Světlo

Světlo je jev, který vzniká pulsováním energie, jež se šíří prostorem. Tato energie má frekvenci, kterou lidské oko dokáže vnímat jako světlo. 

Je důležité poznamenat, že lidské oko nevidí samotné světlo, ale pouze atomy osvícené tímto světlem.

Světlo je klíčový jev, který nám umožňuje zkoumat vlastnosti energie. Je to jen zrakem viditelná část pulzující energie (v dnešní fyzice se tomu říká viditelná část světelného spektra elektromagnetického vlnění).

Po staletí bylo světlo jediným způsobem, jak zkoumat vzdálené jevy ve vesmíru. Většina našich znalostí o vesmíru pochází právě z tohoto způsobů pozorování.

Teprve ve 20. století, když jsme začali využívat i další části spektra, jako jsou rádiové vlny nebo rentgenové záření, jsme získali nové informace o tom, jak je příroda a celý vesmír uspořádán.

Zkoumání rentgenových paprsků z vesmíru se například potvrdilo, že energie se může v prostoru zhušťovat i bez přítomnosti hmoty což podporuje Einsteinův slavný vzorec m = e⋅c2. Tím se potvrzuje to, co už bylo technickými a matematickými metodami odvozeno ve 20. století.

Můžeme pomocí teleskopů nepřímo sledovat jevy jako gravitace, hmotnost a další vesmírné fenomény, které vyplývají z podstaty a vlastností energie. O těchto jevech se podrobněji dozvíte v dalších kapitolách Reciproční fyziky. 

Přímo sledovat ale můžeme chování a zákonitosti energie, protože světlo je pulzující energií, jejíž frekvence nemění své základní vlastnosti. Celá tato kapitola se věnuje tomuto jevu. 

 Poznámka: V současných fyzikálních hypotézách neexistuje jednotný názor na podstatu světla. Někdy se chová jako elektromagnetické vlnění, jindy vykazuje vlastnosti typické pro hmotu. Tento nejednotný přístup, kdy se odděluje hmota od energie, je z pohledu technických zásad nepřijatelný. Od Huygensovy vlnové teorie přes Newtonovu emanační teorii, elektromagnetickou teorii až po kvantovou teorii – všechny tyto přístupy mají své nedostatky.

Avšak žádná z těchto teorií nedokáže uspokojivě vysvětlit všechny vznikající a existující jevy. Navíc, systémová analýza odhaluje mnoho rozporů mezi těmito teoriemi a objektivními přírodními jevy a zákonitostmi. Reciproční fyzika, která je založena na platnosti Einsteinových tezí, nedokáže efektivně využít současné vědecké hypotézy o podstatě světla. Při jejich aplikaci se totiž po několika krocích objevují rozpory se zadáním úlohy, tedy s objektivními přírodními zákony. 

Díky svým vlastnostem nám světlo umožňuje zkoumat a chápat různé zákonitosti a funkce energie, aniž bychom museli sledovat vznik nějaké síly. Po tisíce let nám také pomáhá odhalovat přírodní zákonitosti, které by jinak zůstaly skryté. 

Na obrázku 6 vidíte, jak vzniká světlo. Nepulzující energie prochází zdrojem pulzování, třeba žárovkou. Pulzující atomy ve vláknu žárovky předají svůj pohyb energii, která se pak šíří dál jako pulzující světlo. Podobně vznikají i jiné frekvence, které sice okem nevidíme, ale můžeme je zjistit pomocí přístrojů.

Když pulzující energie narazí na něco, co nepropustí pulzaci například na sítnici oka, začne jí rozkmitávat. Oko zaznamená světlo a pulzy energie se se sítnicí vyrovnají.

Energie pak pokračuje hlavou jako nepulzující frekvence, kterou oko vidí, a přitom si zachovává svůj směr.

Pulzy energie se mohou vyrušit i jiným způsobem než jen tím, že narazí na předmět. Zajímavý efekt je třeba výroba tmy z dvou zářících světel. Jak to funguje? Pokud v temné komoře umístíme dva zdroje světla stejnou vzdálenost od bílé plochy, paprsky se spojí a světlo se zdvojnásobí.

Ale pokud jeden ze zdrojů přesuneme blíž k bílé ploše (jak ukazuje obrázek 6), vznikne tma. V tomto případě se pulzy světla navzájem zruší a vytvoří nepulzující paprsek, který už nevytváří viditelné světlo.

Energie se šíří ze všech stran a ve všech směrech. 

To si můžeme jednoduše ověřit prostřednictvím světla. Když se podíváme na noční oblohu, vidíme, jak světlo přichází z každého směru. Stejně tak světlo z žárovky se šíří všemi směry kolem sebe.

Energie se může pohybovat různými rychlostmi.

Rychlost světla (pulzující energie) se mění v závislosti na prostředí, kterým prochází. Například, světlo se šíří jinak ve vakuu, jinak ve vzduchu a jinak ve skle. Tato skutečnost vyplývá z Einsteinova vzorce E=mc2, jak je uvedeno na obrázku  3, na příkladu 7a.

Podobně jako u zvuku, i u světla platí Dopplerův efekt. Ten ukazuje, že vlnová délka a frekvence světla se mění v závislosti na rychlosti zdroje světla a pozorovatele.

Kolem těles (hmotných i pevných) dochází ke zhušťování energie.

Tuto skutečnost můžeme snadno ověřit pomocí světla, a to pouhým okem.

Když se podíváme do skleněného hranolu, uvidíme, že odráží světlo ze dvou různých ploch. Pokud tyto plochy jemně stiskneme prsty (nejlépe navlhčenými), odraz světla v místě dotyku zmizí. Jakmile prsty odstraníme, odraz se znovu objeví. To naznačuje, že nedochází k trvalé deformaci skla, která by mohla ovlivnit odraz nebo lom světla. Tento jednoduchý experiment ukazuje, jak se energie kolem těles zhušťuje a jak ji můžeme prozkoumat i dotykem prstů.

Jak již bylo uvedeno, když se změní rychlost energie, dochází k jejímu zhušťování podle vzorce mc = konst. Je známo, že světlo se šíří sklem pomaleji než ve vakuu. Stejný jev nastává i ve vzduchu nebo ve vodě.

To znamená, že rychlost šíření energie se liší v závislosti na hustotě prostředí. Jak jsme již zmínili, energie je vlastně formou hmoty (nebo hmota je formou energie), a tak se musí před průnikem hmotným tělesem sama zhušťovat. I když má sklo pouze nepatrně vyšší hustotu než vakuum, dochází k viditelnému zhuštění energie, když světlo prochází sklem.

Jelikož můžeme tuto tenkou vrstvu snadno změnit prsty, například ji promáčknout, je zřejmé, že tato vrstva není součástí samotného skla. Tato vrstva zhuštěné energie se nám jeví jako lesk nebo odraz světla. Pokud vrstva zhuštěné energie chybí, odraz nebo lesk světla se neobjeví. Síla nebo intenzita této vrstvy závisí na struktuře materiálu a jeho vzdálenosti od podobných vrstev energie v okolí. 

Když vrstvička zhuštěné energie kolem tělesa není ničím omezena, odraz a lesk světla jsou rovnoměrné a kompaktní. To je způsobeno tím, že světlo se odráží a šíří rovnoměrně. Jiný případ nastává, pokud je tato vrstva místy omezena nebo oslabená. 

V takových situacích dochází k nepravidelným odrazům a lomům světla. Tyto jevy nejlépe pozorujeme u filmových diapozitivů vložených mezi sklíčka. Zkroucení filmu v místech, kde se dotýká skleněné desky, vytváří nerovnoměrné rozložení hustoty vrstvy energie. V důsledku toho vznikají různé nepravidelné odrazy a lomy světla. Tento jev, známý jako Newtonovy kroužky, se objevuje právě v důsledku těchto nerovností a je důkazem toho, jak malé změny v hustotě vrstvy energie mohou ovlivnit šíření a vnímání světla.

Poznámka: V současné době existuje několik různých názorů na vznik Newtonových kroužků. Některé publikace tvrdí, že tento jev není úplně objasněn, zatímco jiné názory uvádějí, že je způsoben přítomností vzduchu. Avšak tato vysvětlení nejsou uspokojivá, protože Newtonovy kroužky se objevují i ve vakuu, kde vzduch není přítomen. To naznačuje, že jejich vznik není závislý na přítomnosti vzduchu, ale na jiných faktorech. 

Vrstvička zhuštěné energie na povrchu těles je klíčovou příčinou jevu zvaného lom světla. Na obrázku 7, příklady 7a a 7b, jsou viditelné důsledky tohoto jevu. Lom světla je výsledkem několika faktorů, které se kombinují do celkového jevu.

Za prvé, určitá frekvence pulzů energie, které jsou vnímány lidským okem, prochází hmotným tělesem, jako je sklo nebo voda.

Za druhé, jak jsme již zmínili, dochází k zakřivování směru pohybu jednotlivých paprsků energie. Toto zakřivování je způsobeno zředěním energie kolem velkých těles ve vesmíru (například zakřivování prostoru kolem hmotných těles).

U jevu lomu světla je však zakřivování směru opačné – energie je odchylována od tělesa kvůli zhuštěné vrstvičce. Velikost této odchylky závisí na síle a velikosti vrstvičky. Tato vrstvička nejen že odrazuje šířící se paprsek světla, ale rovněž je ovlivněna stejnou frekvencí, což přispívá k celkovému efektu lomu světla.

Na okraji hmotných těles se rychlost energie, včetně rychlosti světla, zpomaluje, což vede ke vzniku vrstvičky zhuštěné energie. Když světlo prochází tělesem, které je hustší než okolní prostředí (například sklo, diamant nebo voda), zpomalí se a vytváří kolem tělesa tuto zhuštěnou vrstvu. Jakmile světlo opustí těleso, je zrychleno na svou původní rychlost. Pokud je světlo rozkmitáno (což je typické pro pulzující energii), způsobí to, že vrstvička zhuštěné energie na okraji tělesa se rovněž rozkmitá. Stejně jako v sítnici oka, kde se pulzy světla vyruší, se světlo šíří dále jako nepulzující energie. Když na rozhraní dvou různých hustot chybí vrstvička zhuštěné energie, nedochází k odrazu světla.

Na obrázku 7, příklad 7a, je znázorněn efekt, známý jako lom světla. Paprsek světla, který se dostane na okraj skleněné desky, narazí na vrstvičku zhuštěné energie a rozkmitá ji. Různé barvy světla mají různé frekvence; například červená a fialová se ohýbají různými směry. Když paprsek opouští skleněnou vrstvičku, rychlost světla se opět zvyšuje na svou původní rychlost. Vlivem vrstvičky zhuštěné energie se směry paprsků srovnají, a obě barvy pokračují dál rovnoběžně. Na obrázku 7 příklad 7b jsou vrstvičky zhuštěné energie různě orientované, což způsobuje větší rozptyl barev a vytváří viditelné spektrum barev.

Na obrázku 7, příklad 7a, je zobrazen odraz světla. Když paprsek světla narazí na okraj skleněné desky, vstupuje do vrstvičky zhuštěné energie. Pokud je deska průhledná, část světla, která prochází touto vrstvou, se rozkmitá a pokračuje skrze sklo. 

Druhá část světla, která narazí na vrstvu zhuštěné energie, se od ní odráží zpět od desky.  Když je deska neprůhledná, například zrcadlo, celý paprsek světla se rozkmitá a dojde k úplnému odrazu. Úhel dopadu světla je v tomto případě stejný jako úhel odrazu.

Kombinováním různých krystalických struktur a směrů v průhledné desce můžeme vytvářet různé optické efekty. Například u dvojlomného vápence, který má specifickou strukturu, dochází k dvojímu lomu světla, což vytváří zajímavé a složité optické vzory.

Průhlednost těles závisí na jejich povrchu a vnitřní struktuře. 

Lesklá tělesa jsou taková, jejichž povrchové nerovnosti jsou menší než výška vrstvičky zhuštěné energie na jejich povrchu. Lesk, který vidíme, je vlastně odraz světla od této vrstvičky. 

Matná tělesa mají povrchové nerovnosti větší než výška vrstvičky zhuštěné energie, což brání odrazu světla a způsobuje jeho rozptyl. Tento rozptyl dává tělesu matný vzhled.

Matná tělesa však mohou stále propouštět různé frekvence energie, jako jsou rentgenové paprsky nebo radiové vlny, které naše oči nezachytí.

Neprůhledná tělesa jsou materiály, které mají vnitřní strukturu bránící průchodu pulzující energie, jako je světlo. Tyto materiály blokují nebo absorbují energii, včetně těch frekvencí, které lidské oko nemůže vidět, čímž zabraňují jejímu průchodu. 

Pokud se podíváme na skleněnou desku nebo hranol, zjistíme, že ideální průhlednost často není úplná. Místo toho mohou být viditelné malé úniky světla. Tyto úniky jsou způsobeny nerovnostmi ve struktuře materiálu, ohyby světla kolem atomů a dalšími faktory.

Rozklad světla, jak ukazuje obrázek 7 příklad 7a, je výsledkem kombinace ohybu a odrazu světla. Jak silná je vrstvička zhuštěné energie, má vliv na to, jak moc světlo ohýbá. Například diamant má silnější vrstvičku zhuštěné energie než voda, což znamená, že světlo se v diamantu ohýbá více.

Všechny jevy spojené se světlem, včetně lomu a rozkladu, mohou být vysvětleny interakcemi mezi energií a hmotou v různých skupenstvích. V podstatě není žádné tajemství navíc – vše, co vidíme, je pouze výsledkem těchto jednoduchých interakcí a pouhého zhušťování energie.

Podrobnější informace o světle naleznete v publikaci s názvem Reciproční fyzika, kterou si můžete stáhnout v sekci download.