Автор Тема: Объясните эффект  (Прочитано 752 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Anker

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 7
  • Репутация: +0/-0
Объясните эффект
« : 14 Февраль 2018, 09:25:44 »
Здравствуйте, форумчане.

Ввиду недостаточности собственного скромного багажа знаний, прошу помочь (в первую очередь,
опытного специалиста Gall) в объяснении некоторых непонятных для меня оптических явлений,
связанных с использованием лазеров.

 Выдержка из текста:

"После появления когерентных лазерных источников было замечено (Ульянов, 1999), что
если лазерное излучение рассеивается на шероховатой поверхности или проходит через
рассеивающую среду типа матового стекла, то световой поток принимает пятнистый характер.

Рис. 2.4-3 Спекл-картина, получаемая при освещении лазером шероховатой поверхности.
Обнаруженные световые поля стали называть спекл-структурами (speckle – пятнышко). В настоящее
время оптика спеклов хорошо разработана, сформировалось новое направление оптики -  спекл-
интерферометрия, которая широко используется для решения различных научных и практических
задач (Рябухо, 2001;Тарлыков и др.,2002). 
Спеклы возникают из-за интерференции (алгебраического сложения) световых лучей, рассеянных от
разных участков шероховатой поверхности. Спекл-картина формируется во всей пространственной
области рассеянного луча. Как сгустки световой энергии, они имеют вытянутую форму вдоль
направления распространения света, их размеры  увеличиваются с уменьшением диаметра светового
пятна на рассеивающем материале и увеличением расстояния от рассеивателя до точки наблюдения.
Если рассеяние лазерного пучка происходит на неподвижной поверхности, то спеклы тоже
неподвижны. Картина спеклов не меняется также в том случае, если рассеивающая поверхность
приближается или удаляется по направлению к точке наблюдения. Однако, при перемещении
поверхности рассеяния в направлении перпендикулярном оси наблюдения, картина спеклов следует
за ее смещением (Короленко, 1997).
В наших исследованиях луч лазера направлялся на механически жестко зафиксированный
покрывающий материал (черная бумага) используемый в качестве рассеивающей поверхности, а для
визуализации спекл-картины использовалась видеокамера (рис. 2.4-4).Геометрическое

 Рис. 2.4-4 Схема проведения экспериментов по исследованию дистанционных влияний на 
поведение спекл-картины рассеянного лазерного света.

положение лазера и видеокамеры подбирается так, чтобы на экране телевизора (или ЭВМ)
сформировалась контрастная и стабильная спекл-картина.
Исследования показали, что при приближении к неосвещенной стороне черной бумаги неживых
предметов, имеющих температуру окружающей среды спекл-картина не меняется. При приближении
биологического объекта на расстояние 1-2 см к рассеивающей поверхности возникает
поступательное смещение всей картины спеклов, приближение нагретого неживого предмета также
приводит к поступательному смещению спекл-картины, но в сторону, противоположную той, которая
наблюдается в случае биологического объекта.  По существу, влияние биологических систем на
картину спеклов от неподвижного рассеивателя аналогично картине смещения спеклов при
перемещении рассеивающей поверхности в направлении перпендикулярном оси наблюдения. Прямыми
измерениями было показано, что смещение картины спеклов от приближения биологической системы
к рассевателю соответствует смещению спеклов, которое имеет место при сдвигах рассеивающего
материала на несколько миллиметров."

Вопросы:
 - Что является причиной движения спекл -картинки при поднесении руки к рассеивателю?
 - Почему биообъект и тёплый неживой предмет сдвигают картинку в противоположные стороны?
 - Что определяет направление движения картинки?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #1 : 14 Февраль 2018, 16:36:46 »
1. Спекл-картина получается за счет интерференции света, отраженного от шероховатостей поверхности. Происходит это не только с матовым стеклом, а вообще с чем угодно, кроме элементов оптики, специально отполированных, чтобы не иметь неровностей. Интерференционная картина очень случайна и сильно меняется от малейшего изменения шероховатости. Сдвига на сотые доли миллиметра достаточно, чтобы в глаз попали точки спекла от совершенно других деталей поверхности. Чувствительность АДСКАЯ - спекл практически невозможно удержать неподвижным, он прыгает от малейших движений. Нагрев теплом руки, дуновение воздуха, изменения влажности, проезжающая под окнами машина, играющие в соседней квартире дети - все это достаточно сильно смещает детали конструкции, чтобы спекл прыгал. Я видел прыжки интерференционной картины просто от звука голоса, например. Чтобы удержать картину неподвижной, нужны специальные меры - лаборатория в подвале, стол из гранитной плиты на мягких подушках и т.д.

2. Апофения и парейдолия. Никакой взаимосвязи нет, смещения спекла просто случайны. Более того, скорее всего речь шла не о смещении, а о полной смене всей картинки, а потом в новой картинке как-то ухитрились углядеть сходство со старой (которого на самом деле не было). Спекл настолько чувствителен к посторонним воздействиям, что без специальных мер реагирует на что угодно. Например, он мог меняться просто от того факта, что во время эксперимента что-то переставлялось на столе, и "живое-неживое" было на самом деле не с жизнью связано, а с тем, стояла ли в углу стола коробка или нет.

3. Теоретически картинка движется просто пропорционально движению шероховатой поверхности. Можно представить себе что-то вроде шероховатостей под огромным увеличением - спекл чем-то на это похож. Практически - все это настолько чувствительно, что в подобных опытах никакого контролируемого смещения вообще достичь не удастся, а будет полная смена картинки на новую. Для контролируемого смещения нужно делать серьезную тяжелую раму с защитой от вибраций, в сотни килограммов весом, потом принимать меры для стабилизации температуры в комнате, выдерживать все это несколько часов в полном покое, чтобы всякие движения затихли, и сам эксперимент ставить очень осторожно. Любым резким движением можно непреднамеренно сбить настройку. Речь идет о смещении спекл-картины не на "миллиметры", как авторы статьи пишут, а, возможно, и на метры.

Поэтому подобную работу правильнее всего охарактеризовать термином "алхимия". Существуют надежные методы наблюдения интерференции - от гладких поверхностей. Такая интерференция имеет вид полос или колец и легко поддается учету. Поверхности могут быть неподвижными или равномерно (известно) колеблющимися, во втором случае это будет Фурье-метод. Есть интерференция от регулярных структур - дифракционная решетка, или от структур, имеющих особый сложный порядок - голография. Этто все работает. А спекл - это та же интерференция, но полученная от "мусора", от случайных шероховатостей. Мусор на входе - мусор и на выходе, поэтому картина получается капризной, нестабильной и для практических применений, мягко говоря, малопригодной.
« Последнее редактирование: 14 Февраль 2018, 16:38:58 от Gall »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #2 : 14 Февраль 2018, 17:39:09 »
P.S. Странный автор какой-то. "Было замечено (Ульянов, 1999)". Алё, какой 1999 и какой Ульянов, когда https://www.osapublishing.org/josa/abstract.cfm?uri=josa-66-11-1145 и http://www.springer.com/us/book/9783540380139 , 1970-е годы? Или автор в танке, или врет, и куда смотрит редактор?

Оффлайн Anker

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 7
  • Репутация: +0/-0
Re: Объясните эффект
« Ответ #3 : 15 Февраль 2018, 08:15:37 »
Уважаемый Gall, спасибо за ответ. Вы пишете:
Цитировать
Я видел прыжки интерференционной картины просто от звука голоса, например. Чтобы удержать картину неподвижной, нужны специальные меры - лаборатория в подвале, стол из гранитной плиты на мягких подушках и т.д.
В вышеописанном  опыте чувствительность относительно невысокая, поэтому никаких ухищрений вроде гранитных плит на подушках не требуется, достаточно весьма  примитивной настольной установки, см. фото. Схема  также работает и на свету. Черная или белая бумага (неважно), формирующая спекл-картину приклеена по кольцу нижнего держателя.

 

Цитировать
Апофения и парейдолия. Никакой взаимосвязи нет, смещения спекла просто случайны. Более того, скорее всего речь шла не о смещении, а о полной смене всей картинки, а потом в новой картинке как-то ухитрились углядеть сходство со старой (которого на самом деле не было).
Смею вас  заверить, что это не так. Ни о какой полной или частичной смене картинки в данном опыте не может быть и речи, спекл-картинка движется непрерывно и плавно при поднесении руки, и так же плавно возвращается на то же место после её удаления. Все детали изображения сохраняются, посмотрите ролик



Опыт обладает 100% повторяемостью, его легко реплицировать в домашних условиях.
Могли бы Вы как-то это прокомментировать?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #4 : 15 Февраль 2018, 14:12:36 »
Ставлю на то, что у вас получился гигрометр. По типу волосяного, но с бумагой вместо волоса, и очень чувствительный.

Уважаемый Gall, спасибо за ответ. Вы пишете:
Цитировать
Я видел прыжки интерференционной картины просто от звука голоса, например. Чтобы удержать картину неподвижной, нужны специальные меры - лаборатория в подвале, стол из гранитной плиты на мягких подушках и т.д.
В вышеописанном  опыте чувствительность относительно невысокая, поэтому никаких ухищрений вроде гранитных плит на подушках не требуется, достаточно весьма  примитивной настольной установки, см. фото. Схема  также работает и на свету. Черная или белая бумага (неважно), формирующая спекл-картину приклеена по кольцу нижнего держателя.

Так делать нельзя. Работать конструкция будет, но реагировать будет не на то, на что хочется. А именно: в ней решающую роль играет вовсе не оптика, а штативы и стол. Именно они, а вовсе не стекла и не бумажки, определяют, что именно будет видно и куда именно будет двигаться. Это реагирует на температуру и влажность, но не тем местом. На поднесение рук к штативам она реагирует, а не к стеклышку! Потому и видны странные вещи: вы следите за тем, как подносите руки к кольцам, но совершенно не обращаете внимание на самое важное - то, как руки и теплые предметы расположены относительно штативов и стола.

Конструкцию необходимо переделать так, чтобы исключить влияние штативов. Самый простой вариант, без ухищрений - такой: один штатив выкинуть, оставить строго один. Оба кольца закрепить на нем рядом, причем как можно ниже - чтобы не было вот этой оглобли, которая может гнуться и шататься. Чем ниже над столом, тем лучше. И держатели тоже не за конец крепить, а у самого колечка. Каждый лишний сантиметр длины - источник помех. Должен получиться один "комок" железа без каких-либо длинных палок, и уж точно без "креплений" в виде деревянного стола между штативами.

Еще лучше, если вообще химические штативы убрать, а взять более подходящие материалы для оптики. Подходящие - это массивные металлические детали, камень, армированные пластики, стекло.

Попробуйте, например, видоизменить конструкцию: вместо двух колец возьмите кусочек трубы. Чтобы два кольца стали одним целым. Еще можно взять два стальных кругляша и соединить тремя болтами с гайками, чтобы держались на расстоянии. Или возьмите кусок арматуры потолще и прикрепите кольца на него, лучше вообще сваркой. Вы сразу увидите, как сильно меняется результат от подобных "незначащих" переделок.

Еще: бумага - штука гигроскопичная, а рука - штука влажная. Сильно влажная. Бумага гарантированно прогибается от влаги руки, это тоже меняет расстояние (волосяной гигрометр знаете? бумага ничем не хуже волоса). Замените бумагу на черный пластик, или наклейте на стекло (по всей поверхности, без пузырей), или пропитайте воском, или еще что-нибудь в том же духе придумайте. На руку перчатку наденьте, а на лицо - марлевую маску, чтобы не дышать в сторону прибора. Он все это чувствует.

Цитировать
спекл-картинка движется непрерывно и плавно при поднесении руки

Я тут вижу минимум три картины, наложенных друг на друга. Вторая движется противоположно первой, более яркой, а третья - вправо. На самом деле картин еще больше, просто разглядеть не удается. Какое из движений "правильное"?

Цитировать
Опыт обладает 100% повторяемостью, его легко реплицировать в домашних условиях.
Могли бы Вы как-то это прокомментировать?

Схема такого рода реагирует на тепло и влажность, но не в том месте, где хотелось бы. Экспериментатор, конечно, подносит руки к элементам оптики, не так ли? Но тут два штатива, и расстояние определяется длинами ног этих штативов и столом между ними, а вовсе не элементами оптики! Решающую роль играет температура штативов и стола. Попробуйте класть теплые предметы на основания штативов, на стойки, на держатели - вы увидите, как сильно влияют на картину ничтожные изменения температуры в совершенно посторонних элементах конструкции. Попробуйте положить рядом мокрую тряпку - схему тоже "поведет".

Если хочется получить настоящий результат, а не сборище артефактов и ошибок, нужно тщательно исключать посторонние воздействия. В оптике главное постороннее воздействие - это "гуляние" деталей, которые теоретически должны бы стоять жестко, а практически - тепловое расширение, вибрации и влажность. На втором месте - движение воздуха, преломление света в воздухе и вызванные воздухом колебания деталей.

Анализируем эту схему. Что мы тут видим? Я в первую очередь замечаю, что два кольца связаны друг с другом очень длинным "контуром": лапка штатива, сам штатив, кусок стола, еще штатив, еще лапка. Он из довольно тонкого металла и длинный, т.е. пружинит, и стержни длинные, т.е. тепловое расширение. В принципе сразу ясно, что ваш интерферометр измеряет в первую очередь длину вот этой загогулины, и еще ясно, что вы совершенно не хотели это получить. Значит, загогулину устраняем. Крепим кольца вместе и рядом, а лучше - заменяем два кольца на одну деталь из цельного куска стальной трубы. (Удлинительные кольца от старого фотоаппарата на роль трубы подойдут, а вообще можно хоть водопроводную трубу взять, главное в черный покрасить.) На худой конец - просто два кольца на один штатив рядом (см. выше). Это уже сделает схему существенно лучше.

Второе: бумага. Она закреплена за края, а центр висит. Бумага - штука мягкая, постоянства положения от нее ждать не приходится. Воду впитывает и коробится от нее. Гигрометр вы тоже делать не собирались, верно? Значит, либо заменяем бумагу на более жесткий и менее чувствительный к влажности материал (пластмассу), либо защищаем от воды, либо крепим (наклеиваем на стекло или туго зажимаем между двух стекол).

Вообще черный список материалов: бумага, картон, дерево во всех видах, нитки и ткани, а также любые мягкие пластмассы. Белый список: металлы, мрамор, гранит, непористая керамика, твердые армированные пластмассы (бакелит, стеклопластик, карбон), стекло, толстое оргстекло, сухой хорошо просеянный и утрамбованный песок. Материалами из "черного списка" невозможно обеспечить долговременную жесткость, это 100% гарантия гуляния от температуры и влажности, т.е. - будут артефакты и ложные эффекты.

Общее правило для исследования этого и вообще всех подобных явлений: надо их "портить". Изменяйте конструкцию установки до тех пор, пока эффект не исчезнет. Таким образом вы найдете ту самую часть, которая за эффект отвечает. Например: черная бумага или кусок толстой жесткой черной пластмассы - ведь неважно должно быть, так? Или даже кусок стали, покрашенный матовой краской. А вот и проверьте: правда ли замена бумаги на другие материалы ничего не меняет? (Наверняка меняет.) Включите в комнате увлажнитель, нагоните влажность до 80% (сейчас зима, у вас наверняка жарят батареи и 30% влажность в комнате). Что теперь? Скрепите бумагу со стеклом непосредственно, без колец и штативов. Что теперь? Закрепите на заведомо плохом материале - вместо штативов возьмите сосновые занозистые палки (строительного качества) на саморезах. Что теперь? Наденьте на руку тонкую нитриловую перчатку - она не изолирует тепло, но изолирует влагу. Что теперь? Вы увидите, как сильно эффект меняется от "незначащих" деталей конструкции. Это означает, что источник эффекта находится вовсе не там, где кажется.

Перед любыми экспериментами прогревайте лазер и держите его все время включенным. Лазеру может требоваться до получаса, чтобы выйти на стабильную генерацию. Уберите из окрестностей установки все посторонние предметы, особенно жидкости (кружку с кофе вообще в комнату не приносите) и не экспериментируйте рядом с батареями отопления. Лучшее место для экспериментов с оптикой - подвал. Первый этаж лучше, чем последний, а стол в середине большой комнаты лучше, чем стол у стены. Серьезные установки ставят прямо на пол.
« Последнее редактирование: 15 Февраль 2018, 14:32:28 от Gall »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #5 : 15 Февраль 2018, 14:24:26 »
P.S. Вы можете увидеть, что на практике, особенно в студенческих лабораториях, иногда используются "неправильные" конструкции. Например, оптика на таких вот штативах. Почему? Потому, что преподаватель, который готовил установку для студентов, заранее убедился, что посторонние эффекты в ней на ход работы не влияют. Когда вы собираете установку для хорошо понятного вам явления и точно знаете, чего ждать, можно "схалтурить". Например, вполне можно записать голограмму на установке из сосновых досок. Когда мы так делаем, мы четко понимаем, что, если что-то не получится, то виноваты с большой вероятностью доски, а если получится - то это повезло и еще не значит, что при повторении той же конструкции кем-то другим повезет снова (быть может, у нас был удачный кусок сосны, а повторяющему повезет меньше). Если же не понимаете, что происходит, тогда первым делом устраняйте из установки "халтуру", собирайте правильно - как в серьезной лаборатории. Это причина, почему в исследовательских лабораториях применяют такое дорогое оборудование: хотя эффект и на более дешевом, скорее всего, тоже будет видно, но исследователь не имеет право ошибиться, и ему надо исключить всякие случайные посторонние влияния. От качества приборов - в первую очередь. Любые "неизвестные" эффекты в 99.9% случаев просто разного рода ошибки измерения, дефекты конструкции приборов.

Сборка установок из спичек и пластилина допустима только при очень глубоком понимании сути явления автором установки. Человеком, способным отличить эффект от артефакта. Если сомневаетесь, собирайте из хороших деталей. Книги Джона Стронга и Филиппа Хоббса (Phil Hobbs) тут помогут. Первый закон работы в лаборатории: если не понимаешь, что ты делаешь, делай это аккуратно.
« Последнее редактирование: 15 Февраль 2018, 17:10:00 от Gall »

Оффлайн Anker

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 7
  • Репутация: +0/-0
Re: Объясните эффект
« Ответ #6 : 15 Февраль 2018, 19:07:32 »
Уважаемый Gall, ваши рекомендации абсолютно верны. Отвечаю по порядку.
Прежде всего, установка на фото - не моя, а авторов идеи. Данный девайс, названный авторами "спеклоскоп"  конечно, делался по всем перечисленным вами правилам с учётом жёсткости конструктива, а предоставленное фото - всего лишь рабочая иллюстрация идеи. Однако, и при жёстком, качественном изготовлении установки эффект  точно такой же. Поверьте на слово, штативы тут ни при чём, и те, кто проводил эти опыты - грамотные люди.

Цитировать
Еще: бумага - штука гигроскопичная, а рука - штука влажная. Сильно влажная. Бумага гарантированно прогибается от влаги руки, это тоже меняет расстояние (волосяной гигрометр знаете? бумага ничем не хуже волоса). Замените бумагу на черный пластик, или наклейте на стекло (по всей поверхности, без пузырей), или пропитайте воском, или еще что-нибудь в том же духе придумайте. На руку перчатку наденьте, а на лицо - марлевую маску, чтобы не дышать в сторону прибора. Он все это чувствует.

Вы абсолютно правы насчёт гигроскопичности бумаги.  Именно это я в первую очередь, и представил авторам как доказательство ошибочности их выводов. Зачем применять в столь ответственном месте такой отвратительный материал, как бумага?  Всё же ясно, как день, деформация рассеивателя под действием влажности и температуры. Оптический гигрометр. Вы предвосхитили мой вывод.
Но однако, всё оказалось не так просто. 
Да, был испробован целый ряд материалов рассеивателя, в том числе и разные тонкие пластики, и даже металл - работает всё, но с разной степенью эффективности. Бумага, несмотря на ряд недостатков, работает лучше всего.

Цитировать
Я тут вижу минимум три картины, наложенных друг на друга. Вторая движется противоположно первой, более яркой, а третья - вправо. На самом деле картин еще больше, просто разглядеть не удается. Какое из движений "правильное"?

Ок, более качественное видео.
 Первый ролик - влияние биообъекта (рука человека)



второй - влияние тёплого неживого предмета



Обратите внимание на реверс движения картинки.

А на десерт нечто интересное - защитим рассеиватель от влияния влажности, выделяемой рукой,  хорошей влагонепроницаемой перегородкой (Использовались сплошные тефлоновые пленки (это не ФУМ) толщиной около 50 микрон) - эффект всё равно сохраняется, пусть и с ослаблением. Каково?



Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #7 : 15 Февраль 2018, 22:38:59 »
Уважаемый Gall, ваши рекомендации абсолютно верны. Отвечаю по порядку.
Прежде всего, установка на фото - не моя, а авторов идеи. Данный девайс, названный авторами "спеклоскоп"  конечно, делался по всем перечисленным вами правилам с учётом жёсткости конструктива, а предоставленное фото - всего лишь рабочая иллюстрация идеи. Однако, и при жёстком, качественном изготовлении установки эффект  точно такой же. Поверьте на слово, штативы тут ни при чём, и те, кто проводил эти опыты - грамотные люди.

Ну, начать тут надо с того, что подобными исследованиями занимались как минимум с 19-го века. Вместо лазеров тогда использовали ртутную дугу с монохроматором или Солнце, но оптические эффекты обнаруживали очень тонкие. Как работает интерферометр Френеля, каковым и является спекл, понимал, собственно, еще сам Френель (200 лет назад).

Собственно, еще с тех пор мы и знаем, чего ждать от оптических конструкций: вот такие вот мутные эффекты преследуют оптиков уже 200 лет, и в них чего только не искали. Около 100 лет назад люди увлекались столоверчением и всерьез пытались вызывать духов физическими приборами (Лодж, Эдисон и др.), и если бы какое-то интерференционное явление способно было реагировать на что-либо, кроме геометрических расстояний в схеме, то это бы обнаружили тогда. Интерференционные картины зависят от расстояний и показателей преломления. И все интерферометры всех видов, на всех принципах - они в первую очередь приборы для измерения расстояний. Сейчас интерференция используется в таких приборах, как лазерные гироскопы - настолько точные, что в них картина полос смещается просто от эффектов сокращения длины и замедления времени (!), когда этот гироскоп крутят с обычными (!) скоростями. И во всех этих приборах видно одно и то же: полосы, пятна, кольца - это картина разности хода лучей.

Цитировать
Вы абсолютно правы насчёт гигроскопичности бумаги.  Именно это я в первую очередь, и представил авторам как доказательство ошибочности их выводов. Зачем применять в столь ответственном месте такой отвратительный материал, как бумага?  Всё же ясно, как день, деформация рассеивателя под действием влажности и температуры. Оптический гигрометр. Вы предвосхитили мой вывод.

Или, скорее, гигроскоп: он не измеряет влажность в цифрах, а показывает какие-то условные изменения. Гигрометр тоже можно сделать, если вместо шероховатой поверхности взять зеркально гладкую. Тогда вместо хаотичных пятен будут видны регулярные полосы или кольца, и прямым счетом этих колец можно будет определить расстояние: каждое кольцо соответствует половине длины волны. Таким способом можно измерять расстояния с адовой точностью.

Цитировать
Но однако, всё оказалось не так просто. 
Да, был испробован целый ряд материалов рассеивателя, в том числе и разные тонкие пластики, и даже металл - работает всё, но с разной степенью эффективности. Бумага, несмотря на ряд недостатков, работает лучше всего.

Это означает, что бумажка - не единственный элемент, вызывающий эффект в схеме. Проблем тут много: деревянный стол, длинные держатели, даже краска на штативах (детали соприкасаются через краску, и нельзя поручиться, что эта краска не меняет толщину от чего-нибудь там). Что конкретно и на каких установках авторы делали - не очень ясно, но то, что показать такую вот конструкцию из штативов на фото считается "нормальным" даже в качестве иллюстрации - это вызывает уже очень много вопросов. То, как ссылаются авторы на чужие работы - тоже как-то очень странно: спеклы не в 1999-м году открыты были, а намного раньше, и монографий (!) по их природе и свойствам написано уже много еще с 1970-х годов, в том числе в крутых издательствах вроде "Springer". Авторы либо не знают о них, либо притворяются. И то, и другое - это... хм... Не знать про существование книг по теме, по которой работаешь - вопиющий непрофессионализм, а знать, но замалчивать их существование - это уже на подтасовку результатов смахивает. В любом случае к авторам очень много вопросов и по методике, и по целям исследования, и по конструкции установки.

(Замечу в скобках: существует, и известно, лженаучное направление, связанное с лазерами. "Лженаучное" - в смысле мошенническое. Люди приписывают лазерам "магические" свойства и подделывают результаты с целью получения денег обманным путем. Аналогичный обман бывает и в других областях физики, например, в холодном термоядерном синтезе. Эксперимент, который сейчас обсуждается - он в несомненной зоне риска. Мошенники используют выдуманный ими самими миф о влиянии лазеров на живые организмы, и сочетание в одной статье лазера и живого-неживого - это тревожный звоночек, такую статью уже надо проверять не только на честную физику, но и на намеренный обман (в криминальном смысле слова) тоже. Это сильно усложняет задачу, так как автор мог "химичить" с установкой или вообще выдумывать результаты из головы. А поскольку врун врет гораздо быстрее, чем физик проверяет и опровергает вранье, и генерировать вранье гораздо дешевле, чем опровергать его серьезным экспериментом, мы заранее проиграли, если будем играть по таким правилам. Чтобы победить вруна, надо не повторять его эксперимент в лоб, а сверять его с уже известными старыми результатами, что быстро и бесплатно.)


Цитировать
Обратите внимание на реверс движения картинки.

Что является четким указанием на то, что мы имеем как минимум ДВА независимых воздействия. А с учетом того, что движение еще и неравномерно, с паузами, скорее всего вообще три или больше. Похоже на конкуренцию нескольких явлений или нескольких нагревов разных частей схемы. Допустим, влажность бумаги и две температуры двух штативов. В зависимости от того, что перевесит, получаются разные результаты. Поскольку никакая изоляция не уничтожает все эффекты одновременно, явление и видно всегда.

Цитировать
А на десерт нечто интересное - защитим рассеиватель от влияния влажности, выделяемой рукой,  хорошей влагонепроницаемой перегородкой (Использовались сплошные тефлоновые пленки (это не ФУМ) толщиной около 50 микрон) - эффект всё равно сохраняется, пусть и с ослаблением. Каково?

Что можно совершенно точно сказать: рассеиватель здесь - не главный "чувствительный" элемент. Закрывать надо руку. Также - пробовать менять влажность искусственно. Или вообще взять кота со стороны спины, у кошек нет потовых желез, зато температура высокая. В схеме "датчиком" является не столько бумага, сколько стол, штатив или еще какой-то второстепенный элемент, и надо искать, какой именно. Скорее всего, даже не один элемент, а все сразу - отсюда сложность: замена любого одного элемента ничего не дает.

В любом таком эксперименте абсолютно необходимо так или иначе добиться пропадания эффекта. Пока мы видим всякие движения картинки, мы на самом деле не видим ничего полезного. Сделать нужно, чтобы мы НЕ видели движения. И чтобы точно знали: вот тот самый ключевой элемент схемы, без которого схема не взлетит. Если же эффект в схеме есть всегда, это намек, что на самом деле никакого эффекта в схеме нет, а есть он где-то в другом месте, например, на столе рядом.

Опыт, который напрашивается здесь: вместо спекла сделать интерференционные полосы (от стекла и зеркала), но все прочие элементы оставить неизменными. Интерференция от двух плоскостей в схемах типа Фабри-Перо или Френеля хорошо изучена. И про нее уже 200 лет точно известно, что уж она точно реагирует только на расстояние и угол между деталями. Если и в этом случае полосы будут ползать - увы, конструкция крепления непригодна для работы.

(Спекл на самом деле тоже хорошо изучен, и про него тоже известно, что никаких таких эффектов в нормально сделанных схемах нет; также есть голографическая интерферометрия и т.д., тоже все это работает и изучено. Но мы исходим из того, что автор говорит правду и не глуп, а потому предположим, что спекл обладает малоизученным свойством, которого у другой интерференции нет. "Забудем" про существование исследований 1970-х и про уравнения Когельника.)

Я точно могу сказать, что спеклы в оптических схемах, построенных из заводских деталей на заводских столах вроде Newport - неподвижны и на руки обычно не реагируют, если не лезть рукой совсем уж близко (на расстояния, на которых на стекле становится видно запотевание от руки). Такие схемы я строил и налаживал, и они ведут себя все строго по учебнику. Бумажка, закрепленная в нормальном держателе, даже несильно гадит: почти все эффекты - они не от того, куда луч попадает, а от того, на чем все это держится. Обеспечить неподвижность с точностью до нанометров - жутко трудно. А пытаться разобраться в том, что происходит, когда детали неравномерно расширяются от тепла, коробятся, колеблются от звука, изгибаются от магнитных полей при прохождении тока, а может и вообще реагируют на позу, в которой экспериментатор сидит на стуле (было и такое) - это безнадежное дело. В любой непонятной ситуации - берем или делаем нормальную оптическую скамью или стол. Идем в стройматериалы, покупаем там гранитную плитку для сада потяжелее, кладем на мешок с песком... и т.д. и т.п. А если надо обеспечить постоянное расстояние между двумя элементами, то тут нет ничего лучше куска трубы - или трех толстых болтов между двумя кругляшами из толстого металла. Длинных тонких крепежных элементов надо бояться. И элементов, сделанных из разных материалов, тоже надо бояться - у них разные коэффициенты температурного расширения, еще "биметаллической пластинки" нам тут не хватало.
« Последнее редактирование: 16 Февраль 2018, 05:06:51 от Gall »

Оффлайн Anker

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 7
  • Репутация: +0/-0
Re: Объясните эффект
« Ответ #8 : 16 Февраль 2018, 10:24:19 »
Цитировать
Это означает, что бумажка - не единственный элемент, вызывающий эффект в схеме. Проблем тут много: деревянный стол, длинные держатели, даже краска на штативах (детали соприкасаются через краску, и нельзя поручиться, что эта краска не меняет толщину от чего-нибудь там). Что конкретно и на каких установках авторы делали - не очень ясно, но то, что показать такую вот конструкцию из штативов на фото считается "нормальным" даже в качестве иллюстрации - это вызывает уже очень много вопросов.

Уважаемый Gall, всё описанное вами совершенно справедливо для точных оптических инструментов.  Просто мы говорим о разных вещах, отсюда и недоумение.  Данная установка не имеет никакого отношения ни интерферометрам, ни к гироскопам, поэтому для воспроизведения описанного эффекта никаких особых ухищрений в плане жёсткости не требуется.  Вполне хватит  "спичек и пластилина".   Нет тут и  "адовой чувствительности", и любой заинтересованный может в этом убедиться, не вставая со стула. Возьмите слабую лазерную указку, закрепите её так, чтобы луч падал на тёмный матовый предмет, и наблюдайте спекл-картину. Не шевелитесь.  Если теперь медленно двигать головой , то с той же скоростью будет двигаться и спекл-картинка. Вы меня понимаете?  Надеюсь, теперь вопросы о штативах и краске закрыты :smile:

Впрочем, получить сверхчувствительность несложно - достаточно добавить в схему всего один элемент.  Вот что об "адском кипении "  пишут авторы:

Цитировать
Известно, что если на диффузный свет наложить плоскую когерентную волну, или другоe полe, имеющее, скажем, спекл-структуру, то это приведет к очень существенным изменениям в поведении общей картины спеклов (Короленко, 1997;Слабко, 1997;Тарлыков и др., 2002; Рябухо, 2006). Из-за интерференции наложенных полей формируется качественно другая картина, которая называется спекл-интерферограммой. В нашем случае такую спекл-интерферограмму можно реализовать, если на небольшом расстоянии от рассеивающей поверхности со стороны светового потока установить стеклянную пластину или матовое стекло. Эксперименты показали, что при приближении к неосвещенной стороне черной бумаги неживых предметов, имеющих температуру окружающей среды, картина спеклов опять не меняется. Однако при приближении биологических систем - формируется выраженное “кипение” спекл-поля.
Причину “кипения” легко объяснить, если учесть, что спекл-поля, которые формируются при рассеянии света от черной бумаги и от поверхности стеклянной пластины характеризуются не только случайным распределением интенсивности света, но также и хаотическим распределением фазы (Ульянов, 1999; Рябухо, 2006). При наложении двух спекл-полей проявляется их фазовая структура и меняется характер результирующего поля. Приближение биологического объекта к неосвещенной стороне черной бумаги приводит к относительному поступательному смещению спекл-полей черной бумаги и стеклянной пластины. А поскольку разность фаз интерферирующих лучей при этом будет хаотично меняться, это приведет к изменению интенсивности света в различных точках наблюдения, что на экране телевизора или монитора визуально выглядит как “кипение” спекл-поля.
Далее,
Цитировать
Что является четким указанием на то, что мы имеем как минимум ДВА независимых воздействия. А с учетом того, что движение еще и неравномерно, с паузами, скорее всего вообще три или больше. Похоже на конкуренцию нескольких явлений или нескольких нагревов разных частей схемы.

Вы правы, - во втором ролике с поднесением тёплого неживого предмета автор делал это рукой, а надо было бы использовать какой-нибудь держатель.  Поэтому картинка сначала  качнулась вверх, а затем поползла вниз. Тоесть, было одновременно два воздействия.
Цитировать
Что можно совершенно точно сказать: рассеиватель здесь - не главный "чувствительный" элемент. Закрывать надо руку. Также - пробовать менять влажность искусственно. Или вообще взять кота со стороны спины, у кошек нет потовых желез, зато температура высокая.
Идея с котом  мне понравилась :smile: Вы случайно не знаете, а у мышек спина не потеет? (я серьёзно).
Забегая вперёд, скажу, что другой вариант "спеклоскопа" без камеры чувствует приближение человека с расстояния 5-6 метров (!)  Что до закрывания руки - все материалы ослабляют эффект, но в разной степени, об этом чуть позже.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #9 : 16 Февраль 2018, 12:21:14 »
Уважаемый Gall, всё описанное вами совершенно справедливо для точных оптических инструментов.  Просто мы говорим о разных вещах, отсюда и недоумение.  Данная установка не имеет никакого отношения ни интерферометрам, ни к гироскопам, поэтому для воспроизведения описанного эффекта никаких особых ухищрений в плане жёсткости не требуется.

Вы заблуждаетесь. Любая оптическая конструкция является точным инструментом просто потому, что длина волны света - полмикрона, и эта длина не станет больше, даже если нам точность "не требуется". Конструкции, собранные недостаточно точно, продуцируют артефакты - ложные эффекты, обусловленные несовпадением желаемой и действительной конструкции. В частности, они реагируют на посторонние воздействия, на которые мы не ожидаем реакции.

Цитировать
Нет тут и  "адовой чувствительности"

Есть, и в этом легко убедиться: достаточно попробовать передвинуть установку, не сместив картину. Важно только, чувствительность к чему именно.

Отличие спекла от классической интерферограммы в том, что он виден всегда, независимо от юстировки. На этом все поблажки схемы к точности кончаются. Положение спекл-картины определяется уже теми же нанометрами, что и в точных приборах. Целым или нецелым числом длин волн между элементами, а волна, напомню, 650 нм или сколько там. Полному сдвигу картины на одно пятнышко соответствует сдвиг на ~300 нанометров, а сдвиг на ~10 нанометров уже виден.

Практика показывает, что очень грубые конструкции (дерево, шурупы) держат геометрию гораздо точнее 10 нанометров, если по ним не стучать. Работает даже интерферометр Майкельсона, сделанный из дерева, и даже если его крутить. (Ну как работает... если его перевернуть на бок, он показывает артефакт, так как дерево гнется под своей тяжестью, и один деятель уже пытался выставить это как опровержение теории относительности.) Я лично делал интерферометры Фабри-Перо из оргстекла с юстировкой самыми обычными винтами М3 из строительного магазина. Работает - но чувствует любые прикосновения, что, конечно, нежелательно.

Цитировать
и любой заинтересованный может в этом убедиться, не вставая со стула. Возьмите слабую лазерную указку, закрепите её так, чтобы луч падал на тёмный матовый предмет, и наблюдайте спекл-картину. Не шевелитесь.  Если теперь медленно двигать головой , то с той же скоростью будет двигаться и спекл-картинка. Вы меня понимаете?  Надеюсь, теперь вопросы о штативах и краске закрыты :smile:

Не закрыты. Вопросы будут закрыты тогда, когда удастся не просто получить картину (что ее получать-то, она получается всегда сама в любой схеме как посторонний эффект и очень сильно мешает работать, у любого оптика эти спеклы уже в печонках сидят), а удержать ее абсолютно неподвижной в течение хотя бы часа так, чтобы она не двигалась от хождения вокруг установки, от перекладывания предметов по столу и прочего.

Спекл получается всегда и не требует юстировки. - Это верно.
Спекл нечувствителен к малым смещениям. - Неверно. Он так же чувствителен, как любая другая картина.

Почему его удается удержать примерно неподвижным, если просто держать все руками? Проделаем такой опыт. Возьмем не лазер, а обычный механический индикатор (индикаторную головку).
Она непосредственно, механически измеряет перемещения от 0.01 мм и точнее. А теперь просто надавим на ее рычаг пальцем. И буквально после нескольких секунд тренировки обнаруживается, что любой здоровый человек способен легко удерживать стрелку на любом делении и не позволять ей двигаться. Это прямая демонстрация того, что мелкая моторика рук имеет точность порядка 1 микрометра, если снабдить человека должной обратной связью. В оптике можно просто надавливанием пальца "юстировать" систему не хуже регулировочного винта. Просто удержание рукой при наличии должной опоры у руки - неожиданно точный метод малых перемещений. К сожалению, из-за идеомоторного эффекта нельзя использовать руки во время эксперимента: можно бессознательно повлиять на исход. Идеомоторика не поддается сознательному контролю.

Цитировать
Вы правы, - во втором ролике с поднесением тёплого неживого предмета автор делал это рукой, а надо было бы использовать какой-нибудь держатель.  Поэтому картинка сначала  качнулась вверх, а затем поползла вниз. Тоесть, было одновременно два воздействия.
Не объясняет - рука никуда не делась, воздействия были одновременны, откуда разница во времени тогда?

Более того, должно быть наоборот - ведь нагретый предмет оказывается рядом с установкой первым, когда его подносят, а рука - второй. Смещения должны быть в обратном порядке! Прибор показывает наоборот - это не доказательство, а опровержение!

Объясняет, если под воздействиями понимать независимый нагрев или увлажнение разных частей установки. Любой предмет, рука - не точка. Еще у Перельмана описан опыт, как совершенно симметричная бумажка начинает вращаться от поднесения руки из-за неодинаковости температуры ладони и пальцев. Разумеется, обычный нагретый предмет вращения не вызовет - он-то равномерно нагрет. Когда конкурируют, скажем, нагрев левого штатива, нагрев правого штатива, увлажнение бумажки и высушивание бумажки теплом и увлажнение стола между штативами, закономерности получатся такие, что черт ногу сломит.

Провокационный вопрос: кольца круглые, схема симметрична, чем же тогда определяется направление движения и как предсказать направление в новой, ни разу не испытанной схеме? Если нельзя заранее правильно предсказать эффект, не строя установку, то придется признать, что наши "знания" о закономерностях - это самообман. И да, следующим этапом надо потребовать количественных предсказаний. Вот я сейчас принесу лягушку, засуну под прибор - куда сместится и насколько? Что мне для этого надо знать - лягушку линейкой измерить, взвесить или что?

Цитировать
Забегая вперёд, скажу, что другой вариант "спеклоскопа" без камеры чувствует приближение человека с расстояния 5-6 метров (!)

Простые крутильные весы из нитки и спички в банке в аналогичной ситуации чувствуют человека не только с 5-6 метров, но и через стену. Но только при условии, что в банке оставлен воздух. Аккуратные эксперименты показывают, что они реагируют на конвекционный поток воздуха, вызванный неравномерным нагревом стенок банки от тепла человека. Да, с 5 метров. Да, через стену. Спичка в банке - достаточно чувствительный прибор, чтобы обнаружить вот такую маленькую разность температур. Откачка до форвакуума устраняет эффект от человека, но реакция на свет сохраняется. Она исчезает только в высоком вакууме. Крукс ошибочно принял этот эффект за давление света: у него в лаборатории не было достаточно хороших насосов.
« Последнее редактирование: 16 Февраль 2018, 12:36:04 от Gall »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #10 : 16 Февраль 2018, 13:23:02 »
Забегая вперёд, скажу, что другой вариант "спеклоскопа" без камеры чувствует приближение человека с расстояния 5-6 метров (!)  Что до закрывания руки - все материалы ослабляют эффект, но в разной степени, об этом чуть позже.

Что как раз и есть сильное свидетельство в пользу того, что это не эффект, а артефакт.

Когда прибор реагирует на человека с 5 метров, тогда неизвестно, а на что он еще реагирует? На тараканов под полом? На микробов? На ведро и швабру уборщицы (был случай - на магнитное поле от них)? Об обнаружении эффекта можно говорить тогда, когда мы умеем его избегать. Когда прибор вообще, никак (картина не шелохнется) не будет реагировать на сунутый в него стакан кипятка, вот тогда можно будет уверенно говорить, что нет, тепло на него не влияет.

Все, что происходит сейчас - это типичный эффект селективного восприятия. Когда экспериментатор ищет только подтверждения, но не видит очевидных опровержений, даже когда они под носом. Порядок движений не тот - ну и что, направление-то сменилось! Задним числом любую "теорию" можно подогнать под то, что видишь, особенно если не обращать внимания на "неудобные" факты. Не сознательно, нет.

Как следует действовать: надо с самого начала пытаться спорить с самим собой, опровергать теорию. "Нет, она не реагирует на живое, и я докажу это. Как я могу это доказать?"

Вариантов тут есть масса, и самый простой из них - это сделать прибор, не реагирующий на посторонние вещи. Не реагирующий вообще на тепло и влажность - что легко проверить, ставя рядом стаканы с кипятком. Не реагирующий на поставленную на стол гирю или лежащий рядом магнит, на обогреватель, на лампочку 100 Вт в полуметре. Действовать всеми известными физическими воздействиями и убеждаться, что нет, это наш прибор не чувствует. Сейчас это настолько очевидно не так, что даже проверять незачем, начинать надо сразу с переделки.

Более сложный вариант, если воздействия принципиально неустранимы - искать количественные закономерности. Кошка больше мыши - значит ли это, что эффект от кошки будет во столько же раз сильнее? Что важно - размер или объем? Как зависит реакция от расстояния - две мыши в 20 см то же самое, что одна мышь в 10 см, или нет? Какая там формула - линейно, квадратично? Реагирует ли на растения? На грибы? Но это совсем сложный путь.

Есть путь попроще: научиться явлением произвольно управлять "вручную". Найти способы смещать картину туда-сюда и в любую сторону, не засовывая под нее руки и вообще ничего биологического. Теплое-холодное, мокрое-сухое, магниты, наэлектризованные предметы, что угодно. Заметить закономерности: например, наэлектризованный предмет тянет на себя, а тепло - от себя (или еще как-то). Тааак, а не были ли на экспериментаторе надеты шерстяные носки, и знает ли он о существовании заземляющих браслетов? Таким путем часто удается красиво опровергнуть выдумку. Был случай, когда человек пытался найти закономерности между звуком из динамика и чем-то там в оптике, а другой человек, лучше разбирающийся в теории, сыграл "Smoke on the water" этим динамиком, вообще ничего под прибор не засовывая, чем продемонстрировал то самое воздействие, от которого все зависело. Разумеется, вообще не в том месте, где искали ;)

Генерал идет по техасскому городку и видит: на каждых воротах нарисована мишень, и в каждой точно в центре пуля. Он спрашивает у старика, сидящего на скамейке:
- Папаша, кто это у вас такой меткий стрелок?
- Это Рыжий Билл в стрельбе упражнялся, - отвечает старик.
- Этому парню самое место в снайперском взводе!
- Нет, сэр, он вам не подойдет.
- Почему же? Он такой меткий.
- Видите ли, он сначала стреляет в ворота, а потом рисует мишень.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #11 : 16 Февраль 2018, 15:25:33 »
Еще одна вещь. Давайте посмотрим на эффект с другой стороны. Первое, что бросается в глаза: он медленный. Мы подносим объект, реакция происходит постепенно.

Вспомним, как выглядят обычные физические эффекты. Бумажка к расческе притягивается моментально, движение не успеваешь заметить. Компас реагирует на магнит мгновенно. Отпущенный камень падает мгновенно. Молния ударяет мгновенно. Счетчик радиации начинает трещать мгновенно, когда к нему подносят радий. Везде реакция на воздействие видна очень быстро - обычно быстрее, чем человек успевает разглядеть, и всегда в доли секунды. Скорости варьируются от многих метров в секунду и до скорости света. Даже дуновение воздуха и то быстрое.

Какие медленные явления мы знаем? Их не так много. Нагрев и охлаждение предметов, и "химическое семейство": диффузия, сорбция, испарение, некоторые реакции - в общем, все случаи, когда явление вызвано веществом, атомами, которым надо преодолеть некую преграду. Вот в этих явлениях как раз и бывает, что что-то медленно ползет, сильно отставая от действий экспериментатора.

Вывод: явление очень непохоже на то, что обычно бывает, когда есть какие-то поля и волны. Но очень похоже на то, что бывает от тепла или от химических веществ, влаги и др. Перенос тепла и вещества - вот что надо тут искать и исключать.

Заметьте, я здесь не сказал ни слова об оптике, о живом, о лазерах и т.д. Все, чем я оперировал - это скорость изменения картинки. Эффект очевидно "ленивый", что очень-очень необычно в физике (и особенно в оптике, в оптике же скорость света всюду). А что необычно, то несет важную информацию и проливает свет на природу явления.

Оффлайн Anker

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 7
  • Репутация: +0/-0
Re: Объясните эффект
« Ответ #12 : 17 Февраль 2018, 09:28:15 »
 
Цитировать
Вы заблуждаетесь. Любая оптическая конструкция является точным инструментом просто потому, что длина волны света - полмикрона, и эта длина не станет больше, даже если нам точность "не требуется". Конструкции, собранные недостаточно точно, продуцируют артефакты - ложные эффекты, обусловленные несовпадением желаемой и действительной конструкции. В частности, они реагируют на посторонние воздействия, на которые мы не ожидаем реакции.
Всё зависит от конечной цели использования - от этого зависит будут ли мешать артефакты или нет.  Возьмите к примеру, самодельную пинхол- камеру, это оптический прибор? - безусловно, да. Её можно сделать буквально в спичечной коробке, засунуть себе в рот и сделать снимок  изо рта. И ничего, плевать на артефакты - снимок получится вполне приличный. Или например, калейдоскоп, это оптический прибор? - ну естественно. По вашей логике, его корпус надо выполнить из толстостенной стальной трубы, чтобы детишек не замучили артефакты?  :lol:
Цитировать
Вопросы будут закрыты тогда, когда удастся не просто получить картину (что ее получать-то, она получается всегда сама в любой схеме как посторонний эффект и очень сильно мешает работать, у любого оптика эти спеклы уже в печонках сидят), а удержать ее абсолютно неподвижной в течение хотя бы часа так, чтобы она не двигалась от хождения вокруг установки, от перекладывания предметов по столу и прочего.

В данном случае уровень быстрого воздействия "полезного сигнала" от руки или поднесённого к рассеивателю тёплого предмета на порядки превышает медленные артефакты от вибраций и деформаций. Говоря языком радиотехники, отношение сигнал/шум большое. Кроме того, он легко воспроводим и повторяем, тоесть  несколько раз повторив опыт "воздействие-результат" легко применить принцип синхронного детектирования, выражаясь тем же языком.
Для долговременной посуточной регистрации, авторы и делали  спеклоскоп "по всем правилам" жёсткости и также обнаружили кое-что интересное, но это другая история.

Цитировать
Провокационный вопрос: кольца круглые, схема симметрична, чем же тогда определяется направление движения и как предсказать направление в новой, ни разу не испытанной схеме?

Хороший вопрос! Только кажется, я первый его вам задал :smile:
Конкретно в этом приборе - не буду ничего утверждать. В другом приборе авторов с названием "Биоскоп" с использованием бумажного рассеивателя и источником некогерентного света  ответ такой - полярность и амплитуда графика (не картинки, а графика сигнала фотоприёмника) зависит от ориентации бумаги относительно луча света. Оказывается , бумага-то оптически анизотропна, я этого не знал...

Цитировать
Еще одна вещь. Давайте посмотрим на эффект с другой стороны. Первое, что бросается в глаза: он медленный. Мы подносим объект, реакция происходит постепенно.
Какие медленные явления мы знаем? Их не так много. Нагрев и охлаждение предметов, и "химическое семейство": диффузия, сорбция, испарение, некоторые реакции - в общем, все случаи, когда явление вызвано веществом, атомами, которым надо преодолеть некую преграду. Вот в этих явлениях как раз и бывает, что что-то медленно ползет, сильно отставая от действий экспериментатора.
Совершенно верно. Как будто бумага насыщается влагой. Однако, не всё так просто.
 Кстати, в  "Биоскопе" отклик гораздо быстрее,  и наверное, пора бы объяснить, о каком приборе идёт речь. Забудем на время про спеклы, пусть себе и дальше портят нервы оптикам.

 Итак, устройство Биоскопа очень простое -



"В первых экспериментах, когда в качестве источника света использовалась лампочка накаливания или светодиод, было обнаружено, что при приближении различных биологических объектов к сенсору "Биоскопа" амплитуда регистрируемых сигналов меняется в разной степени. Наибольшее изменение амплитуды характерно для ладони человека  (рис.3в). На приближение неживого объекта, имеющего температуру окружающей среды, "Биоскоп" не реагирует (рис.3г). Вместе с тем, приближение неживого нагретого предмета приводит к отклонению сигнала  в сторону, противоположную случаю приближения биологической системы (рис.3д)"






Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #13 : 17 Февраль 2018, 21:04:56 »
Всё зависит от конечной цели использования - от этого зависит будут ли мешать артефакты или нет.

Именно. И если конечной целью использования является обнаружение нового физического явления, на что претендует статья, то ответ однозначный: артефакты мешать будут.

Как раз здесь есть 99.999% уверенность, что мы видим именно артефакт. И прежде чем что-то пытаться объяснить, надо на 100% исключить возможность появления любых артефактов.

В интерференционных явлениях артефакты возникают настолько легко, что ученым приходится тратить десятки тысяч долларов только на столы, крепеж и прочее вспомогательное оборудование - ради лишь того, чтобы избавиться от артефактов. Глядя на такую установку, любой оптик скажет: артефакты в ней, несомненно, будут серьезные. И перечислит не одну и не две, а с десяток проблем конструкции. Любой серьезный научный институт сказал бы: "приходи, когда исправишь".

Цитировать
В данном случае уровень быстрого воздействия "полезного сигнала" от руки или поднесённого к рассеивателю тёплого предмета на порядки превышает медленные артефакты от вибраций и деформаций.


Каким образом это проверяли? От вибраций стола - ну так установка вибрирует как целое, создать в ней большие вибрации трудно. От тепла? Ну так как раз было наглядно продемонстрировано, что установка реагирует на тепло. Все, артефакт уже обнаружен. Дальнейшая работа не имеет смысла, пока реакция на нагрев не будет либо устранена (так, чтобы она была в сотни раз меньше эффекта от руки), либо не будет точно количественно описана и скомпенсирована математически.

Дело в том, что оптики получали спеклы сотни раз - как случайно, так и намеренно, в свободных от артефактов установках. И когда установка свободна от артефактов, она на руки никогда не реагировала.

Цитировать
Для долговременной посуточной регистрации, авторы и делали  спеклоскоп "по всем правилам" жёсткости и также обнаружили кое-что интересное, но это другая история.


Мало обнаружить, надо еще с другими явлениями связать. Физика уже 150 лет не описательная наука. Законы интерференции света для спекла и для дифракционной решетки, для лазера и для Солнца - одинаковы. Автор делает экстраординарное заявление, утверждая, что в его конкретной установке нарушается общий закон, отклонений от которого не было найдено в миллионах гораздо более сложных и точных установок, в том числе в тех, которые рутинно используются на заводах для анализов. Экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств. Надо не просто собрать по правилам, надо собрать очень серьезно, потом поверять по правилам метрологии, отдельно доказывать отсутствие артефактов с приведением конкретных цифр и т.д. и т.п. Просто собрать установку по правилам недостаточно - может быть в ней случайно один винт с трещиной в металле, всякое бывает. Процедура подготовки прибора к работе - не игрушечная, и она значительно сложнее, чем собственно работа.

В детстве я думал, что самое сложное - это сделать радиоприемник. Сейчас я понял, что самое сложное - это не сделать радиоприемник. (Неизвестный автор.) - То же самое относится и к оптике, еще в большей мере.

Цитировать
Оказывается , бумага-то оптически анизотропна, я этого не знал...


До этого легко догадаться: если предмет анизотропен механически, то почти наверняка он анизотропен и оптически. Что у бумаги есть направление волокон, знает каждый, кто хоть раз клеил бумажные модели. Прозрачные пластмассы тоже почти все анизотропны, причем некоторые еще и непредсказуемо (разное направление в разных местах). Наличие выделенного направления влияет на все свойства сразу: механические, оптические, магнитные и т.д. и т.п. Более того, если в изотропном теле внешним воздействием создать анизотропию, например, сильно сжав его, оптическая анизотропия тоже появляется. И даже от магнитного поля: любая прозрачная жидкость, даже вода из-под крана или подсолнечное масло, в сильном магнитном поле проявляет оптическую анизотропию. Именно анизотропия отвечает за радужную окраску прозрачных пластиковых коробочек и многие другие подобные случаи.

И на самом деле сделать изотропно - это огромная проблема. Когда известно, что анизотропия может создать артефакт, приходится тратить $$$ на то, чтобы сделать заведомо изотропный оптический элемент. Просто убедиться в изотропности недостаточно: она может легко нарушаться от любого чиха, и это легко прозевать. Надо именно серьезно тестировать в разных условиях.

Цитировать
"В первых экспериментах, когда в качестве источника света использовалась лампочка накаливания или светодиод, было обнаружено, что при приближении различных биологических объектов к сенсору "Биоскопа" амплитуда регистрируемых сигналов меняется в разной степени. Наибольшее изменение амплитуды характерно для ладони человека  (рис.3в). На приближение неживого объекта, имеющего температуру окружающей среды, "Биоскоп" не реагирует (рис.3г). Вместе с тем, приближение неживого нагретого предмета приводит к отклонению сигнала  в сторону, противоположную случаю приближения биологической системы (рис.3д)"


Применяем классический тест имени Юдковского (http://lesswrong.ru): заменяем слово "биологический" на слово "магический".

Как легко видеть, смысл текста от этого не изменился. Потому что непонятно, что такое "биологический объект". Кость динозавра - биологический объект? Мешок риса? Деревянный стол? Шеллак? Слюна? Каким свойством обладают биологические объекты, которого нет у небиологических? Их изучает наука биология, но заявлять, что прибор реагирует на объекты, которые изучает наука биология, и не реагирует на объекты, которые она не изучает - это уже что-то из области шизофрении.

Я предлагаю, например, такое альтернативное объяснение: прибор реагирует на православные объекты и не реагирует на объекты других конфессий. Чем оно хуже?

А если серьезно, конечно, то прибор снова сделан так, как приборы делать нелзья. Такая конструкция в таких размерах и из таких материалов будет вести себя очень забавно. Она не будет сильно реагировать на вибрации типа стука по столу или даже падения на пол, так как она очень маленькая и легкая - она просто вибрирует как целое, элементы относительно друг друга так не сместить. Реакция на нагрев прибора в целом будет тоже отсутствовать - он будет нагреваться как целое. Но скорее всего он будет реагировать, и очень хорошо, на определенные градиенты температуры (возможно, только на тепловое излучение). Он может реагировать на звук, но только в определенном диапазоне частот, скорее всего в ультразвуковом. Может сильно реагировать на электрические поля (и это как раз легко объясняет, почему он реагирует именно на людей - люди почти всегда существенно наэлектризованы, в отличие от неподвижных объектов).

Но по картинке похоже - реагирует на объекты, содержащие воду. Причем реакция может быть как за счет намокания мембраны (да, и пластика тоже - тонкие полимерные пленки воду не пропускают, но хватать ее способны, и свойства от нее меняют вполне обнаружимо), так и за счет других воздействий - статики, например.

Чтобы это был нормальный эксперимент, а не "игра в науку" на уровне 18-го века, надо вообще перестать заниматься яблоками и грейпфрутами, а работать исключительно с контролируемыми по приборам (!) воздействиями. Не "нагретая пластинка", а снимок с тепловизора в студию. Не яблоко подносим, а нагнетаем влажность, причем контролируемо.

Снова простой вопрос: вот если всю конструкцию поместить в хороший (ну как минимум 10^-4 торр) вакуум, она отреагирует хоть на что-нибудь? А если не в вакуум, а, скажем, в сухой азот, аргон или гелий? Именно снаружи в банку засунуть. Да хотя бы и просто в стеклянную банку положить и крышкой накрыть. Если воздух вокруг прибора не может соприкасаться с воздухом вокруг объекта, и изоляция серьезная (на уровне химического стекла), есть эффект или нет? А если закрыть чем-то для света непрозрачным, есть эффект или нет? И т.д.

Короче, исходим снова из того, что видим какой-то артефакт, и целенаправленно ищем, какой. Экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств. Заявление, что это не артефакт - экстраординарное.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2423
  • Репутация: +146/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Объясните эффект
« Ответ #14 : 18 Февраль 2018, 05:54:05 »
Не в тему, но интересно: https://scinquisitor.livejournal.com/130790.html
Как лжеученые "доказывают" свои теории на практике.

Кстати. Когда встречаетесь со странными научными заявлениями, имеет смысл узнать побольше о самом авторе, а точнее, о его знакомствах. Посмотрите, входит ли человек в РАЕН - это очень плохой признак, и сотрудничал ли он с людьми, замеченными в мошенничестве. Если да, то можно не тратить время на его статьи. У нас были печальные случаи, когда люди тратили годы на попытки проверки теорий, а потом долго пытались отмыться от дерьма, в которое влипли в результате получившегося сотрудничества с мошенниками. Если чувствуете, что автор ищет у вас поддержки, если он вам жалуется, что ему никто не верит - гоните его в три шеи. Так ведут себя только мошенники. Ученые - никогда. Не недооценивайте: речь о довольно серьезной организованной преступности. По факту они занимаются продажей чудо-таблеток и квазимедицинских приборов с мигающими лампочками пенсионеркам за большие деньги, а "наука" им нужна для "подтверждения эффективности" и получения нужных бумаг с печатями. Точные масштабы не знаю, но речь о миллионах долларов. Эти ребята уже однажды пытались заспамить этот форум, и тогда были задействованы как минимум четыре страны: Россия, Израиль, Германия, Канада. В общей сложности около сотни человек, не ботов, из них около десятка реально активных и хитрых, остальные так, зарплату отрабатывали. Банил их тогда пачками.

По теме: для второго прибора моя рабочая гипотеза - реакция на наличие отражения в определенном диапазоне длин волн. Лазер наверняка был дешевый красныйдиод на 650, а именно эта длина волны случайно довольно точно совпадает с цветом человеческой крови. В яблоке и апельсине тоже присутствуют красно-оранжевые красители. Бумага непрозрачна? Ха! Чувствительность у таких приборов как раз достаточна, чтобы среагировать сквозь бумагу. Какой там пластик брался, непонятно, но тонкие пленки черных пластмасс просвечивают достаточно. Слабо, глазом так просто не разглядеть, но прибор почувствует. За счет лазера и интерференции у схемы очень высокая селективность именно к своему свету: она реагирует на свой и только на свой луч, посторонний свет вызывает только общую слабую засветку и не меняет интерференционную картину. Потому что луч лазера интерферирует только сам с собой.
« Последнее редактирование: 18 Февраль 2018, 06:03:06 от Gall »

 



SimplePortal 2.3.3 © 2008-2010, SimplePortal