Как объект может быть прозрачным и видимым одновременно?

Объекты видны, потому что они преломляют свет, когда он проходит через них. Есть четыре основных вещи, которые могут произойти со светом, когда он попадает на объект:

• Зеркальное отражение: подумайте о зеркале или металлической ложке. Свет отражается от поверхности объекта, как бильярдный шар, позволяя увидеть исходное изображение в объекте.
• Рассеянное отражение: подумайте о дереве, цветах или неглянцевых окрашенных поверхностях. Свет отражается от поверхности объекта во всех направлениях, раскрывая форму и цвет объекта.
• Поглощение: подумайте о черном куске угля или пепла. Свет входит в объект, где он поглощается и преобразуется в тепло.
• Прохождение/преломление: подумайте о стакане воды. Свет проходит прямо через объект, но направление его движения изгибается при входе в объект и выходе из него.

На самом деле все материалы взаимодействуют со светом всеми четырьмя способами.

Например, рассмотрим капот красного спортивного автомобиля. Часть света отражается зеркально (что приводит к бликам, которые вы видите, и изображению деревьев, отраженных от автомобиля).

Часть света отражается диффузно (что приводит к красному цвету, который вы видите). Часть света поглощается (что приводит к оранжевому, желтому, зеленому, синему и фиолетовому свету, который вы не видите, потому что он поглощается — если бы эти цвета не поглощались, автомобиль выглядел бы белым, а не красным).

Кроме того, часть света передается/преломляется (на самом деле очень мало).

Для многих материалов может быть один доминирующий способ взаимодействия со светом, так что другие способы настолько малы, что их можно игнорировать.

Например, вода действительно поглощает некоторое количество красного света (поэтому океан синий), и действительно отражает некоторое количество света (поэтому на поверхности воды блики от солнца), но по большей части мы можем думайте о воде как о прозрачном материале, потому что преобладает пропускание/преломление.

Теперь интересно то, что каждое из четырех взаимодействий, перечисленных выше, изменяет свет.

Наш мозг способен обнаруживать это изменение в свете и делать выводы о присутствии и форме объекта на основе этой информации. Строго говоря, мы никогда не видим сам «объект».

Мы видим «свет», который был изменен объектом. Вот почему так сложно построить машины, которые могли бы видеть так же, как люди: требуется много интеллекта, чтобы определить форму и местоположение объекта на основе измененного светового узора.

Когда дело доходит до прозрачных объектов, мы видим их, потому что видим, как свет изгибается (преломляется) при прохождении через объекты.

Посмотрите внимательно на стеклянную чашку. Когда вы смотрите на стеклянную чашку, что вы видите? Вы просто видите изображение того, что находится за чашкой, но искаженное.

Преломление искривляет свет, когда он проходит через чашку, и фоновое изображение в конечном итоге меняется. Ваш мозг достаточно умен, чтобы определить форму чашки просто по искажению фонового изображения.

Это приводит нас к интересному понятию. Если преломление прозрачного материала можно в основном устранить, объект можно сделать практически невидимым.

Один из способов устранить эффекты преломления — превратить прозрачный материал в очень плоскую пластину с параллельными поверхностями.

Когда свет входит в пластину, он изгибается, но когда он выходит из пластины с другой стороны, он изгибается назад на ту же величину. В результате изображение, выходящее с другой стороны, не искажается, а пластина фактически невидима.

Это принцип работы окон. Окна сделаны из прозрачного стекла и сделаны очень плоскими, так что на самом деле вы не можете видеть окно. Вы видите пейзаж за окном, как если бы окна не было (окна не полностью невидимы, потому что они отражают небольшое количество света, которое можно обнаружить при правильных условиях).