Pod svícnem není největší tma

Kde je nejtemnější část stínu? Zdá se být samozřejmé,
že je to přímo uprostřed. Když se zblízka podíváte na stín a pomalu oddalujete
předmět od zdi, všimnete si, že okraje
se stávají nejasnými. Okraje jsou očividně světlejší. Víme, že světlo
se ohýbá okolo hran. Tomuto jevu
se říká difrakce.

Je tedy ohyb světla zodpovědný
za rozmazané okraje stínů? Ve skutečnosti není. Důvodem rozmazaných
okrajů stínů je to, že většina zdrojů světla,
například i Slunce, nejsou dokonalé
bodové zdroje světla. Světlo z jednoho konce Slunce
proto přichází pod jiným úhlem než světlo z druhého konce a to způsobuje tyto
rozmazané okraje.

Není to způsobeno difrakcí. Difrakce ale může
ovlivnit vzhled stínů a tato vlastnost světla vyvolala
obrovskou debatu před zhruba 200 lety. V roce 1818 francouzská
akademie vyhlásila soutěž, jejímž cílem bylo najít
nejlepší vysvětlení difrakce. Do soutěže se přihlásil
Augustin Fresnel s nápadem, že světlo
by mohlo mít vlnovou povahu a jako každá jiná vlna
se také ohýbá za překážkou.

Jedním ze soudců byl Simeon Poisson, nelítostný kritik vlnové teorie. Mnohem více se mu líbila Newtonova teorie,
že světlo je proudem částic. Aby ukázal, jak směšná je vlnová teorie, řekl, že Fresnelova teorie
by předpovídala světlý bod uvnitř stínu. Přímo uprostřed stínu
za kulovitým předmětem. Že by tam bylo místo tak světlé,
jako by ho vůbec nic nestínilo. Myslel, že je to absurdní.

Ale moje otázka je: Je to možné? Je nejsvětlejší část stínu
opravdu v jeho středu? Je nejsvětlejší část stínu
opravdu v jeho středu? Abychom to zjistili,
musíme si udělat pokus. Nejdřív jsem musel najít
nějaké kruhovité předměty. Našel jsem několik různých koulí. Mám tu několik hracích kuliček
a kulovitý magnet.

Abych měl silný zdroj světla
dostatečně vzdálený od plátna, vybral jsem si tuto
posluchárnu s projektorem. Nejdřív budeme potřebovat malý bod,
ze kterého bude světlo vycházet, ten si vytvořím v tomhle papíru. Je důležité, aby světlo
vycházelo z malého bodu. Chceme, aby světlo bylo ve fázi, čehož bychom tímto
postupem měli dosáhnout. Když jsem ale zastínil světlo koulí...

Dobrá, můžeme zhasnout světla. Jdeme na to. Žádný světlý bod tam nevidím. Pak jsem si zkoušel
posvítit mobilem a dát před něj kuličku. Ale stále nic vidět nebylo. Nic uprostřed nevidím. Poissonův bod by měl vznikat tak, že se světlo ohýbá
za kulovitým předmětem a jelikož je střed stínu stejně vzdálený
od všech bodů na okraji předmětu, veškeré světlo by se v tomto bodě
mělo interferencí zesilovat, což vytvoří světlý bod.

Dále jsem to zkoušel
se zpětným projektorem. Umístil jsem do něj
provázek kulovitých magnetů. Je to zvláštní. Jako bych tam něco viděl.

Nepřijde ti, že v té spodní je světlý bod? Ne. Ne? Připadá mi, že ve středu
každého stínu vidím světlé místo. Myslím, že už mě
v tuhle chvíli oči úplně zrazují. Zírám na stíny
a už tam vidím, co vidět chci. Tahle kulička je
neprůsvitná a krásně kulatá, takže si ji tu položíme...

A když zaostřím... vidíte, že uprostřed
toho stínu je světlý bod. Vypadá to docela dobře, ale něco mi na tom
úplně nesedělo. A když si myslíte,
že je něco pravda, měli byste se co nejvíce
snažit vyvrátit si to. Co když prsty zakryju hrany,
aby nebyly tak kulaté? Myslím, že je podezřelé,
že ten světlý bod stále můžeme vidět.

I když to vypadá, jako by... Jak by se to světlo
lámalo a dostalo se tam? Ve skutečnosti to bylo tak,
že světlo vycházelo zespodu projektoru, odráželo se od této
čočky na vrch kuličky a pak zpět touto čočkou a promítalo se na zeď. Nakonec jsem se rozhodl použít laser. Nejdřív jsem to nechtěl dělat,
protože v roce 1818 lasery také neměli.

Poisson ani tento pokus neprovedl. Nemyslel si, že je třeba to vyzkoušet. Samotná myšlenka světlého místa
uprostřed stínu byla směšná. Ani Fresnel tento pokus neprovedl. Jeden ze soudců, jménem Arago,
se ale rozhodl experiment provést. A když ho provedl, viděl něco podobného,
co jsem viděl já. Použil jsem tedy paprsek laseru
procházející rozptylující čočkou.

Tento paprsek byl namířen na kuličku
posazenou na namotané pásce. Na zdi vidíte,
co bychom předpokládali. Jen obyčejný stín kuličky. Ale když zhasneme světla... Tady ho máme. Světlý bod přímo
uprostřed tohoto stínu. Takže nejsvětlejší část stínu
je opravdu uprostřed. Pokud jde tedy o stín
kulatého předmětu.

Někdy se označuje jako Aragův bod, protože provedl tento pokus a našel ho. Někdy mu říkají Fresnelův světlý bod, protože to byla jeho teorie. Dost často se mu ale
říká Poissonův bod. Připomínka toho,
že nejen vaše velké úspěchy, ale i vaše největší omyly můžou být pojmenovány po vás.

V každodenním životě Poissonův bod
nevidíme z několika důvodů. Většina předmětů nejsou dokonalé kruhy, navíc pokud mají
jakkoliv hrubý povrch, Poissonův bod se vůbec neobjeví. Také většina zdrojů světla
není koherentní, což znamená, že vlny z něj
nevycházejí ve stejné fázi. vrcholy vln se nesetkávají. Říkáte si tedy, že Poissonův bod
za běžných podmínek nelze spatřit.

Ono to ale možné je. Musíte se podívat
na zdroj rozptýleného světla jako je fluorescenční trubice
nebo modré nebe. Uvidíte malé částečky vznášející se
ve vašem zrakovém poli. Říká se jim sklivcové vločky. Malé částečky vznášející se
uvnitř vašeho oka. Můžou mít mnoho různých tvarů,
ale některé jsou kulovité. Na vaši sítnici vrhají stín a uvnitř tohoto stínu
je Poissonův světlý bod.

Toto dokazuje, že světlo
má skutečně vlnovou povahu. Nemusíte mi ani věřit. Můžete se na to podívat
vlastníma očima. Překlad: Zarwan
www.videacesky.cz