(Goedgelovige Newton, of hoe licht wordt afgebroken door een prisma)
Er zijn geen mensen die lichtgeloviger, minder oplettend en met een slechter geheugen zijn dan de (grote) natuurkundigen glimlachen. Toen Galileo op basis van zijn experimenten experimenteel de wetten van de mechanica begon te bestuderen, moest hij veel van de opvattingen van de grote oude Grieken op zijn kop zetten. Maar men moet niet denken dat dit in onze dagen niet meer mogelijk is. De groten maakten fouten en blijven fouten maken. En de nieuw geslagen Galileeërs stuiten op fouten, precies daar waar ze het minst worden verwacht.
Er zijn maar weinig feiten over het hoofd gezien
De jonge Newton observeerde ooit de ontbinding van de zonnestralen met een prisma. Daarbij gebruikte hij de stralen die door de opening in het dak vielen. Sindsdien verzekert iedereen dat ontleding alleen kan worden bereikt met behulp van een smalle lichtstraal. Elke natuurkundeprofessor zal dit voor je bevestigen. Miljoenen mensen, onder wie professoren, hebben op hun gemak de ontbinding van licht waargenomen met behulp van een gewoon aquarium, waar geen beperking van de breedte van de lichtstraal wordt geboden, maar niettemin verschijnt er een uitstekende "regenboog". Niemand merkt natuurlijk dat dit in strijd is met de leerboeken.
Newton was, zoals u weet, een aanhanger van de corpusculaire lichttheorie (een bloedlichaampje is in het Russisch een deeltje). Er waren enkele tekortkomingen in zijn theorie, en iemand Huygens (christen, 1629-1695) omzeilde hem bij de bocht en schreef golfeigenschappen toe aan licht.
Volgens zowel Newton als Huygens had het licht precies in het prisma moeten zijn afgebroken, wat betekent dat je op een zonnige dag in ondiep zeewater, met lichtgolven van water, op de bodem moet waarnemen, zo niet regenboog, dan op zijn minst gekleurde strepen. Lichtconcentratiestrepen worden weliswaar waargenomen, maar wit, niet gekleurd.
Wanneer ze de ontleding van licht door een prisma demonstreren, weten alle demonstranten dat een regenboogstrook alleen kan worden verkregen op enige afstand van het prisma, vlakbij, een strook licht in het midden is wit, alleen de randen zijn gekleurd. Dit is in tegenspraak met de theorie, maar niemand merkt deze tegenstrijdigheid op.
Promotie video:
De stralen geven geen schaduw ?
Begin jaren negentig kreeg de toekomstige auteur van de monografie 'The Solution to the Eternal Mysteries of Nature' (Johann Kern. The Solution to the Eternal Mysteries of Nature, St. Petersburg, Polytechnic University Publishing House, 2010, [email protected]) de kans om een regenboogstrook (regenboog) uit een aquarium te zien. Om een onbekende reden wilde hij de breedte bepalen van de instromende strook licht, die een regenboogstrook achter het aquarium vormt. Hij bewapende zich met een liniaal en ging vlot aan het werk. Al snel merkte hij dat de liniaal "op de een of andere manier" de regenboog beïnvloedde. Maar hij kon de positie van de rand van de liniaal niet bepalen die overeenkomt met de ene of de andere rand van de lichtstrook die een regenboog vormt. Hij was hier enigszins verbaasd over, maar na een tijdje besloot hij de grenzen van de regenboogstrip te zoeken die uit het aquarium kwam. Weer pech. Hij zag opnieuw dat de heerser 'op de een of andere manier' de regenboog beïnvloedt, maar definieert er geen,geen andere rand van de opkomende strook zou dat kunnen. Onbewust begreep hij perfect dat dit "niet zou moeten zijn", maar het "was". Een liniaal aangebracht op het oppervlak van het aquarium gaf geen schaduw in het gebied van de regenboogstrook.
In de voetsporen treden of het voorbeeld van Galileo volgen
Zijn koppigheid bracht hem ertoe een speciaal driehoekig "aquarium" of driehoekig waterprisma te bouwen, en hij begon de ene ontdekking na de andere te doen. Ten eerste zorgde hij ervoor dat de breedte van de straal echt niet beperkt hoefde te worden, en ontving hij een uitstekende regenboog van de stralen die op de hele wand van zijn waterprisma vielen. Toen begon hij precies de smalle zonnestralen te ervaren en ontdekte dat er geen ontbinding van licht in het waterprisma was. Als scherm, waarop de stralen vielen, gebruikte hij een smalle plastic plaat van witte kleur, die binnen het volledige volume van het waterprisma kon worden bewogen. Binnen in het prisma was het licht alleen wit. Dit gaf al aan dat de theorieën van Newton en Huygens niet klopten. Maar hij durfde dat zelfs niet tegen zichzelf te zeggen. Misschien, overtuigde hij zichzelf ervan, is het hele punt dat dit alles alleen hem lijkt,en dat de gekleurde strepen van buitenaf niet te zien zijn, omdat het licht dat uit het water komt, zich op de een of andere manier weer verzamelt en wit wordt? Maar hij plakte witte stroken papier op de wanden van zijn aquarium waar de stralen afwisselend van binnen en van buiten vielen, en zorgde ervoor dat ze wit bleven.
Het was merkwaardig. Maar het belangrijkste, waar hij begon, waarom hij de grens van noch de instromende strook licht, noch de grens van de uitgaande regenboog kon vinden, begreep hij niet. Het duurde minstens 10 jaar, waarin hij herhaaldelijk een regenboog zag die was gemaakt door een gewoon rechthoekig aquarium. Hij was zijn optische experimenten met een driehoekig aquarium al lang vergeten, dat lange tijd stof in de kast aan het verzamelen was, en toen barstte een muur en werd weggegooid. Maar nee, nee, op een zonnige dag bracht hij een liniaal of potlood dichter bij de wand van het aquarium, en elke keer was hij ervan overtuigd dat ze "geen schaduw geven", maar "zouden moeten". De oplossing (uitleg van de reden) kwam niet.
Nu is hij hier alleen maar verbaasd over. Hij wist heel goed dat licht in een prisma niet uiteenvalt. En hij wist dat het licht, dat door het prisma passeert, blijkt te zijn ontbonden in de kleuren van de regenboog. Wat was de conclusie hieruit? De enige: het licht valt uiteen bij de uitgang van het prisma. Maar hij trok deze conclusie niet. Ik wist het niet eens toen ik vanuit het aquarium naar de zon in de regenboog keek en groene, rode en blauwe naalden uit een punt zag spatten. Natuurlijk is hij, een gewone sterveling, te vergeven. De grote Galileo, die zijn eerste wet beter kende dan wie dan ook, en geloofde dat de aarde rond de zon beweegt, wist ook niet van de aanwezigheid van (universele) zwaartekracht. Maar het ene volgt uit het andere - zonder tussentijdse conclusies. Het was alleen nodig om te denken dat de aarde om de een of andere reden in een cirkel rond de zon beweegt. Op basis van zijn eerste wet volgde hieruit dat een bepaalde kracht vanuit de richting van de zon op de aarde zou moeten werken. Deze wet zou door hem ontdekt worden, Galileo. Maar hij wist er niets van.
Nieuwe kennis en nieuw raadsel
Toen Johan Kern de voorbereidingen aan het afronden was voor de publicatie van zijn Russische versie van het boek "The Solution to the Eternal Mysteries of Nature", begon hij plotseling te dagen. Ja, hij weet zelf niet wat hem ertoe aanzette om te beslissen. Het blijft alleen om te zeggen dat het vanzelf kwam. De conclusie die meer dan tien jaar geleden had kunnen en moeten worden getrokken, kwam plotseling zonder reden op zichzelf. Hij realiseerde zich plotseling dat het licht precies uiteenvalt wanneer het het prisma verlaat, en het ontbindt op elk punt van het uitgangsoppervlak. Op elk punt van het uitgangsoppervlak worden divergerende gekleurde stralen gegenereerd. En daarom geven ze geen schaduw van een object op het uitgangsoppervlak van de stralen. En daarom geven ze geen schaduw van een object dat op het ingangsoppervlak van de zonnestralen wordt aangebracht.
Dit kan als volgt duidelijk worden uitgelegd. 300 jaar lang wordt het pad van stralen in een prisma weergegeven zoals in de volgende afbeelding:
Hier staat w voor wit, r voor rood en v voor violette stralen (eenvoudigheidshalve worden de tussenliggende kleuren van het regenboogspectrum niet getoond).
Als het pad van de stralen echt was zoals weergegeven in de figuur, dan zou het met behulp van plaat 1, verplaatst langs het vlak van het prisma, mogelijk zijn om een deel van het regenboogspectrum te overlappen en slechts een deel van zijn kleuren waar te nemen. Iedereen kan echter controleren of dit niet werkt. Bij het verplaatsen van plaat 1 kan de kleur van de regenboog alleen maar meer vervaagd (of helemaal uitgedoofd) worden, maar het is onmogelijk om te bereiken dat een deel van de kleuren in het spectrum verdwijnt.
Op basis van dit eenvoudige experiment kunnen we concluderen dat het pad van de stralen eigenlijk als volgt is:
Witte stralen w blijven wit in het prisma, maar rode, oranje, gele, groene, blauwe, blauwe en violette stralen komen tevoorschijn uit elk punt op het tegenoverliggende vlak van het prisma, en elk onder een eigen hoek (alleen rood r en violet v stralen, stralen met de kleinste en grootste afbuigingshoeken). Hierdoor kun je met behulp van plaat 1 de kleuren van de regenboog meer vervagen, kun je de hele regenboog doven, maar kun je geen van de kleuren van de regenboog apart doven. En het is onmogelijk om een schaduw te krijgen van de rand van de beweegbare plaat 1. En dit alles is alleen te wijten aan het feit dat alle kleuren van de regenboog worden geboren op elk punt van het buitenste "uitgangs" -vlak.
Als de snelheid van stralen van verschillende kleuren in de lucht anders was, zou een vergelijkbaar pad van stralen kunnen worden verklaard. Maar we weten dat de snelheid van alle lichtstralen in de lucht hetzelfde is. Daarom is zo'n pad van stralen in tegenspraak met alle bestaande theorieën over licht. Licht is noch een golf, noch bloedlichaampjes (deeltjes). Absoluut ongeacht het feit dat er veel bewijs is dat licht golfeigenschappen heeft, kan de bovenstaande conclusie dat licht geen golf of bloedlichaampjes is nog steeds worden veranderd.
In de wiskunde worden vaak enkelvoud genoemd, d.w.z. speciale of eigenaardige punten. Het volledige uitvoeroppervlak van het prisma is een verzameling vergelijkbare singuliere punten. Er gebeurt iets in hen dat leidt tot de ontbinding van licht in kleurcomponenten. Dit proces is een nieuw mysterie dat ons wordt 'gepresenteerd' in ruil voor de gevonden nauwkeurigere kennis van hoe de ontbinding van licht met behulp van een prisma plaatsvindt, voor de kennis van hoe een object dat de lichtstralen blokkeert, geen schaduw kan geven.
Deze nieuwe weergave van het straalpad door een prisma past perfect bij de titel van het boek en had duidelijk het experimentele deel moeten opsieren. Daarom werd het drukken van het boek opgeschort en werd de beschrijving van de bovenstaande opening als bijlage erin opgenomen.
Verfijning van het pad van de stralen in het prisma zou moeten leiden tot een nauwkeurigere bepaling van de brekingsindex en dus tot een nauwkeurigere berekening van optische instrumenten.
Johann Kern. [email protected]
