วัตถุใสจะโปร่งใสและมองเห็นได้ในเวลาเดียวกันได้อย่างไร

วัตถุใสสามารถมองเห็นได้เนื่องจากแสงจะโค้งงอเมื่อผ่านไป. มีสี่สิ่งพื้นฐานที่สามารถเกิดขึ้นได้กับแสงเมื่อกระทบกับวัตถุ:

การสะท้อนแสงแบบพิเศษ: ลองนึกถึงกระจกหรือช้อนโลหะ. แสงสะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุเหมือนลูกบิลเลียด, ทำให้มองเห็นภาพต้นฉบับในวัตถุได้.
การสะท้อนแบบกระจาย: นึกถึงไม้ดิบ, ดอกไม้, หรือพื้นผิวที่ทาสีไม่มันวาว. แสงจะสะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุในทุกทิศทาง, เผยให้เห็นรูปร่างและสีของวัตถุ.
การดูดซึม: ลองนึกถึงถ่านหินหรือขี้เถ้าสีดำ. แสงจะเข้าสู่วัตถุโดยถูกดูดซับและเปลี่ยนเป็นความร้อน.
การส่งผ่าน/การหักเหของแสง: คิดถึงแก้วน้ำ.. แสงเดินทางตรงผ่านวัตถุ แต่ทิศทางที่แสงเดินทางจะโค้งงอเมื่อเข้าและออกจากวัตถุ.

คิดเหมือนนักท่องเที่ยวจากไซบีเรียตอนเหนือที่มีเสื้อคลุมเต็มไปด้วยขนมที่เพิ่งก้าวลงจากเครื่องบินในทะเลทรายซาฮารา, วัสดุทั้งหมดมีปฏิกิริยากับแสงทั้งสี่วิธี. ตัวอย่างเช่น, พิจารณาฝากระโปรงรถสปอร์ตสีแดง. แสงบางส่วนก็สะท้อนออกมาแบบพิเศษ (นำไปสู่จุดแสงจ้าที่คุณเห็นและภาพต้นไม้ที่สะท้อนจากตัวรถ). แสงบางส่วนสะท้อนแบบกระจาย (นำไปสู่สีแดงที่คุณเห็น). แสงบางส่วนถูกดูดซับไว้ (นำไปสู่สีส้ม, สีเหลือง, เขียว, สีฟ้า, และแสงสีม่วงที่คุณมองไม่เห็นเพราะมันถูกดูดกลืน - หากสีเหล่านี้ไม่ถูกดูดกลืน, รถก็จะดูขาวไม่แดง). อีกด้วย, แสงบางส่วนถูกส่งผ่าน/หักเห (น้อยมากจริงๆ).

สำหรับวัสดุหลายชนิด, อาจมีวิธีหนึ่งที่โดดเด่นที่มันโต้ตอบกับแสง, เพื่อให้วิธีอื่นมีขนาดเล็กจนสามารถละเลยได้. ตัวอย่างเช่น, น้ำดูดซับแสงสีแดงได้จริงๆ (นั่นคือเหตุผลว่าทำไมมหาสมุทรถึงเป็นสีฟ้า), และน้ำก็สะท้อนแสงได้จริงๆ (จึงมีแสงสะท้อนจากดวงอาทิตย์บนผิวน้ำ), แต่โดยส่วนใหญ่แล้ว เราถือว่าน้ำเป็นวัสดุใสได้ เนื่องจากการส่งผ่าน/การหักเหของแสงมีอิทธิพลเหนือ.

ตอนนี้, ส่วนที่น่าสนใจก็คือการโต้ตอบทั้งสี่รายการข้างต้นจะเปลี่ยนแสง. สมองของเราสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแสงและสรุปการมีอยู่และรูปร่างของวัตถุจากข้อมูลนี้. พูดอย่างเคร่งครัด, เราไม่เคยเห็นอัน “วัตถุ”. ที่เราเห็น “การเรืองแสงทางชีวภาพคือการเปล่งแสงผ่านการใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมี” ที่ถูกเปลี่ยนแปลงโดยวัตถุ. ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างเครื่องจักรที่สามารถมองเห็นวิธีการของมนุษย์ได้: ต้องใช้สติปัญญาอย่างมากในการอนุมานรูปร่างและตำแหน่งของวัตถุจากรูปแบบของแสงที่มีการเปลี่ยนแปลง.

เมื่อพูดถึงวัตถุที่ชัดเจน, เราเห็นมันเพราะเราเห็นทางที่แสงโค้งงอ (หักเห) ขณะที่มันผ่านวัตถุต่างๆ. มองดูถ้วยแก้วอย่างใกล้ชิด. เมื่อมองดูถ้วยแก้ว, คุณเห็นอะไร? คุณแค่เห็นภาพของอะไรก็ตามที่อยู่หลังถ้วย, แต่บิดเบี้ยว. การหักเหของแสงจะทำให้แสงโค้งงอขณะที่มันผ่านถ้วย และภาพพื้นหลังก็เปลี่ยนไป. สมองของคุณฉลาดพอที่จะสามารถสรุปรูปร่างของถ้วยได้ง่ายๆ ด้วยการบิดเบือนภาพพื้นหลัง.

สิ่งนี้นำเราไปสู่แนวคิดที่น่าสนใจ. หากการหักเหของวัสดุที่ชัดเจนสามารถยกเลิกการหักล้างได้เป็นส่วนใหญ่, วัตถุนั้นสามารถทำให้มองไม่เห็นได้อย่างแท้จริง. วิธีหนึ่งในการยกเลิกเอฟเฟกต์การหักเหของแสงคือการปรับรูปร่างวัสดุใสให้เป็นแผ่นพื้นเรียบมากและมีพื้นผิวขนานกัน. เมื่อแสงเข้าสู่แผ่นพื้น, มันโค้งงอ, แต่เมื่อปล่อยแผ่นหินออกไปอีกด้านหนึ่งก็จะโค้งงอกลับในปริมาณเท่ากัน. ผลที่ตามมา, ภาพที่ออกมาอีกด้านหนึ่งไม่บิดเบี้ยวและมองไม่เห็นแผ่นพื้นอย่างมีประสิทธิภาพ. นี่คือหลักการเบื้องหลังหน้าต่าง. หน้าต่างทำจากกระจกใสและออกแบบให้แบนมาก, จนมองไม่เห็นหน้าต่างจริงๆ. คุณมองเห็นทิวทัศน์ที่อยู่เลยหน้าต่างราวกับว่าไม่มีหน้าต่างอยู่ตรงนั้น (หน้าต่างไม่ได้ถูกมองไม่เห็นโดยสมบูรณ์เพราะจะสะท้อนแสงปริมาณเล็กน้อยซึ่งสามารถตรวจจับได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม).

เครดิต:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/07/12/how-can-a-clear-object-be-transparent-and-visible-at-the-same-time/