Фэн-шуй

Фізика, з моєї точки зору, - це те, що допомагає зрозуміти явища, пояснити легенди, знайти раціональне обгрунтування позамежних.

Фізика дзеркал

Розглянемо звичайний процес відображення спрощено, на рівні шкільного курсу фізики. Не будемо заглиблюватися в квантову механіку та інші наукові премудрості.

Подивимося, що можна побачити, виходячи з самих елементарних понять.

Існує падаюча хвиля, що відображає поверхню і відбита хвиля. Як відомо, що падає хвиля не ідентична відбитої. Цією властивістю відображають поверхонь успішно користуються. Наприклад, воно застосовується для дослідження складу, властивостей і структури речовини. Раніше оптичні характеристики речовини, необхідні для з'ясування його властивостей і структури, що визначалися в основному за параметрами проходить світла. Тим часом, світло, відбите від речовини, несе в собі не менше, а часто більша кількість інформації про властивості цієї речовини. Ця інформація не ідентична одержуваної "на просвіт" і доповнює її.

Але ми-то, стоячи перед дзеркалом, благополучно забуваємо все те, чому нас учили в школі. Ми довірливо вдивляємося в гладку поверхню, очікуючи, що вона повідомить нам істину. А все тому, що наше відображення схоже на те уявлення, яке ми склали про себе. Або ми переконали себе в тому, що воно не просто схоже, а абсолютно відповідає істині. Але воно не є ідентичним, не треба про це забувати. Це - інша хвиля, з іншими властивостями і характеристиками. Говорячи простіше: щось залишилося всередині дзеркала, а щось прийшло до нас із задзеркалля. Фактично, якщо розглядати процес відображення, відповідно до понять класичної фізики, можна зробити висновок, що дійсно дзеркало "зберігає" в собі зображення всіх, хто коли-небудь дивився у нього. Так що це не зовсім бабусина казка.

Слід врахувати і той момент, що падає хвиля складається не тільки з видимого діапазону. Людина випромінює ще й в невидимому діапазоні, відповідно, відбита хвиля - це теж не тільки видиме світло. Так що, якщо зміни між падаючої і відображеної хвилею відбуваються в невидимому діапазоні випромінювання, то людина, що дивиться в дзеркало, їх просто не помічає.

Інша річ, на який термін дзеркало зберігає отриману інформацію. Подивимося, що відбувається з падаючим світлом всередині дзеркала. Адже не забивається ж світлова хвиля в кут, ховаючись там до того моменту, коли дзеркало розіб'ють.

При відображенні світла від прозорого середовища сумарна енергія електромагнітного поля залишається незмінною, змінюється лише його конфігурація (напрям поширення). Проте вже в цьому випадку відбуваються проміжні процеси перетворення енергії. Енергія падаючої хвилі перетворюється (частково) в енергію вимушених коливань частинок середовища. Ці коливання породжують вторинні хвилі. Додавання падаючої хвилі з вторинними хвилями створює відображені частинки і переломлені хвилі. Всі ці процеси відбуваються в дуже тонкому шарі поблизу межі розділу.

Але дзеркало не є прозорою середовищем. У дзеркалах відбиває поверхнею є метал. У металах падаюча хвиля поглинається практично повністю в тонкому шарі (близько 100 ангстрем), енергія її перетворюється в основному в енергію руху електронної плазми. Рухаються електрони випромінюють, в результаті чого формується відбита хвиля, забирає до 99% і більше спочатку поглиненої енергії; лише мала частка йде на "розігрів" решітки металу.

Таким чином, у що відбиває середовищі є певний запас енергії . Ця енергія доставляється в процесі встановлення та формування відбитого поля, а в стаціонарному стані підтримується лише певним потоком енергії з падаючої хвилі. Запас цей в поглинає середовищі (у дзеркалі) може бути значною, навіть при повному внутрішньому відображенні. В неоднорідних, наприклад, митних і дисперсних, середовищах, час встановлення поля може бути значним через велику глибину пробігу фотонів, що формують відображене світло за рахунок багаторазового розсіювання. У цьому випадку може відбуватися процес "полону випромінювання". Чим більше неоднорідність дзеркала, тим більше енергії "полонить".

Здавалося б, ну, застрягло щось у дзеркалі, ну і нехай. Все одно якісь дрібниці, які самі по собі розсіються. А ось це не зовсім вірно. Сама проста аналогія - пластмаса і вогонь. Уявіть, що ви пронесли над вогнем пластикову лінійку. Що буде? Правильно, нагріється. Але якщо пронести швидко, то ніяких зовнішніх змін помітно не буде. А внутрішні зміни відбудуться. Але якщо тепловий вплив зовсім нетривалий, то ці зміни будуть несуттєвими. Тепер будемо нести цю лінійку повільніше. Цього разу вже почнуться і зовнішні зміни, пластик "потече". Якщо ж залишити лінійку на вогні, то в дуже незабаром від неї залишиться тільки маленька купка спеченого пластмаси.

Те саме і з дзеркалом. Енергія, "захоплюючою" усередині відображає шару, викликає зміни цього шару. Формуються носії інформації за принципом опуклість/увігнутість. Як доріжки на грамплатівці. А що відбиває неоднорідність середовища допомагає утримувати все більшу кількість енергії, що викликає формування "матриці образу". Виходить, що чим більше людина виглядає в дзеркало, тим чіткіше "віддруковується" його образ всередині дзеркала. Тобто, ваше дзеркало зберігає в собі ваш образ. Якщо ж хтось подивився у ваше дзеркало один раз, то його образ, звичайно ж, теж зберігся, "наклавшись" на вашу "матрицю". Але якщо сторонній вплив нетривало, то його наслідки дуже швидко зникнуть.

Звідки ж виникає ця сама неоднорідність дзеркала? Та при виготовленні! Адже дзеркала виготовляються потоковим методом, і ніхто ще не створював для побутового користування дзеркало з ідеально відбиває поверхнею, з абсолютно точно вивіреним складом відбиває шару, з ретельно перевіреної на наявність дефектів кристалічної гратами, ідеально гладке і безмежне (щоб виключити дефекти краю). Та це було б дивно, якби таке дзеркало створили. Аж надто дорогим був би процес для того, щоб використовувати потім подібне дзеркало для розглядання зачіски або нанесення косметики.

У загальному випадку, дефекти кристалічної решітки бувають наступні:

- недосконалість нульовий розмірності, або точкові дефекти - вакансії, междоузельние атоми, центри забарвлення, парні вакансії, кластери;

- одномірні, або лінійні, недосконалості - дислокації;

- двовимірні, або поверхневі, порушення - межі зерен, двойніковие кордону , міжфазних кордону, дефекти упаковки, поверхні кристала;

- тривимірні, або об'ємні, порушення - пори, включення другої фази, домішкові скупчення, а також інші об'ємні дефекти.

Очевидно, що дзеркало є зборами всіх типів дефектів разом. Адже будь-який дефект впливає на "обробку" поглиненої світлової хвилі. На параметри відбитого світла впливають найтонші (аж до мономолекулярного) поверхневі шари і їх особливості. Отже, чим більше дефектів, тим більше відрізняється відбита хвиля від падаючої. А невелика зміна падаючої хвилі може привести до великих змін хвилі відбитої.

Продовження "Фізики дзеркал" - в наступній частині.

Автор: