トム・ティアニー 有名なアルバムのジャケットを教室での物理演習に変え、いくつかの矛盾を明らかにする
今年は英国ロックバンク創立50周年を迎えます。 ピンク·フロイド 独創的なアルバムをリリースした 狂気。 物理教師としての私の経験から言えますが、今日のほとんどのティーンエイジャーは名前を付けるのに苦労するでしょう。 アルバムのシングルトラック。 しかし、彼らの大多数は依然として、 象徴的なアルバムカバー、三角プリズムを通って屈折する光を表しています。 実際、アートワークを見せれば(どちらも表紙には載っていませんが)学生はアルバムとバンドの両方の名前を言うことができ、今日でも物理学の教室で役立つツールになると私は確信しています。
この芸術の背後にある実際の物理学に関しては、月には真の「暗黒面」がないという事実は省略します。 地球からは見えない「裏側」、月のように 潮止めされた。 面白いことに、このことはアルバム自体でも言及されており、バックグラウンドの声が「実際のところ、月には暗い面なんてないんだよ」と言い、その後「実際のところ、それはすべて暗い…」と付け加えている。月が自ら光を発していないという事実は?
これらの天文学的な事実はさておき、この設計には物理学を学ぶ学生に直接関係する興味深い側面が XNUMX つあります。 XNUMX つは、オリジナルの見開きデザインを完全に開いた場合に、XNUMX つのプリズムを通過する光の画像がどのように見えるかということです。 その中で、光はプリズムを通過する前に構成色に分割されますが、次に白色光に再結合されてから XNUMX 番目のプリズムを通過し、その後再び分割されます。
どうやらこれは、レコード店で面白い陳列ができるようにするために行われたようです。 それにもかかわらず、この図は、白色光がプリズムによってどのように構成色に分散されるか、またそれが別のプリズムによってどのように再結合されるかを示しているため、光学物理学に対するアイザック ニュートンの最も初期の貢献の XNUMX つを示しています。 以前の 物理学の世界 記事 - "混乱の網」(2022 年 XNUMX 月) – すでに、その中のいくつかの間違いについて教室で活発な議論が行われていることを強調しています。
しかし、アルバムのアートワークには、物理の教室でも同様に注目に値する別の側面があります。 それを使って判断できますか? 屈折率(RI) 元の画像に示されているプリズムの形状を調べて、それが利用可能なマテリアルに対応しているかどうかを確認するにはどうすればよいでしょうか? 材料の RI は、本質的に、光が材料に出入りするときに屈折する程度の尺度です。 光の経路と、「法線」として知られる表面に直角に引かれた線との間の角度を測定できれば、これは簡単に計算できます。
混乱の網
私はアートワークを数部印刷し、何人かの学生に協力を求めて、表紙の素材の RI を決定しました。 光がプリズムに当たる場所と出射する場所の法線を追加し、さまざまな入射角と屈折角を慎重に測定して、屈折率の値を計算できるようにしました。 あるいは、屈折率と言うべきでしょうか。なぜなら、私たちが発見したものは、少々不安を抱かせるものだったからです。
複数の RI を持つこと自体は問題ではありません。 結局のところ、スペクトルの 1.51 つの極では、紫色の光の RI が赤色の光の RI より大きくなければなりません。 光がさまざまな色に分離されるのはこのためです。紫色の光は、密度の高い物質に入ると赤色の光よりもはるかに遅くなり、より大きな角度で曲がるのはそのためです。 実際、私は事前に代表的な値を調べ、ガラスを通過する赤色光の屈折率が通常約 1.53 であるのに対し、紫色の光の屈折率は約 XNUMX であることを知っていました。 しかし 月の暗い側面 image はどちらにも近い値を生成しません。
アルバムジャケットのプリズムに入る途中で、紫色の光の入射角と屈折角から屈折率 2.42 が得られますが、これは普通のガラスとしては高すぎます。 調査した結果、それが次の RI と厳密に一致していることがわかりました。 ジンカイト – 酸化亜鉛を主成分とする透明な鉱物。 しかし、ジンカイトは通常、黄色または赤に着色されているため、写真のイメージと一致することはほとんどありません。
ただし、その材料が亜鉛鉱でもその他のものでもありえないため、それはあまり問題ではありません。 それが亜鉛鉱の場合、赤色光については、わずかに小さいものの同様の値が期待されるためです。 実際、赤の値は 1.15 ですが、これは追跡できる一般的なマテリアルに対応しません。
プリズムの密度の変化が不一致を説明できるのではないかと一瞬考えましたが、それもうまくいきません
ひどくなる。 光が画像の右側に現れると、そこで測定された角度からさらに 1.08 つの完全に矛盾した値が得られます。紫の光は 1.85、赤色の光は XNUMX です。
プリズムの密度の変化が不一致の原因となるのではないかと一瞬考えましたが、それもうまくいきません。 簡単に言うと、ガラスの密度 (および屈折率) が異なる場合、光はガラスを通過して湾曲した経路をたどると予想されますが、これは意味がありません。 それはまるで ストーム・ソーガソンアルバムジャケットをデザインした彼は、スネルと屈折の法則を完全に無視することに決めました。
ソーガーソンにとって、光がたどるべき経路のより正確かつ現実的なバージョンを作成することは、それほど難しいことではなかったでしょう。 上の画像を見てください。これは 2017 年に撮影されたものです。 メイソン・マクスウェル – アマチュア写真家 – ガラスプリズムを使用。 それは、 ピンク·フロイド カバーは本当にそうあるべきだった。
おそらく、エラーの原因は芸術的ライセンスと一般的な光学専門知識の欠如にあると考えられます。 たぶん、からのリクエストは、 ピンク·フロイド キーボード奏者 リチャードライト 富、貪欲、対立をめぐるアルバムの深いテーマを象徴する「シンプルかつ大胆な」デザインのため、最終的には科学的正確さを「覆い隠した」。 いずれにしても、50 年経った今でも、この象徴的なイメージは残り続けています。
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- 情報源: https://physicsworld.com/a/great-gaffe-in-the-sky-the-erroneous-physics-behind-the-dark-side-of-the-moon/
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