Εφόσον τα διαφανή αντικείμενα επιτρέπουν στο φως να περάσει, πώς μπορούν να είναι ορατά;

Ουσιαστικά, τα διαφανή αντικείμενα είναι ορατά επειδή αλληλεπιδρούν με το φως με τρόπο που ο εγκέφαλός μας μπορεί να ερμηνεύσει. Όταν το φως διέρχεται από ένα διαφανές αντικείμενο, κάμπτεται και παραμορφώνεται. Ο εγκέφαλός μας χρησιμοποιεί αυτές τις πληροφορίες για να προσδιορίσει το σχήμα του αντικειμένου, και έτσι το αντικείμενο φαίνεται ορατό σε εμάς.

Τα διαφανή αντικείμενα αφήνουν το φως να περάσει μέσα από αυτά, ενώ τα αδιαφανή αντικείμενα όχι.

Αυτή η απλή ιδέα μπορεί να διδαχθεί, να προβληθεί, να ανατυπωθεί, να αναπαραχθεί ή με άλλο τρόπο να συγκαλυφθεί με μια οδυνηρή ποσότητα ορολογίας και τεχνικών λεπτομερειών, ανάλογα με το μέρος και το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεστε, αλλά το γεγονός παραμένει το ίδιο.

Τι είναι τα διαφανή αντικείμενα;

Τα διαφανή αντικείμενα αφήνουν το φως να περάσει μέσα από αυτά, χωρίς να το διασκορπίσουν ή να αλλάξουν τη διαδρομή του. Μπορεί κανείς να δει καθαρά μέσα από αυτά τα αντικείμενα. Παραδείγματα τέτοιων ουσιών μπορεί να είναι το νερό και το γυαλί.

Ενώ πολλές πηγές και υλικά συζητούν αυτό το θεμελιώδες χαρακτηριστικό του φωτός, παραμένει ένα ερώτημα που μπερδεύει πολλά περίεργα μυαλά. Είναι κάπως έτσι:ξέρουμε ότι το φως περνά μέσα από διαφανή αντικείμενα, επομένως τα αντικείμενα που επιτρέπουν στο φως να περάσει μέσα από αυτά είναι αόρατα, σωστά; Αυτή δεν είναι η αρχή πίσω από τους μανδύες αορατότητας;

Δεδομένου αυτού, πώς μπορεί ένα διαφανές αντικείμενο – όπως το γυαλί – να είναι διαφανές και ορατό ταυτόχρονα;

Διαφορετικοί τρόποι αλληλεπίδρασης με ακτίνες φωτός

Στην πραγματική ζωή, κάθε αντικείμενο αλληλεπιδρά με τις ακτίνες φωτός με τέσσερις βασικούς τρόπους. Αυτές είναι η κατοπτική ανάκλαση, η διάχυτη ανάκλαση, η διάθλαση και η απορρόφηση .

Στην κατοπτρική ανάκλαση, πιο απλά γνωστή ως ανάκλαση, οι ακτίνες φωτός πέφτουν σε μια επιφάνεια και οι περισσότερες στη συνέχεια αντανακλώνται προς μία κατεύθυνση (οι απλοί καθρέφτες είναι το πιο κοινό παράδειγμα αυτού). Ωστόσο, όταν οι ακτίνες φωτός ανακλώνται σε περισσότερες από μία κατευθύνσεις, ονομάζεται διάχυτη ανάκλαση (το φως που αναπηδά από μη γυαλιστερές βαμμένες επιφάνειες εμπίπτει σε αυτήν την κατηγορία). Η απορρόφηση περιλαμβάνει τις περισσότερες από τις ακτίνες φωτός που απορροφώνται από το ίδιο το υλικό (σκεφτείτε ένα κατάμαυρο κομμάτι άνθρακα).

Τέλος, η διάθλαση περιλαμβάνει τη μετάδοση ακτίνων φωτός μέσω ενός υλικού (το νερό είναι ένα πολύ καλό παράδειγμα διαθλαστικής επιφάνειας).

Σχεδόν όλα τα υλικά αντιδρούν με το φως και με τους τέσσερις τρόπους που αναφέρθηκαν παραπάνω. Απλώς, για τα περισσότερα υλικά, υπάρχει πάντα ένας τρόπος που κυριαρχεί έναντι των άλλων τρόπων αλληλεπίδρασης φωτός. Για παράδειγμα, ας εξετάσουμε έναν απλό καθρέφτη (που είναι επικαλυμμένος με ασήμι στη μία πλευρά).

Ο καθρέφτης σίγουρα αντανακλά πολύ φως, επομένως η κατοπτρική ανάκλαση είναι η πιο κυρίαρχη μορφή της αλληλεπίδρασής του με τις ακτίνες φωτός. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι ο καθρέφτης δεν αντανακλά όλο το φως που τον χτυπά. Υπάρχει πάντα κάποιο φως που απορροφάται. Ένα πολύ μικρό μέρος των ακτίνων φωτός διαθλάται ακόμη και σε κανονικούς καθρέφτες.

Τι σχέση έχει αυτό με τα διαφανή αντικείμενα και την αορατότητα;

Το ένα ενδιαφέρον πράγμα σχετικά με αυτούς τους διαφορετικούς τύπους αλληλεπιδράσεων υλικών είναι ότι μεταβάλλουν τις ακτίνες φωτός που τους χτυπούν με έναν συγκεκριμένο τρόπο. Σκεφτείτε ένα ποτήρι νερό, για παράδειγμα. Όταν πέφτουν πάνω του ακτίνες φωτός, κάποιες ακτίνες αντανακλώνται, άλλες απορροφώνται και άλλες μεταδίδονται. Επομένως, η διαδρομή αυτών των ακτίνων φωτός είναι σαφώς αλλαγμένη.

Η παρακάτω εικόνα θα σας βοηθήσει να το κατανοήσετε καλύτερα οπτικά:

Μερικές από τις ακτίνες φωτός αντανακλώνται, ενώ κάποιες μεταδίδονται μέσω της επιφάνειας του νερού

Λοιπόν, πώς βλέπουμε αντικείμενα που επιτρέπουν στο φως να περάσει μέσα από αυτά; Δεν θα έπρεπε αυτά τα αντικείμενα να είναι αόρατα στα ανθρώπινα μάτια;

Λοιπόν, θα έπρεπε. Και θα ήταν επίσης, αν όχι για ένα μικρό πράγμα, που ζυγίζουν λιγότερο από 1400 γραμμάρια, που κάθεται στο ανώτερο διαμέρισμα του ανθρώπινου κρανίου - τον εγκέφαλο. Μας βοηθά να «ανιχνεύσουμε» αυτή την αλλαγή των ακτίνων φωτός και να αναγνωρίσουμε την παρουσία κάτι διαφανούς. Για να το καταλάβω καλύτερα αυτό? πάρε ένα στυλό και δες το. Πραγματικά κοίτα αυτό. Τι βλέπεις? Ένα κανονικό, λαμπερό, καλλίγραμμο στυλό, σωστά;

Τώρα, τοποθετήστε ένα ποτήρι νερό ανάμεσα στο στυλό και τα μάτια σας και κοιτάξτε ξανά το στυλό. Είναι το ίδιο καλλίγραμμο στυλό;

Δεν μπορεί να είναι. Η διαδρομή των ακτίνων φωτός που περνούν μέσα από το γυαλί αλλοιώνεται, γι' αυτό το στυλό φαίνεται να έχει εισαχθεί από κάποιον εξωγήινο πλανήτη.

Βλέπετε, ποτέ δεν «βλέπουμε» ένα αντικείμενο, αυτό καθαυτό. βλέπουμε τις ακτίνες φωτός που αλλοιώνονται από αυτό το αντικείμενο. Ο εγκέφαλός μας κάνει όλους τους περίπλοκους υπολογισμούς στο κεφάλι και τελικά μας παρουσιάζει την αντίληψη του συγκεκριμένου αντικειμένου που κοιτάμε.

Αυτός είναι ακριβώς ο λόγος που μπορούμε να δούμε διαφανή αντικείμενα. Οι ακτίνες φωτός μεταδίδονται και κάμπτονται γύρω από το αντικείμενο ανάλογα με το σχήμα του. Επομένως, όταν κοιτάτε ένα διαφανές αντικείμενο, κοιτάτε πώς τα πράγματα γύρω του φαίνονται να παραμορφώνονται με κάποιο τρόπο, και τα υπόλοιπα τα φροντίζει ο εγκέφαλος. Ο εγκέφαλός μας είναι αρκετά έξυπνος ώστε να αντιλαμβάνεται και στη συνέχεια να αντιλαμβάνεται το σχήμα του διαφανούς αντικειμένου, καθιστώντας το έτσι ορατό.

Αυτή η δύσκολη συμπεριφορά των ακτίνων φωτός μας φέρνει σε ένα ακόμη ενδιαφέρον φαινόμενο:την αορατότητα. Εάν είναι η κάμψη και η μετατόπιση της διαδρομής των ακτίνων φωτός που μας κάνουν να βλέπουμε τα πράγματα, τότε τι θα συνέβαινε εάν το φως μπορούσε να περάσει μέσα από ένα αντικείμενο χωρίς καμία ανάκλαση ή απορρόφηση κανενός είδους; Θα γινόταν το αντικείμενο αόρατο, στην πραγματικότητα;

Για να θεραπεύσετε αυτήν την περιέργεια αορατότητας, ανατρέξτε στο άρθρο μας σχετικά με τους μανδύες αορατότητας και μάθετε εάν μπορούν να κατασκευαστούν στην πραγματική ζωή!