Miksi kahvikuppiin muodostuu auringonvalossa aina "peppukuvio"?

Kuvassa näkyvä kuvio syntyy, kun valo heijastuu kahvikupin reunasta juoman pintaan. Valo koostuu lukuisista yksittäisistä valonsäteistä, jotka kulkevat vierekkäin lähes yhdensuuntaisina toisiinsa nähden. Kahvikupin kaarevuuden vuoksi vierekkäiset valonsäteet osuvat kupin reunaan eri kulmissa. Tämä kulma määrittää suunnan, johon valonsäde heijastuu. Siksi heijastunut valo hajautuu moneen suuntaan.

Kun valonsäteet risteävät keskenään, muodostuu polttopiste. Mitä useampi säde risteää samassa kohdassa, sen kirkkaammalta piste näyttää. Geometrian takia mukin heijastuksista syntyneet polttopisteet muodostavat kaarevan kuvion. Mukin reuna on symmetrinen ympyrä, jonka takia polttopistekaaria muodostuu kaksi toistensa peilikuviksi. Kaaret risteävät muodostaen kuvassa näkyvän "peppukuvion". Ilmiön voi huomata myös sisävalaistuksessa, jos valo sattuu osumaan sopivasti mukiin.

Voit löytää yksityiskohtaisemman ja matemaattisesti esitetyn selityksen englanniksi täältä:

Dominika Vasilkova: Cardioids in coffee cups. Chalkdust magazine, Issue 06 (2017). https://chalkdustmagazine.com/features/cardioids-coffee-cups/