Что случится если отсканировать зеркало

Что будет, если отсканировать зеркало?

Сегодня Интернет успешно заменил собой некогда знаменитый киножурнал «Хочу все знать». Так, оказывается, что многие люди через глобальную паутину стремятся найти ответ на вопрос: что будет, если отсканировать зеркало?

На данную тему в Интернете можно найти много рассуждений. В целом рассуждения теоретиков сводятся к тому, что при сканировании зеркала в итоге должно получиться засвеченное изображение молочно-белого цвета. «Специалисты» объясняют это тем, что большой коэффициент отражения, присутствующий во всем диапазоне видимого спектра, а также огромная выдержка не позволят получить другой результат.

Однако ряд «юных физиков» считает, что при сканировании зеркала получится просто черное изображение. А так как информация в сети самая противоречивая, то мы решили лично проверить, что же будет, если отсканировать зеркальную поверхность.

Итак, сканируем…

Для проведения эксперимента мы взяли обычное зеркало, его прямоугольная форма оформлена в белую пластмассовую рамку. Далее мы использовали планшетный сканер Epson с разрешением 300 dpi, и с его помощью провели сканирование.

Перед вами изображение отсканированного зеркала. Мы использовали настройки изображения «Серый 16 бит». В результате эксперимента на листе можно отчетливо увидеть белую рамку, а также серые блики, которые присутствуют на зеркальной поверхности.

Но на этом мы свою познавательную деятельность не остановили. А стали сканировать зеркало с настройками «Цветной 24 бита». Результат получился более красивым. На изображении видны приятные оттенки серо-голубого цвета.

Но и на этом полет нашей творческой мысли останавливать мы не собирались. Для продолжения эксперимента мы взяли зеркало круглой формы и отсканировали его в цвете, используя разрешение 300 dpi. На полученной фотографии можно увидеть радужные блики, которые на поверхности прямоугольного зеркала при тех же настройках почему-то не появились.

Истина проверятся практикой

Итак, чего же мы достигли? Во-первых, результаты экспериментов полностью опровергли теоретические выкладки начинающих физиков: белого цвета при сканировании зеркала вообще не наблюдается. Во-вторых, получаемое при сканировании изображение зависит от настраиваемого в функциях сканера «типа изображения».

Если у вас еще остались сомнения, в том, что будет, если отсканировать зеркало, то, вооружившись сканером и любой зеркальной поверхностью, вы можете с воодушевлением взяться за дело. Тем более, что много времени оно у вас не займет. Только обратите внимание, чтобы эксперимент ваш прошел аккуратно, постарайтесь не поцарапать стекло сканера рамкой зеркала.

Что будет, если отсканировать зеркало

При сканировании зеркала, конечно, не произойдет ничего страшного: сканер не сломается, а зеркало останется целым. Но изображение, которое в итоге получится может оказаться совсем не тем, что вы ожидали.

Сложно представить для чего в действительности может понадобиться сканированное изображение зеркала. Поэтому, скорее всего, теми, кто задает подобные вопросы в интернете движет только любопытство. Проверить это самостоятельно не составит большого труда, да и времени много не займет. Однако если под рукой все же нет сканера, то ответ вы узнаете из этой статьи.

Как вы можете видеть на рисунке ниже, сканированное зеркало представляет собой просто темную область. Причем если на поверхности есть какие-либо дефекты, то они проявятся и на изображении. Такой результат вряд ли кого-то удивит: следуя логике, ожидаешь, что изображение будет либо засвеченным, либо затемненным.

Но почему происходит именно так?
Для этого нужно немного разобраться в процессе работы сканера. Если говорить проще, то принцип здесь — отражение света. Если говорить проще, то свет, отраженный от сканируемой поверхности, проецируется на светочувствительные элементы. По интенсивности отраженного света определяется, какой цвет соответствует каждой точке изображения. Цветное изображение при этом получается за счет работы цветофильтров. Всего их три: красный, зеленый и синий, что соответствует цветовой схеме RGB. При смешении этих цветов можно получить любой оттенок. То есть, итоговый цвет определяется в зависимости от того, сколько красного, зеленого и синего цвета отразилось от поверхности.

Каретка сканера с источником света постепенно, миллиметр за миллиметром проходит все участки сканируемой поверхности. Чем выше желаемое разрешение итогового файла, тем дольше будет происходить процесс сканирования, но изображение будет качественнее.

Так что же происходит при сканировании зеркала? На самом деле в нем отражается дно сканера с внутренней стороны. Сенсор захватывает это отражение и так как внутренняя поверхность устройства черного цвета, получается такой же результат.

Кроме того, определенные искажения может давать оптика. Так как фокус должен быть на сканируемой поверхности, а не на отражении внутренней стенки сканера, которая видна в зеркале. Из-за этого итоговое изображение может выглядеть размытым.

Это тоже интересно:

• Что будет, если сбросить BIOS
• Что будет, если зажать Shift и выключить ПК с Windows 10
• Какие товары начали «сливать» на AliExpress со скидками (список)

Что будет, если отсканировать зеркало? ⁠ ⁠

Какая картинка выйдет, если положить зеркало на сканер? Вопрос из серии «что будет, если засунуть лампочку в рот»?

Как устроен сканер?

В современных сканерах используется множество различных технологий, но строятся они, в общем и целом, по одному и тому же конструктивному принципу, который показан на нижеприведенной картинке.

Вот как примерно устроен сканер изнутри:

Существует также вариант с тремя зеркалами:

Количество зеркал нам не особо важно, так как сканирование выполняется по одному и тому же общему принципу.

Как происходит сканирование?

С помощью первой схемы из предыдущего раздела (сканер с двумя зеркалами) разберемся, как осуществляется сканирование документа. Этапы процесса обозначены на схеме цифрами в фиолетовых кружках.

Когда мы кладем документ на сканер и запускаем сканирование, происходит примерно следующее:

Движущийся источник света (1) просвечивает документ через стеклянную подложку. В процессе подсвечивания источник последовательно проезжает вдоль всего документа.

Подсвеченный документ отражается в движущемся зеркале (2), которое едет вслед за источником света с той же скоростью.

Отражение с движущегося зеркала подхватывается неподвижным зеркалом (3), закрепленным на противоположной части сканера.

Изображение с неподвижного зеркала считывается матрицей прибора с зарядовой связью (ПЗС- или CCD-матрицей) и передается на компьютер (4). Так мы получаем и сохраняем скан-копию документа.

Матрица прибора с зарядовой связью — важнейшая микросхема в сканере

Что происходит, если сканировать зеркало?

Теперь заменим бумажный документ в нашей схеме на зеркало и попробуем его отсканировать.

Вот что начнет происходить внутри сканера, если сделать это:

1.В лежащем на сканере зеркале отразится нижняя часть корпуса сканера.

2.Отражение нижней части корпуса сканера из зеркала подсветится и подхватится движущимся зеркалом.

3.Отражение с движущегося зеркала подхватится неподвижным зеркалом.

ПЗС-матрица считает изображение и передаст на компьютер.

4.Таким образом, отсканировав зеркало, мы получим изображение нижней крышки сканера.

В зависимости от того, какого цвета крышка, выходная картинка будет такого же цвета, например, синего, белого, серого. В нашем примере получилось загадочное черное зеркало.

Сканер также захватит форму зеркала и, возможно, царапинки и пылинки на нем.

Так что же все-таки выйдет?

Положив зеркало на сканер и запустив сканирование, на выходе мы получим черное зеркало. Звучит загадочно, а смотрится странно.

Собственно, результат будет выглядеть примерно вот таким образом:

Как мы видим, итоговая картинка, мягко говоря, не очень похожа на зеркало.

Примечание от физиков

В современных сканерах также могут присутствовать оптические фокусные элементы, которые помогают четко захватить изображение букв или линий на бумажном листе.

Поэтому, если положить на сканер зеркало, выходное изображение еще и может получиться достаточно размытым. Это произойдет потому, что фокусной оптике не на чем будет сфокусироваться.

Впрочем, если на зеркале есть царапины, пылинки, волоски, на выходе получится их четкое изображение на размытом фоне цвета нижней части корпуса сканера.

Поддержать
5 лет назад
Последний раз с таким интересом читал разбор ситуации «что будет если бросить лом в унитаз поезда».
раскрыть ветку
5 лет назад

Когда работал «эникейщиком по вызову», с напарником прокладывали сеть в одной конторе. Решили проверить, что будет, если отсканировать зеркало. Взяли большое настенное зеркало, которое как раз висело рядом с МФУ Canon MF4118, сняли крышку сканера, водрузили на копир это зеркало, и получили чёрный лист и разочарование

раскрыть ветку
5 лет назад

*ушел сканировать зеркало

раскрыть ветку
5 лет назад

Главное при этом не вызвать демонов.

5 лет назад
Откуда на второй схеме где сканируется зеркало берётся луч света слева (ДО источника света)?
раскрыть ветку
Похожие посты
2 месяца назад

Изготовление параболического зеркала для приготовления еды⁠ ⁠

Поддержать
2 года назад

Как работает зеркало?⁠ ⁠

Мало кто задумывался о том, как работает обычное зеркало. Ну да, в нём можно увидеть своё отражение, а ещё пускать солнечные зайчики, благодаря своей способности отражать свет. Мало кто из людей задумывается о механизмах, благодаря которым «работает» зеркало, и ещё меньше догадываются о том, насколько удивительным может оказаться столь обыденный предмет, если разобраться. Лично для меня эта «кроличья нора» оказалась неожиданно глубокой.

Что такое отражение?

Свет вообще-то отражают почти все материальные объекты в нашем мире (кроме, разве что, чёрных дыр). Мы говорим «я вижу предмет», что означает «на сетчатку моего глаза попал отражённый этим предметом свет». В то же время, не все предметы обладают свойством зеркала. Мы так и разделяем два типа отражений — зеркальное и диффузное (рассеивающее). В чём разница? Это мы проходим ещё в школе, где нам показывают примерно такую картинку:

С объяснением вроде того, что угол падения равен углу отражения, с неровных поверхностей свет отражается под разными углами и рассеивается, зато вот с гладких поверхностей все лучи света отражаются под одним и тем же углом. Это правило вытекает из принципа, который сформулировал ещё Христиан Гюйгенс в конце 17 века, и дополнил Огюстен Френель в начале 19. Каждая точка фронта (поверхности, достигнутой волной) является вторичным (то есть новым) источником сферических волн (принцип Гюйгенса-Френеля).

То же в анимации:

Но почему вот, например, относительно гладкий лист бумаги нам видится белым, а весьма шершавый кусок железосодержащей породы обладает, как мы говорим «характерным металлическим блеском». И почему существуют прозрачные материалы, которые пропускают свет сквозь себя практически без изменений?

Металлический блеск

Опустимся ещё глубже. Предметы состоят из атомов, так, наверное, это «одни атомы отражают, а другие пропускают сквозь себя лучи света»? (Физики, не спешите кидать в меня камни, я исправлюсь, обещаю!). При этом, какие-то лучи будут отражаться от внешних атомов, а какие-то будут проникать между ними и попадать в атомы, лежащие в более глубоких слоях:

При этом, может сложиться так, что лучи света будут отражаться даже внутрь материала. И да, я ещё пока не упоминал волновую природу света. Абсолютно любой материал, без исключения, будь то зеркало, камень или стекло разделит падающий луч света на 2 неравные части — одна часть будет отражена, а вторая будет направлена внутрь материала. При этом, вторая часть может быть как поглощена данным материалом, так и пройти сквозь него практически без изменений.

Для стекла, лишь малая толика света будет отражена, большая же часть пройдёт сквозь него. Для зеркала всё с точностью «до наоборот». То, насколько глубоко в материал проникнет свет, зависит, в основном, от 4 вещей: магнитной проницаемости материала, его диэлектрической проницаемости, частоты падающего излучения и, наиболее важного фактора — удельного электрического сопротивления материала. Так, например, в стекле (электрический изолятор) интенсивность светового пучка упадёт ниже 1% от первоначального примерно через 750 метров. Для серебряной амальгамы (отлично проводящей электрический ток) эта глубина составит всего около 7 нанометров (несколько десятков атомов). Комбинируя данные параметры можно создать и более экзотические материалы (о метаматериалах я писал в этом посте).

Но тогда почему не все изоляторы прозрачны? Есть ещё один фактор, но для этого, надо нырнуть ещё глубже. Вспоминаем, что фотон — это волна, а не мячик, который может отскочить от поверхности. Фотон движется прямолинейно и не может изменить своей траектории относительно геодезических линий пространства(времени). Фотон никуда не отражается. Любой материальный объект (включая зеркало) может лишь поглотить падающий фотон, либо пропустить его сквозь себя.

Так что же происходит на самом деле? Давайте вспомним, как происходит взаимодействие атомов с квантами электромагнитного излучения (подробно разжёвано здесь). Каждый электрон в атоме находится в состоянии, которое можно описать 4 квантовыми числами, а если проще — имеет определённую энергию. Чем больше энергия, тем дальше от ядра она позволяет ему находиться, но есть одно условие — электрон не может находиться на произвольном расстоянии от ядра, как в здании с лифтом — нельзя находиться на этаже 3 ½, можно либо на 3, либо на 4, но не между ними. «Этажи» называются орбиталями и переход с одной на другую осуществляется мгновенно, без каких-либо промежуточных стадий. Если фотон с совершенно определённой энергией встретится с электроном, он будет поглощён, а его энергия позволит электрону подпрыгнуть на этаж выше. Про такой электрон говорят, что он возбуждён. Рано или поздно, возбуждённый атом «успокоится» и вернётся в исходное состояние, а, поскольку для этого необходимо будет отдать энергию, он отдаст её в виде нового фотона, у которого будет точно такая же энергия (частота) как и у поглощённого фотона. Но если энергии фотона будет недостаточно для того, чтобы электрон перескочил на следующую орбиту, то он просто пролетит мимо, а электрон останется на свой орбите. Также электрон останется на орбите и в случае, если фотон имеет слишком большую энергию. Для перехода электрона на другой уровень фотон должен обладать совершенно определенном количеством энергии.

Поглощение и эмиссия фотонов

Определённые материалы прозрачны для определённой частоты излучения (как, например, стекло) из-за того, что энергии фотонов видимого диапазона недостаточно, чтобы возбудить электроны в атомах стекла, поэтому фотоны спокойно проходят сквозь них. При этом, один и тот же материал может быть прозрачным в одном диапазоне и непрозрачным в другом — так, например, стекло очень хорошо поглощает ультрафиолет.

Но данный механизм отвечает лишь за нагрев материала, на который попадает свет, так как перевыпущенный фотон будет, скорее всего, поглощён соседним атомом, через какое-то время, снова перевыпущен, и так дальше. Так светится нагретый металл, например. Исключением из этого правила может быть лишь такие явления как флуоресценция или фосфоресценция, когда интенсивность свечения материала значительно превышает интенсивность теплового излучения.

Флуоресценция уранового стекла в ультрафиолете

Для объяснения физики отражения нам, оказывается, вовсе не нужна квантовая механика, всё объясняется вполне классическим эффектом. Свет является электромагнитной волной, а сам атом имеет два электрических заряда — положительный в ядре и отрицательный в электронах. Что мы знаем о зарядах в магнитном поле? Они движутся под действием силы Лоренца. Атом начинает вибрировать с той же частотой, что и попадающий в него свет. А поскольку вибрация — это движение с ускорением, вспомним, что делает электрический заряд, движущийся с ускорением? Он начинает испускать фотоны. Именно эти фотоны и формируют отражённую электромагнитную волну.

При этом, разумеется, каждому отдельному атому и фотонам, которые ими испускаются, глубоко наплевать на правило «угол падения равен углу отражения». Излучение испускается во всех направлениях сразу. Только согласно принципу Гюйгенса-Френеля мы получаем в зеркале отражённое изображение.

На формирование отражения влияет множество факторов — расстояние между атомами, интервалы времени между поглощением и перевыпуском фотонов, резонансные частоты и многое другое. Чтобы не заморачиваться со всеми этими параметрами, люди объединили их влияние в один параметр — индекс рефракции. Его посчитали для всех известных материалов и занесли в таблицы и теперь при расчётах, связанных с оптическими системами, мы можем просто забыть об атомах и молекулах, достаточно знать лишь тип материала. Разумеется, каждый материал имеет индивидуальные характеристики поглощения и отражения для света разных частот, именно эта особенность материалов отвечает за наше восприятие цвета.

Подводя итог — свет на самом деле не отражается от зеркала. Зеркало поглощает падающий на него свет и испускает новый, точно такой же.

Что будет если отсканировать зеркало

Один из энтузиастов на Gizmodo провел любопытный эксперимент. Его заинтересовало, каким будет результат сканирования зеркала. Первое предположение было о том, что зеркало должно быть полностью засвечено лампой.

Однако результат получился немного другим и изображение зеркала было полностью черным.

Суть явления кроется в механизме работы сканера. Напомним, что при эксперименте использовался сканер Canon такой модели:

Как работает сканер с обычным документом.

1. Лампа подсвечивает лист двигаясь вдоль всего документа

2. Документ отражается в подвижное зеркало, которое перемещается вместе с лампой

3. Подвижное зеркало улавливает картинку и отражает ее в другое, стационарное, зеркало

4. Стационарное зеркало отражает картинку на улавливающую поверхность CCD (charge-coupled device), которая переводит его в цифровой формат

При помещении зеркала, в нем сразу отражается подложка под двигающейся лампой и зеркалом, поэтому зеркала и улавливающая поверхность получают изображение внутренностей сканера, в данном случае черную подложку и, возможно, отпечатки пальцев и царапины на стекле:

Додати коментар Скасувати відповідь

Читайте також