Pod svícnem není největší tmaVeritasium

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