Занимательная физика.

Занимательная физика.

 

 

Многими забытая, но не теряющая своей актуальности книга Якова Перельмана «Занимательная физика» легким, доступным языком расскажет о том, как устроен мир, даже людям с гуманитарным складом ума.

В контексте сайта предлагаются к прочтению избранные главы про оптику:

Может ли невидимый видеть?

Если бы Уэллс задал себе этот вопрос прежде, чем написать роман, изумительная история «Невидимки» никогда не была бы написана… В самом деле, в этом пункте разрушается вся иллюзия могущества невидимого человека. Невидимый должен быть слеп! Отчего герой романа невидим? Оттого, что все части его тела — в том числе и глаза — сделались прозрачными, и притом показатель их преломления равен показателю преломления воздуха.

Вспомним, в чем состоит роль глаза: его хрусталик, стекловидная влага и другие части преломляют лучи света так, что на сетчатой оболочке получается изображение внешних предметов. Но если преломляемость глаза и воздуха одинакова, то тем самым устраняется единственная причина, вызывающая преломление: переходя из одной среды в другую равной преломляемости, лучи не меняют своего направления, а потому и не могут собираться в одну точку. Лучи будут проходить через глаза невидимого человека совершенно беспрепятственно, не преломляясь и не задерживаясь в них, ввиду отсутствия пигмента, следовательно, они не могут вызвать в его сознании никакого образа.
 
Итак, невидимый человек не может ничего видеть. Все его преимущества оказываются для него бесполезными. Грозный претендент на власть бродил бы ощупью, прося милостыню, которой никто не мог бы ему подать, так как проситель невидим. Вместо могущественнейшего из смертных перед нами был бы беспомощный калека, обреченный на жалкое существование…
 
Итак, в поисках «шапки-невидимки» бесполезно идти по пути, указываемому Уэллсом, — этот путь, даже при полном успехе поисков, не может привести к цели.
 
Человеческий глаз под водой
 
Вообразите, что вам дана возможность оставаться под водой сколь угодно долго и что вы при этом держите глаза открытыми. Могли бы вы там видеть? Казалось бы, раз вода прозрачна, ничто не должно мешать видеть под водой так же хорошо, как и в воздухе. Вспомните, однако, о слепоте «невидимого человека», который не в состоянии видеть потому, что показатели преломления его глаза и воздуха одинаковы. Под водой мы находимся приблизительно в тех же условиях, как и «невидимка» в воздухе. Обратимся к цифрам, — дело станет яснее. Показатель преломления воды — 1,34. А вот показатели преломления прозрачных сред человеческого глаза:
 
Роговой оболочки и стекловидного тела 1,34
Хрусталика 1,43
Водянистой влаги 1,34
 
Вы видите, что преломляющая способность хрусталика всего на 0,1 сильнее, чем у воды, у остальных же частей нашего глаза она одинакова с преломляемостью воды. Поэтому под водой фокус лучей получается в глазу человека далеко позади сетчатой оболочки; следовательно, на самой сетчатке изображение должно вырисовываться смутно, различить что-либо можно лишь с трудом. Только очень близорукие люди видят под водой более или менее нормально. Если хотите наглядно представить себе, как должны рисоваться нам вещи под водой, наденьте очки с сильно рассеивающими (двояковогнутыми) стеклами; тогда фокус лучей, преломляющихся в глазу, отодвинется далеко за сетчатку, и окружающее предстанет перед вами в неясных, туманных образах.
 
Не может ли человек под водой помочь своему зрению, пользуясь сильно преломляющими стеклами?
 
Обыкновенные стекла, употребляемые для очков, здесь мало пригодны: показатель преломления простого стекла 1,5, т. е. лишь немногим больше, чем у воды (1,34); такие очки будут преломлять под водой очень слабо. Нужны стекла особого сорта, отличающиеся чрезвычайно сильной преломляющей способностью (так называемый «тяжелый флинтглас» имеет показатель преломления, почти равный двум). С такими очками мы могли бы более или менее отчетливо видеть под водой...
 
Как видят водолазы?
 
Многие, вероятно, спросят: как же могут водолазы, работающие в своих скафандрах, видеть что-либо под водой, если глаза наши в воде почти не преломляют лучей света? Ведь водолазные шлемы всегда снабжаются плоскими, а не выпуклыми стеклами… Далее, могли ли пассажиры жюль-вернова «Наутилуса» любоваться через окно своей подводной каюты ландшафтом подводного мира?
 
Перед нами новый вопрос, на который, впрочем, нетрудно ответить. Ответ станет ясен, если принять во внимание, что, когда мы находимся под водой без водолазного костюма, вода непосредственно прилегает к нашему глазу; в водолазном же шлеме (или в каюте «Наутилуса») глаз отделен от воды слоем воздуха (и стекла). Это существенно меняет все дело. Лучи света, выходя из воды и пройдя через стекло, попадают сначала в воздух и лишь отсюда проникают в глаз. Падая из воды на плоскопараллельное стекло под каким-либо углом, лучи, по законам оптики, выходят из стекла, не меняя направления; но далее, при переходе из воздуха в глаз, лучи, конечно, преломляются, — и глаз при этих условиях действует совершенно так же, как и на суше. В этом и кроется разгадка смутившего нас противоречия. Лучшая иллюстрация ее — это то, что мы вполне хорошо видим рыб, плавающих в аквариуме.
 
Почему в темноте все кошки серы?
 
Физик сказал бы: «в темноте все кошки черны», потому что при отсутствии освещения никакие предметы не видны вовсе. Но поговорка имеет в виду не полный мрак, а темноту в обиходном смысле слова, т. е. весьма слабое освещение. Совсем точно поговорка звучит так: ночью все кошки серы. Первоначальный, непереносный смысл поговорки тот, что при недостаточном освещении глаз наш перестает различать окраску — каждая поверхность кажется серой.
 
Верно ли это? Действительно ли в полутьме и красный флаг и зеленая листва представляются одинаково серыми? Легко убедиться в правильности этого утверждения. Кто в сумерки приглядывался к окраске предметов, тот замечал, конечно, что цветовые различия стираются и все вещи кажутся более или менее темно-серыми: и красное одеяло, и синие обои, и фиолетовые цветы, и зеленые листья.
 
«Сквозь опущенные шторы, — читаем мы у Чехова („Письмо“), — сюда не проникали солнечные лучи, было сумеречно, так что все розы в большом букете казались одного цвета».
 
Точные физические опыты вполне подтверждают это наблюдение. Если окрашенную поверхность освещать слабым белым светом (или белую поверхность — слабым окрашенным светом), постепенно усиливая освещение, то глаз сначала видит просто серый цвет, без какого-либо цветового оттенка. И лишь когда освещение усиливается до определенной степени, глаз начинает замечать, что поверхность окрашена. Эта степень освещения называется «низшим порогом цветового ощущения».
 
Итак, буквальный и вполне правильный смысл поговорки (существующей на многих языках) тот, что ниже порога цветового ощущения все предметы кажутся серыми.
 
Обнаружено, что существует и высший порог цветового ощущения. При чрезвычайно ярком освещении глаз снова перестает различать цветовые оттенки: все окрашенные поверхности одинаково кажутся белыми.
 

 

Поделиться ссылочкой:

Рассказать в ЖЖ

Новые поступления

Mario Rossi MS01-231

Mario Rossi MS01-231
Апрель 2014

750 грн


Just Cavalli JC533

Just Cavalli JC533
Апрель 2014

1800 грн


Jimmy Choo Juliet

Jimmy Choo Juliet
Апрель 2014

2700 грн


Mario Rossi MS01-249

Mario Rossi MS01-249
Апрель 2014

750 грн


Ray Ban RB 4171

Ray Ban RB 4171
Март 2014

1800 грн


Ray Ban RB 4195

Ray Ban RB 4195
Март 2014

2800 грн


Ray Ban RB 2140

Ray Ban RB 2140
Март 2014

2300 грн


Diesel DL 5071

Diesel DL 5071
Март 2014

1800 грн


Ray Ban RB 5310

Ray Ban RB 5310
Март 2014

2000 грн


Helen Rocha HL 6463

Helen Rocha HL 6463
Март 2014

1100 грн


Casta 095-c-032

Casta 095-c-032
Март 2014

500 грн


Casta 105-c-032

Casta 105-c-032
Март 2014

500 грн


Diesel DL 0076

Diesel DL 0076
Март 2014

2100 грн


Sting VS4850

Sting VS4850
Февраль 2014

2000 грн


Lina Latini CE62009

Lina Latini CE62009
Февраль 2014

800 грн


Guess GU1763

Guess GU1763
Февраль 2014

1500 грн


Koali Tulipe 7353K

Koali Tulipe 7353K
Февраль 2014

2000 грн


Koali Tulipe 7347K

Koali Tulipe 7347K
Февраль 2014

2000 грн


Koali Quetzal 7251K

Koali Quetzal 7251K
Февраль 2014

2000 грн


Koali Quetzal 7246K

Koali Quetzal 7246K
Февраль 2014

2000 грн


Koali Nepenthes 7125K

Koali Nepenthes 7125K
Февраль 2014

2000 грн


Koali Nepenthes 7123K

Koali Nepenthes 7123K
Январь 2014

2000 грн


Koali Nepenthes 7258K

Koali Nepenthes 7258K
Январь 2014

2000 грн


Koali Nepenthes TM

Koali Nepenthes TM
Январь 2014

2000 грн


Koali Nepenthes MR

Koali Nepenthes MR
Январь 2014

2000 грн


Koali Nepenthes NW

Koali Nepenthes NW
Январь 2014

2000 грн


Koali Lotus

Koali Lotus
Январь 2014

2000 грн


Koali Discus

Koali Discus
Январь 2014

2000 грн


Koali Corail NN

Koali Corail NN
Январь 2014

2000 грн


Koali Corail RR

Koali Corail RR
Январь 2014

2000 грн