Slunce v okně

V předchozích článcích jsem se zabýval jevem kulacení rohů obdélníkového okenního otvoru ve světelném odrazu na protější bílé zdi, při dopadu slunečních paprsků.

Přestože se jedná o běžný a jednoduchý fyzikální jev, něco je na něm zajímavého. Ostatně něco zajímavého se najde na všem, co kolem sebe pozorujeme a nepřijímáme to jen jako ohleděné banální věci.

Jak vlastně vzniká ono zakulacení rohů při odrazu slunečních světelných paprsků na protější stěně (průmětně) a jak vzniká střídání světla a stínu v ploše tohoto odrazu? Jev je stejný v uzavřeném i v otevřeném okně.

Slunce jako obrovský kulatý světelný zdroj je v takové vzdálenosti od Země, že se nám perspektivním zmenšením jeví jako malý kotouček na obloze a také tak třeba v okenním otvoru. Jelikož ve skutečnosti Slunce částí svým paprsků pokrývá celou polovinu osvětlené Země, nutně je jeho optická zmenšenina všude tam, kde jsou naše oči v pohledu k němu. Jeho obraz se stěhuje s naším pohybem. A tak také v okenním otvoru je v každém bodě jeho plochy. Můžeme si ho svým rovnoběžným pohybem opticky "posunovat" po celé okenní ploše.

Sluneční paprsky pokrývají svým svitem jednolitě celou plochu světelného odrazu na průmětně, vyjma jejích okrajů. Dopadají sem také ve světelných kuželech, s vrcholy na průmětně a se základnou v obrysu Slunce. Okraj okenního rámu se zde ale chová částečně jako tzv. "dírková komora". "Sluníčka", ležící svým středem při hraně rámu, jsou jím již částečně zakrytá, ale přesto dochází k rozšíření okenního světelného odrazu na stěně. Právě o světlo částí těchto "sluníček", ležících v ploše okna. V těchto hraničních bodech se sluneční světelné kužely obrací přímočaře šikmo letícími paprsky a také ve svém plošném překlopení dopadají na průmětnu. Čili vznikají zde obrácené kužely světla s vrcholy v bodech hrany okenního rámu a se základnou na průmětně. Jelikož "sluníčko" je kulaté, rozšíření odrazu okna na zdi se také zakulacuje. Patrné je ovšem jen zakulacení v rozích, v hranách, kde vrcholy kuželů splývají v úsečku, je nový obrys opět rovný.

Proč je okraj nového zvětšeného průmětu na zdi mírně přistíněný, a potom zase v pásku svítivější jako ve střední ploše? Přistínění okrajů zde vytváří rovněž kolmo dopadající stín pevného okenního rámu a větší svit také působení šikmo dopadajících paprsků překrytých částí kuželů okrajových "sluníček" okenního otvoru. Střední méně svítivá plocha odrazu má patrné pravoúhlé rohy.