Особливості сприйняття неозброєним оком променів світла, заломлених призмою

Размещено на http://www.allbest.ru/

Комунальне некомерційне підприємство «Міська клінічна лікарня №14 ім. проф. Л.Л. Гіршмана» Харківської міської ради

Особливості сприйняття неозброєним оком променів світла, заломлених призмою (Повідомлення третє про новий спектр видимого світла)

Арнаутов Анатолій Григорович кандидат медичних наук, лікар - офтальмолог вищої категорії, завідуючий відділом мікрохірургії ока

Анотація

Відчуття кольору має велике значення в діагностиці очних хвороб. При дослідженні автором призматичного спектру видимого світла не на екрані, а безпосередньо оком через призму [1], несподівано виявилося, що видимий спектр виглядає аномально (навпаки). Той самий феномен виник при спробі фотографування (фотореєстрації) спектра через призму. Заломлення довгохвильової частини спектру виявилося сильнішим, ніж короткохвильової. Це суперечить (протилежно) теорії дисперсії Ньютона.

Явище дисперсії було описане Ньютоном понад триста років тому. Після цього такі питання навіть не порушувалися. На підставі ньютонівського трактування цього явища з'явилося багато нових напрямків у фізиці: спектроскопія, спектрометрія, спектрографія, астроспектрографія та інші.

У нашому дослідженні [2] ми намагались розібратися в схемі призматичної дисперсії і відповісти на питання: де повинна розташовуватися діафрагма, що обмежує початковий пучок білого світла, і де початкова точка виникнення дисперсії в схемі. В результаті нашого дослідження було винайдено нове явище природи. Промені світла, пропущені через призму без діафрагми (промені, заломлені призмою), викликають дисперсію на діафрагмі, яка розміщена після призми (між призмою та екраном). Для отримання спектру видимого світла необхідні три речі одночасно: 1). щоб світло проходило через трикутну призму, 2). відчувало заломлення і 3). було обмежене по ширині діафрагмою в будь-якому місці дисперсійної схеми: перед призмою, в площині призми і навіть за призмою. Точка початку дисперсії не має конкретної позиції. Вона там, де є в наявності одночасно ці три речі. Практично, дисперсія виникає у двох місцях: на задній поверхні призми і на діафрагмі, якщо вона розташована між призмою і екраном.

У своєму новому дослідженні автор спробував розібратися як виглядає спектр у схемі дисперсії з новим розташуванням діафрагми при дослідженні не на екрані, а безпосередньо оком. В результаті були получені ще більш неочікувані факти, які також принципово суперечать теорії дисперсії Ньютона. Дослідження автора (лікаря - офтальмолога) в галузі колірного зору підняли багато, на перший погляд, простих теоретичних проблем, але змусили переглянути теорію нормальної дисперсії для подальших досліджень.

Ключові слова: кольоровідчуття, зорове відчуття, Ньютон, дисперсія, нормальна дисперсія, аномальна дисперсія, призматичний спектр, показник заломлення світла.

Abstract

Arnautov Anatoly Grigorievich Candidate of Medical Sciences, doctor - ophthalmologist of the highest category, Head of the Department of Eye Microsurgery, Municipal non-profit enterprise "City Clinical Hospital №14 named after prof. L.L. Hirshman" Kharkiv City Council

PECULIARITIES OF PERCEPTION BY THE NAKED EYE OF LIGHT RAYS REFRACTED BY A PRISM (Message Three about the New Visible Light Spectrum)

The sense of color is of great importance in the diagnosis of eye diseases. When the author studied the prismatic spectrum of visible light not on the screen, but directly with the eye through a prism, it unexpectedly turned out that the visible spectrum looks abnormal (on the contrary). The same phenomenon occurred when trying to photograph (photo-register) the spectrum through a prism. The refraction of the long-wave part of the spectrum turned out to be stronger than that of the short-wave part. This contradicts (the opposite of) Newton's theory of dispersion.

The phenomenon of dispersion was described by Newton more than three hundred years ago. After that, such questions were not even raised. Based on the Newtonian interpretation of this phenomenon, many new directions in physics appeared: spectroscopy, spectrometry, spectrography, astrospectrography, and others.

In our study [2], we tried to understand the scheme of prismatic dispersion and answer the question: where should be located the diaphragm that limits the initial beam of white light, and where is the starting point of dispersion in the scheme. As a result of our research, a new natural phenomenon was invented. Light rays passed through a prism without an aperture (rays refracted by the prism) cause dispersion at the aperture, which is placed after the prism (between the prism and the screen). To obtain the visible light spectrum, three things are necessary at the same time: 1). so that light passes through a triangular prism, 2). experienced refraction and 3). was limited in width by the diaphragm anywhere in the dispersion scheme: in front of the prism, in the plane of the prism, and even behind the prism. The starting point of the dispersion has no specific position. It is where these three things are available at the same time. Practically, dispersion occurs in two places: on the back surface of the prism and on the diaphragm, if it is located between the prism and the screen.

In his new study, the author tried to understand what the spectrum looks like in the dispersion scheme with the new aperture location when examining not on the screen, but directly with the eye. As a result, even more unexpected facts were obtained, which also fundamentally contradict Newton's theory of dispersion. The research of the author (a doctor - an ophthalmologist) in the field of color vision raised many, at first glance, simple theoretical problems, but forced to revise the theory of normal dispersion for further research.

Keywords: color perception, visual sensation, Newton, dispersion, normal dispersion, abnormal dispersion, prismatic spectrum, light refractive index.

Постановка проблеми

Автор, офтальмолог, зацікавився механізмом порушень кольоросприйняття. Найбільш поширеним розладом сприйняття кольору є дейтераномалія, дальтонізм або хвороба Дальтона. Вона виражається в порушенні сприйняття відтінків зеленого.

У наших попередніх дослідженнях [1], [2] дисперсії було доведено, що в спектрі видимого світла немає зеленого кольору. Класичний ньютонівський спектр являє собою красиву картинку, що складається з двох однакових спектрів. Часткове накладання кінця одного і початку іншого спектра створює відчуття зеленого кольору.

У загальноприйнятій класичній теорії дисперсії, яка описана у всіх підручниках фізики, все - не так і все - навпаки. Ми вирішили продовжити вивчення дисперсійної схеми видимого світла.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

У 1704 році вийшов фундаментальний труд Ньютона «Оптика...» [3], у якому він детально виклав описи своїх дослідів з розкладання видимого світла в спектр. Класична схема вивчення спектра видимого світла полягає в тому, що «вузький пучок світла після проходження через трикутну призму утворює спектр на білому екрані» (рис. 1).

Рис. 1. Схема класичного досліду Ньютона з дисперсії.

У нашому попередньому дослідженні [1] ми спробували роздивитися спектр не на екрані, а безпосередньо оком через призму. При цьому ми відкрили раніше невідоме явище природи, що полягає в аномальному (зворотному) сприйнятті спектра (рис. 2).

Рис. 2. Схема досліду з дисперсії, в якому зображення спектра досліджується безпосередньо оком через призму

Крім того, деякі модифікації нашої схеми експерименту привели до наступних висновків.

Призматичний спектр можна легко розірвати. Хоча - це «нерозривна послідовність кольорових ліній, які плавно переходять в один одного».

Спектр видимого світла не є безперервною послідовністю кольорів. Він складається з двох самостійних половин - крайових спектрів.

Кожна половина спектру містить інформацію про іншу її половину.

Половини спектру рівні між собою.

Зеленого кольору у спектрі видимого світла немає. Він є неспектральною ілюзією і утворюється за особливих умов взаємного часткового накладання двох крайових спектрів.

Підвищення порога чутливості до відтінків зеленого кольору належить до набутих кольороаномалій людини. Його слід трактувати, як неповноцінне сприйняття в зоровій системі компонентів змішування для сприйняття зеленого кольору. Це блакитний колір та жовтий. Так як при гострих порушеннях кровообігу сітківки частіше спостерігається ерітропсія (зміщення сприйняття кольору в червоний бік), то для ранньої діагностики таких порушень слід вимірювати пороги чутливості до синіх тонів.

Принцип нормальної дисперсії не дотримується у межах загальновизнаного класичного спектру видимого світла. Зелений кольор виникає від накладання блакитної та жовтої смуг спектру. Ніякого накладання у спектрі не повинно бути, оскільки, по теорії, показник заломлення блакитного кольору більше, ніж жовтого, а на ділі виходить навпаки. очний дисперсія інверсія світло

Науковій громадськості необхідно розібратися з плутаниною в спектрі видимого світла, щоб отримати відповіді на прості запитання: яка довжина хвиль та показники заломлення семи смуг спектру.

Необхідно дати офіційні рекомендації щодо трактування результатів таких поширених методів наукових і практичних досліджень, як спектроскопія, спектрометрія, спектрографія, астроспектрографія тому, що вини базуються на спектрі Ньютона.

При дослідженні призматичного спектру безпосередньо оком або при спробі фотореєстрації дисперсії через призму відбувається інверсія (трансформація) спектру у протилежний. Тому при такому вигляді дослідження спектру простіше та зручніше працювати з призмою, перевернутою на 180о, тобто вершиною - вниз, а основою - вгору. Тоді результати досліджень якось відповідатимуть загальноприйнятій, але не правильній, на наш погляд, теорії нормальної дисперсії.

У нашому наступному дослідженні [2] ми намагались розібратися в схемі призматичної дисперсії і відповісти на питання: де повинна розташовуватися діафрагма, що обмежує початковий пучок білого світла, і де початкова точка виникнення дисперсії в схемі. В результаті нашого дослідження були зроблені наступні висновки.

Винайдено нову схему дослідження дисперсії, коли діафрагма, яка обмежує первинний пучок білого світла розташована після призми.

Винайдено нове явище природи. Промені світла, пропущені через призму без діафрагми (промені, заломлені призмою), викликають дисперсію на діафрагмі, яка розміщена після призми (між призмою та екраном) (рис.3).

Розташування діафрагми перед призмою в дисперсійній схемі Ньютона виявилось випадковим.

Не важливо, де в схемі дисперсії розташована діафрагма.

Для отримання спектру видимого світла необхідні три речі одночасно:

щоб світло проходило через трикутну призму, 2. відчувало заломлення і 3. було обмежене по ширині діафрагмою в будь-якому місці дисперсійної схеми: перед призмою, в площині призми і навіть за призмою.

Точка початку дисперсії не має конкретної позиції. Вона там, де є в наявності одночасно ці три речі. Практично, дисперсія виникає у двох місцях: на задній поверхні призми і на діафрагмі, якщо вона розташована між призмою і екраном.

Схема призматичної дисперсії Ньютона потребує докорінного перегляду.

Рис. 3. Схема нашого досліду з дисперсії. Діафрагма розташована за призмою (між призмою і екраном).

Мета статті (постановка завдання)

Таким чином, ми виявили: 1). що при дослідженні спектра не на екрані, а безпосередньо оком через призму (рис. 2) спектр сприймається аномально, тобто навпаки і 2). промені, заломлені призмою, викликають дисперсію на діафрагмі, яка розташована після призми (рис.3).

Виникло питання: який вигляд має спектр від діафрагми, яка розташована після призми при дослідженні спектра не на екрані, а безпосередньо оком. Очевидною відповіддю для нас було аномальне сприйняття, тобто сприйняття перевернутого спектра, як на рисунку 2.

Виклад основного матеріалу

В розробленій нами схемі дисперсії (рис. 3) ми прибрали екран і дослідження проводили безпосередньо оком (рис. 4).

Рис. 4. Схема нашого досліду з дисперсії. Діафрагма розташована за призмою (між призмою і оком). Сприйняття неозброєним оком.

Виявилось, що при такій схемі досліду спектра немає взагалі. Спостерігається лише розмите чорно-біле зображення діафрагми.

На рисунку 5 представлена схема дисперсії, де діафрагма начебто відсутня. Але роль діафрагми тут виконують краї призми.

Рис. 5. Схема з дисперсії, де краї призми виконують роль діафрагми. Спектр - на екрані.

Як і в попередньому експерименті, при вивченні променів, заломлених призмою, безпосередньо оком через призму (рис. 6) ми очікували побачити перевернутий (інвертований) спектр, за правилом аномальної дисперсії. На практиці виявилося, що в такій схемі також спектр не виникає. Спостерігається лише розмите зображення призми.

Рис. 6. Схема нашого досліду з дисперсії. Роль діафрагми в цій схемі виконують краї призми. Сприйняття неозброєним оком. Спектр не виникає. Спостерігається лише розмите зображення призми.

Обговорення результатів

При спостереженні результатів дослідів з дисперсії безпосередньо оком, а не на екрані, в першій схемі (рис. 2) спектр сприймається як інвертований, тобто аномально. У другій і третій схемах (рис. 4 і рис.6) безпосередньо оком спектр не сприймається, тобто повністю компенсується у білий пучок світла. В нашому попередньому дослідженні [1] інверсія спектру пояснюється хвильовими властивостями світла. Для того щоб спектр інвертувався, тобто перейшов у протилежний стан, необхідно, щоб спочатку відбулася його компенсація (нейтралізація). Компенсацію призматичного спектра, на нашу думку, слід розглядати як перший етап його інверсії.

Проведені нами дослідження світлових променів, заломлених призмою, і вивчення їх сприйняття неозброєним оком виявили нові закономірності і відкрили можливості подальшого вивчення дисперсії видимого світла, компенсацію і інверсію спектру.

Висновки

У дисперсійній схемі положення діафрагми, що обмежує первинний пучок білого світла, може бути різним: перед призмою, в площині призми і після призми (між призмою і екраном).

При дослідженні дисперсії не на екрані, а безпосередньо оком виникає різна, незвичайна картина сприйняття. Це залежить від розташування діафрагми в дисперсійній схемі.

Коли діафрагма розташована перед призмою, дисперсія сприймається аномально, тобто короткохвильовий діапазон спектра знаходиться навпроти вершини призми, а довгохвильовий діапазон - навпроти її основи. Відбувається інверсія спектра.

Коли діафрагма розташована в площині призми або після призми, дисперсії оком не видно, хоча на екрані вона є. Відсутність спектра в цій схемі слід розглядати як його компенсацію або нейтралізацію до первинного білого кольору. А компенсацію спектра, на наш погляд, слід розглядати як перший етап його інверсії.

Література

1. Арнаутов А. (2023). Парадоксальне сприйняття неозброєним оком призматичного ньютонівського спектру. Журнал «Перспективи та інновації науки», серія «Медицина», №7 (25).

2. Арнаутов А. (2023). Несподівані властивості променів світла, заломлених призмою, або де точка початку дисперсії (повідомлення друге). Журнал «Наука і техніка сьогодні», серія “ Фізико-математичні науки” № 7(21), 2023.

3. Isaac Newton. (1704). Opticks: or, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colours of Light. Printed for Sam Smith and Benj. London, United Kingdom: Walford.

References

1. Arnautov A. (2023). Paradoksal'ne spryynyattya neozbroyenym okom pryzmatychnoho n'yutonivs'koho spektru. [Paradoxical perception of the prismatic newtonian spectrum with the unaid eye]. Zhurnal «Perspektyvy ta innovatsiyi nauky», seriya «Medytsyna» №7 (25) - Magazine "Perspectives and Innovations of Science", series «Medicine», №7 (25).

2. Arnautov A. (2023). Nespodivani vlastyvosti promeniv svitla, zalomlenykh pryzmoyu, abo de tochka pochatku dyspersiyi (povidomlennya druhe). Zhurnal «Nauka i tekhnika s'ohodni», seriya “Fizyko-matematychni nauky” № № 7(21), 2023. [Unexpected properties of light rays refracted by a prism, or where the starting point of dispersion is (message two)]. - Magazine "Science and Technology Today", series "Physical and Mathematical Sciences"№7(21), 2023.

3. Isaac Newton. (1704). Opticks: or, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colours of Light. Printed for Sam Smith and Benj. [London, United Kingdom,Walford].

Размещено на Allbest.ru