы не видели совсем,,. Вопрос, как в мысленном эксперименте Эйнштейна, наблюдатель на пероне видит луч света сбоку и делает выводы о разном ходе часов? Или это ,,другое,,? Если он видит сбоку, то время прихода информации о луче света к наблюдателю почему-то не учитывается.
Наблюдатель ловит фотон в детектор, который запоминает время прилета (например - глаз экспериментатора, если реалистичностью не ограничиваться:). А то что он "сбоку наблюдает" - это неподробная фигура речи, которая технические детали под ковер заметает.
Луч доходит до перрона, проходит вдоль перрона со скростью света и рассеивается на частицах дыма от стоящего рядом паровоза. Наблюдатель видит это рассеяние и записывает время прибытия луча, сидя в в вокзальном ресторане, прямо на салфетке.
@@michaelpovolotskyi3295 пока луч света ходит туда сюда, переотражаясь часики все равно синхронно с вселенной тикают. То что КАЖЕТСЯ не всегда есть истина. Садовый шланг. Сжимаю конец, и ВИЖУ ускорение истечения воды. Но причина то ускорения истечения другая, ее не видно. К тому же в мысленном эксперименте Эйнштейна условия по умолчанию идеальные. Про переотражения ни слова.
Эффекты света как частицы рассмотрели, а как же волновые эффекты света?
??? угол падения всегда равен углу отрожения) тут как бы закон физики света...
@@user-vc7rk6ds8r этот закон вполне объясняется и геометрической оптикой.
Встречный вопрос! Если не будет частиц в среде(луч в вакууме) то луч света совсем никак не увидеть и не обнаружить?
да, красный лазер даже в чистом воздухе практически не виден
@@sergeyv.voronin3053 1. Очень хотелось бы наглядно представить как меняется амплитуда световой волны на протяженности луча; 2. Что будет представлять коротковременный световой луч «летящий в пространстве, .. т.е. если в космосе только одну секунду посветить лазером то это будет «цилиндрик» длиной 330000км, летящая в пространстве, или конус длиной 330000 км, летяшей основанием вперед, или конус летящий острием вперед… или после отключения лазера волна световая потеряет амплитуду( не будет ни конуса ни цилиндра летящего в пространстве)?
сам свет мы вообще не видим, создается впечатление что его нет.
@@DmitriyBril пока в глаз не засветил...
@@sergeyv.voronin3053 сам источник света видно, а его лучи нет, только если они рассеяны на мелких частицах.
А если посмотреть на рассеянный свет через поляроид?
На радугу здорово смотреть через поляроид, там свет почти полностью поляризован и можно крутя поляроид её выключать или усиливать (относительно фона)
Уважаемые авторы! Пишу вам не в первый но наверное в последний раз.... Прошу ответить мне хотя бы куда копать, что бы объяснить себе этот опыт. Понимаю что ради меня никто ролика снимать не будет. ОПЫТ: К зеркалу прислоняется большой лист бумаги в середине которого прижата монета. Подобрав довольно большой угол наблюдения, я вижу в зеркале монету. Как это может быть так как по идее эта монета не могла отразиться в зеркале перед ней большой лист бумаги. Получается эффект зазеркалья...
Если лист загораживает от монеты не все зеркало, то она часть зеркала, а следовательно и зазеркалья видит, и если вы в эту точку встанете, она увидит вас, а вы - её (отражаться можно не только в точке зеркала, ближайшей к объекту, он во всех точках зеркала в своей световой доступности отражается). Если же из любой точки монеты не видно ни одного кусочка зеркала, то ни она зазеркалья не увидит, ни вы её отражения.
@@aleksandr_berdnikov блин.....понял!! так просто....!!!!! спасибо!! А выглядит как магия какая то..... А ларчик просто открывался....
Потому что ёжик в тумане :)
А ещё не рассмотрено рэлеевское рассеяние света на электронах самой прозрачной среды. )
Если положить мутное стекло прямо на страницу, то страница будет освещена только теми лучами, что уже прошли через стекло. Эти лучи уже знают, где в стекле находятся дефекты, рассеивающие свет, и потому на обратном пути они уже обходят эти дефекты и не рассеиваются на них )))