Пояснення ілюзії примари Пеппера в рамках геометричної оптики, comsol blog
Привид Пеппера: історичний обман і сучасна ілюзія
У 1860-му, один винахідник на ім'я Генрі Диркс (Henry Dircks) сконструював старішу італійську оптичну ілюзію, яка використовувала візуальні ефекти, керовані за допомогою світла і скла. Генрі назвав її Дірксіанской фантасмагорія (Dircksian Phantasmagoria). Цей фокус так ніколи і не набув популярності, оскільки був занадто складним і дорогим, та й до того ж вимагає повної перебудови театрів для впровадження цієї ілюзії.
Оригінальна оптична ілюзія Привид Пеппера передбачає розміщення під кутом великого шматка скла між яскраво освітленій "сценічної" кімнатою, в якій глядачі дивляться прямо перед собою і прихованої кімнатою. Скло частково відображає те, що відбувається в прихованій кімнаті, що зберігається в темряві і містить "примарну" сцену. Коли світло в прихованій кімнаті злегка посилюється для освітлення сцени, світло в сценічній кімнаті злегка тьмяніє, і "приховане" бачення проявляється перед глядачами.
За лаштунками найпростішої ллюзіі Примари Пеппера. Image by Wapcaplet - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0. via Wikimedia Commons.
Протягом багатьох років, парки розваг і вдома привидів стали пристосовувати різні варіації Примари Пеппера для досягнення ефекту примарного появи в своїх постановках.
Підхід геометричній оптики
Привид Пеппера можна пояснити в рамках геометричної оптики. Для початку зазначимо, що скло або прозора плівка, яка використовується в ілюзії Примари Пеппера, має інший показник заломлення, ніж навколишній повітря; тобто, світло в двох середовищах поширюється з різною швидкістю. Коли світло досягає межі розділу між двома матеріалами з різними показниками заломлення, частина світла, як правило, відбивається, а частина, що залишилася заломлюється, і проходить у другу середу під деяким кутом, відмінним від первісного напрямку поширення. Кількість відбитого і зламаного світла регулюється співвідношеннями Френеля і залежить від кута падіння і поляризації падаючого світла, а також показників заломлення сусідніх матеріалів.
Розглянемо схему, використовувану для класичної ілюзії Примари Пеппера, що складається з сцени, додаткової кімнати поза прямої видимості глядачів і скляної стіни, розташованої під кутом (діагонально) між аудиторією та обома кімнатами. Світло від освітленої сцени заломлюється, проходячи через скляну панель. Глядачі можуть бачити сцену, але не скло, так як ніби вони дивляться тільки стандартну сценічну постановку. Коли світло в бічній кімнаті включається, світло поширюється від "примари" до скла. Частина світла відбивається склом і потрапляє в аудиторію. Натовп бачить промені світла, "приходять" і від нормальної сцени, і від прихованої кімнати. Таким чином, приховане зображення проектується напівпрозорим, або "примарним", способом.
У схемі зображеної вище, частина падаючих променів від освітленої сцени, заломлюється склом в напрямку глядачів, а частина падаючих променів, що приходять з прихованою кімнати, відбивається від скла. Зображення в двох кімнатах разом, накладаючись один на одного, досягають аудиторії, створюючи ілюзію Примари Пеппера.
Зробіть свій власний проектор Примари Пеппера
Ви сможетедовольно просто відтворити наше пристрій і зробити свій власний проектор Примари Пеппера, якщо виконаєте наступну інструкцію: