¿Qué bloquea la luz entre mis dedos cuando los muevo muy juntos?

La luz que pasa entre los dedos no está bloqueada. La luz que pasa entre los dedos se dispersa. El fondo está oculto por los rayos de luz que rozan la superficie del dedo.

Hay tres procesos que distorsionan la imagen de fondo que se ve entre los dos dedos. Todos están presentes en cualquier brecha, así que los describiré a todos. Sin embargo, estoy haciendo un juicio basado en su fotografía sobre qué proceso domina.

1. Reflejo difuso de la piel de las puntas de los dedos.
2. Reflexión especular desde la superficie del dedo.
3. Difracción de ‘hendidura única’ en el espacio entre los dedos. A juzgar por la segunda fotografía, supongo que estás mirando una banda oscura en el patrón de difracción. Reflexión difusa. A juzgar por la segunda fotografía, supongo que la mayor parte de la luz que distorsiona la imagen está experimentando el primer proceso, reflejo difuso. La luz que oscurece el fondo se ve del mismo color que la piel (rosa). Entonces, un típico rayo de luz detrás de los dedos se transmite a través de la superficie de la piel, rebota entre las células en el dedo y se transmite a través de la superficie en un ángulo aleatorio. Lo que ves es un resplandor rosado que emana del dedo que no tiene una forma definida.

La reflexión difusa se produce cuando la superficie es muy rugosa o el material a granel es muy no homogéneo. Esto describe un dedo muy bien.

2. Reflexión especular. Algunos rayos de luz se reflejan en la superficie del dedo solo una vez, creando un reflejo especular. La reflectividad fuera de la superficie es muy grande para los ángulos oblicuos que crearían el ‘brillo’ que ves. Sin embargo, la reflectividad sería alta para TODAS las longitudes de onda. Si la reflectividad especular fuera el proceso dominante, el brillo se vería plateado. No tendría el tono de carne.

Este proceso requiere una superficie lisa y un material a granel homogéneo. Esto no es como un dedo.

3. Difracción de hendidura. El espacio entre las yemas de los dedos es una ranura estrecha. Por lo tanto, si la superficie de su dedo era lisa, entonces la interferencia de la luz causaría un patrón de difracción en la luz que pasa a través del espacio. A juzgar por Sin embargo, la difracción dispersa las diferentes longitudes de onda de la luz. Entonces verías un arcoíris como patrón de diferentes colores entre los dedos. No vemos los colores, así que este no es.

Este proceso requiere un espacio cuyo ancho es comparable a la longitud de onda de la luz. No puedo medir el ancho del espacio, pero lo dudo de todos modos.

Si prueba la misma fotografía con dos navajas de afeitar en lugar de su dedo, probablemente verá difracción de hendidura (# 3). Los otros dos procesos serían insignificantes.

Podrías jugar con diferentes huecos y descubrir cómo difiere el brillo del fondo. También puede mirar el mismo espacio en diferentes ángulos de visión. Los diferentes procesos tienen diferentes dependencias angulares.

Este es un efecto que muchas personas deben haber notado; Ciertamente lo noté por primera vez cuando era niño.

Permítanme comenzar mencionando algunas cosas que este fenómeno no es. No tiene nada que ver con difracción o interferencia. Estas cosas dependen de la longitud de onda y cualquier efecto debido a ellas, cuando se usa luz blanca, mostrará algún tipo de franjas de color. Eso no se ve aquí.

Tampoco tiene nada que ver con la visión binocular. El efecto generalmente se ve con un solo ojo; a menudo con el otro cerrado.

Un fenómeno relacionado es el de la penumbra (ver https://en.wikipedia.org/wiki/Um …); Los bordes borrosos que vemos alrededor de los bordes de las sombras, incluso en un día perfectamente despejado. La penumbra es causada por el tamaño finito de la fuente de luz. Como muestra el enlace WP, ninguna parte de la luz del disco del Sol puede llegar a ningún punto de la umbra y, la luz de todos los puntos del disco del Sol puede alcanzar lugares fuera de la sombra, pero la luz de parte del disco del Sol, pero no todos Puede alcanzar la penumbra. Esta región produce un desvanecimiento gradual de claro a oscuro a medida que avanza hacia la umbra.

El efecto descrito en la pregunta no es por el tamaño de la fuente de luz sino por el tamaño finito de la pupila del ojo (o más exactamente su https://en.wikipedia.org/wiki/F- …). El objetivo de la lente del ojo es enfocar la luz desde cada punto del objeto que se está viendo hasta un punto de la retina, independientemente de la parte de la pupila por la que pase la luz del objeto, produciendo así una imagen nítida. Si no hubiera lente en el ojo, aún veríamos una imagen que le haría a la pupila actuando como el agujero en un https://en.wikipedia.org/wiki/Pi … El tamaño finito de la pupila causa un desenfoque de la imagen en de manera similar a la de que el tamaño finito del disco del Sol provoca el desenfoque del borde de las sombras.

Cuando un objeto está muy cerca del ojo, la lente no puede enfocar y, por lo tanto, vemos una imagen borrosa con una ‘penumbra’ alrededor del borde de los objetos. Cuando dos penumbras se encuentran, tenemos una región de mayor oscuridad que forma el puente que ves.

Un hecho interesante sobre una cámara estenopeica es que puede tomar imágenes de objetos a cualquier distancia de la superficie de detección de luz, incluso dentro de su ojo. Si miras a través de un pequeño agujero, verás algunos patrones, posibles con brocas móviles. Algo de esto será causado por cosas dentro de su ojo.

Puede ver un fenómeno relacionado si mira entre dos bordes paralelos, puede hacerlo con los dedos, pero algo así como un par de pinzas a vernier funciona mejor. Si intenta esto, verá algunas bandas claras y oscuras entre los dos bordes. Esto, de nuevo, no es difracción o interferencia, sino una versión del efecto de cámara estenopeica. Debido a que la apertura es estrecha en una dirección pero ancha en la otra, los objetos entre la fuente de luz y la retina, tanto dentro como fuera del ojo, se enfocan en una dirección pero muy borrosos en la otra, produciendo bandas.

Hace algunos años, pregunté en un grupo de noticias si había un nombre propio para este fenómeno. Nadie pudo encontrar uno, pero uno de los miembros del grupo le dio el nombre de Bandas de Hogbin. Puedes Google esto.

Estoy bastante seguro de que no fui el primero en notar o explicar este fenómeno, pero me alegra que me nombren si ya no existe un nombre establecido.

Este es el fenómeno de la difracción que tiene lugar. La luz se dobla alrededor de obstáculos o rendijas, cuando el tamaño es comparable a la longitud de onda de la luz.

Entonces, cuando acercas mucho los dedos, la brecha es comparable a la longitud de onda y, por lo tanto, la luz se dobla. Entonces, la luz que anteriormente seguía un camino recto hacia su ojo, ahora se dobla y no alcanza su ojo, lo que lleva a su percepción de una región oscura.

Pero hay otro factor en el trabajo aquí. La capacidad de resolución del ojo humano. Para que cualquier sistema óptico se resuelva entre dos objetos, debe poder diferenciar entre el patrón de difracción de los dos objetos. Los dos objetos en este caso, son los bordes de sus dos dedos. Los patrones de difracción tienen una máxima máxima en el centro y máximas más pequeñas de intensidad decreciente en ambos lados. Entonces, cuando los dos objetos están cerca, las máximas se acercan y se superponen un poco. Aquí es donde entra en juego la capacidad del ojo humano para distinguir entre los dos, y en este caso, el ojo humano no puede hacerlo.

NOTA: sus dedos tienen que estar tocando o en un ligero ángulo para que la cámara no pueda ver entre ellos. Si no es cierto, no verá la “unión”.

Este es un gran fenómeno que es interesante de explicar pero difícil de entender por completo.

primero debe darse cuenta de que la cámara está enfocada en el fondo. Enfocarse es otra lata de gusanos, pero en pocas palabras. La luz que proviene de ese punto en una hoja se extiende en un círculo sobre la lente de la cámara, y la lente empuja ese círculo hacia un punto.

Lo que hacen los dedos es bloquear parte de la luz de ese círculo que debería estar golpeando el sensor.

Lo que está sucediendo es que en todas partes donde no hay dedo, el círculo todavía está alcanzando parcialmente la lente. Puede que no sea todo el círculo, pero siempre hay algunos.

Cuando tus dedos se tocan, nada de la luz detrás de él puede llegar a la cámara. Cuando separa los dedos solo un poco, ahora puede llegar a la cámara un rango completo de puntos, lo que le brinda una imagen en un área más grande que el espacio entre sus dedos.

Si quiere entenderlo mejor, eche un vistazo a la profundidad de campo. Tat explica este fenómeno.

Este es el fenómeno dual de la penumbra (ver Martin y Yashee), donde la fuente grande es reemplazada por el gran diafragma del ojo / cámara. En ambos casos, lo que vemos es la convolución de la superficie del emisor (fuente penumbra) o del receptor (diafragma) con la forma de la máscara.

Ilustramos que es este Shadertoy, para una máscara correspondiente a una cuña horizontal. (cada 1/2 s, en la mitad superior dibujo la cuña en verde y los valores de luminancia).

Al centrarse en el fondo, cualquier rayo de algún punto del fondo que toque la lente en cualquier lugar contribuirá a la energía del píxel correspondiente. La convolución corresponde a la cantidad de diferentes caminos entre el punto de emisión y el píxel capaces de hacerlo a pesar del enmascaramiento.

Pruebas con 2 capuchones para un contacto fácil y preciso:

Resultado:

El hecho de que el fondo no esté distorsionado cancela muchas de las explicaciones dadas (sin difracción, reflexión, difusión, dispersión, etc.).

Ahora, como señaló Martin, a menudo también se ven delgadas rayas alrededor del puente. Estos son causados ​​por cualquier micro imperfección dentro del ojo o en la lente. En la cláusula del puente, la máscara es una hendidura delgada, lo que hace que la imagen sea de alta resolución en la dirección transversal (resolviendo imperfecciones) pero áspera en la otra (estirando las rayas) Aquí usé una cubierta sucia en la parte superior de la cámara. Es mucho mejor a simple vista (la máscara casi toca el ojo).

Consejo: el hecho de que la difracción provoque franjas (en alguna configuración especial) no significa que todas las franjas se deban a difracción 😉

[Argh, la compresión de imágenes de Quora es muy destructiva, especialmente en la última]

No soy el mejor calificado para responderle, no soy un experto en óptica, pero creo que escuchará una de las dos respuestas de aquellos capacitados en las características de la luz …

Primero: ¿ves algo borroso alrededor de tus dedos? Hay un poco en la fotografía, pero hay mucho más cuando los miras directamente con el ojo o los ojos. Creo que verás que lo que ves que parece un puente entre tus dos dedos es en realidad la superposición del desenfoque a su alrededor, lo que significa que estás viendo una combinación de las dos áreas borrosas que lo hace ver más oscuro.

Segundo: creo que esta ilusión tiene algo que ver con el paralaje, el hecho de que tus ojos ven dos imágenes diferentes desde diferentes direcciones a una distancia de aproximadamente 3 pulgadas. Esto puede generar algunas ilusiones interesantes. Puedo ver cómo esto podría causar la ilusión. ¡Será interesante escuchar lo que dicen los expertos!

Bonificación: para observar paralaje, sostenga el dedo aproximadamente seis pulgadas frente a su cara a la altura de los ojos y mire un objeto distante que parece relativamente pequeño (una esquina de la pared, un pequeño arreglo floral, un libro o la luna o un estrella). Bloquee el objeto con el dedo (coloque el dedo “justo encima”). Ahora cierre su ojo derecho, y el objeto aparece a cierta distancia de su dedo, en el lado izquierdo. Sin moverse, abra el ojo derecho y cierre el izquierdo, y el objeto parece estar en el lado derecho de su dedo. Paralaje es una cosa que los astrónomos determinan la distancia de la luna, los planetas y las estrellas distantes.

Aquí hay otro “truco” que es bastante fascinante, especialmente para los niños. Mantenga su mano abierta frente a su cara y verá su mano normalmente. Ahora coloque un tubo pequeño (como un tubo de papel higiénico) contra el costado de su mano. Mire a través del tubo con un ojo y mantenga el otro ojo abierto. ¡Se verá como si tu mano tuviera un agujero justo a través de ella! Este es otro ejemplo de ver las cosas desde dos puntos de vista diferentes que es importante en la ciencia.

De todos modos, espero que eso te ayude a entender el paralaje y cómo podría causar la ilusión de ese “puente” entre tus dedos.

Lo resumiré: ¿Has oído que la luz puede mostrar propiedades de onda además de las partículas? Bien debes tener.
Ahora, busque la distancia de Fresnel
Respuesta corta: la luz se difracta porque la distancia entre los dedos es muy, muy pequeña.

Difracción. Ha creado una hendidura entre sus dedos de ancho comparable a las longitudes de onda de la luz, como una rejilla de difracción. Pruébalo en algún momento con un solo color de luz