Vatn er glært en samt varpar það skugga, af hverju?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Vatn er glært en samt varpar það skugga, af hverju?
Áður en við svörum spurningunni þurfum við að átta okkur á því hvað skuggi er. Hugsum okkur að við stöndum í litlu herbergi fyrir framan ljósan vegg. Nálægt hinum enda herbergisins er lampi sem lýsir á okkur og vegginn. Þegar horft er á vegginn sjást útlínur líkama okkar. Fyrir innan útlínurnar er veggurinn dekkri á lit en hann er fyrir utan útlínurnar. Hluti af ljósinu fellur nefnilega á vegginn en svört eftirmynd myndast af líkama okkar þar sem ljósið skín ekki á vegginn; þetta köllum við skugga. Ljósið ferðast eftir beinni línu og þar sem það kemst ekki í gegnum líkama okkar lýsist veggurinn ekki upp beint fyrir aftan líkamann.

Fyrir tilstuðlan frumeindanna og sameindanna í efnum endurkasta efnin ljósi sem á þau falla, þau gleypa ljósið eða hleypa því í gegnum sig. Ekkert efni endurkastar öllu ljósi sem á það fellur, efnið gleypir alltaf eitthvað af ljósinu, þótt til séu efni sem endurkasta stærstum hluta ljóss eins og til dæmis spegill. Ekkert efni gleypir heldur allt ljós sem á það fellur, ef svo væri mundi efnið vera algjörlega svart í okkar augum og við sæjum ekki hlutinn. Og ekkert efni hleypir öllu ljósi í gegnum sig, svoleiðis efni mundi nefnilega vera ósýnilegt.

Ástæðan fyrir því að ljósið kemst ekki í gegnum líkama okkar er að hann gleypir ljósið og endurkastar því. Vatn er gegnsætt því það hleypir stórum hluta ljóss, sem á það fellur, í gegnum sig. Hér skiptir þykkt hlutarins (vatnsins eða líkamans) máli því ljós hefur ákveðna helmingunarlengd í hlutum, það er sú vegalend sem ljósið dofnar um helming af upphafsstyrk við að fara í gegnum hlutinn.

Nú komum við að kjarna málsins. Ef við gætum stillt upp einum rúmsentimetra af vatni (teningi af vatni sem væri einn sentimetri á hverja hlið) fyrir framan lampann, mundi ljósið frá lampanum falla á vatnið en einnig í kringum vatnið. Hluti af ljósinu sem fellur á vatnið mundi endurkastast og hluta af því mundi vatnið gleypa. Stór hluti ljóssins mundi fara í gegnum vatnið og lenda á veggnum fyrir aftan. Þar sem hluti ljóssins sem fer beint í gegnum vatnið hefur tapast en sá hluti ljóssins sem skín beint á vegginn er í fullum styrk, sjáum við misupplýsta fleti á veggnum; skuggi hefur myndast á veggnum fyrir aftan vatnið.

Ef við stillum svo upp einum rúmmetra af vatni (teningi af vatni sem væri einn metri á hverja hlið) fyrir framan lampann mundi enn meira af ljósinu, sem fellur á vatnið, tapast. Með öðrum orðum, enn minna af ljósinu sem fellur á vatnið lendir á veggnum fyrir aftan ljósið því hér værum við búin að auka þykkt vatnsins hundrað falt. Við myndum því sjá enn meiri mun á upplýstum flötum á veggnum og skugginn sem hefur myndast er enn greinilegri, það er enn þá dekkri, en þegar við vorum með einn rúmsentimetra af vatni. Ástæðan fyrir þessu er að víxlverkun ljóss og vatns er í beinu samhengi við magn vatnsins, það er þykkt þess; þeim mun þykkara sem vatnið er, þeim mun minna ljós fer í gegnum það og þeim mun meiri verður skugginn fyrir aftan vatnið.

Mynd:

• Glowing Water Drops | Flickr - Photo Sharing! Myndin er birt undir Creative Commons-leyfi. Myndrétthafi er epicnom. (Sótt 10.08.2013).

...