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

Tony Morgan 3171

Tony Morgan 3171
Февраль 2018

1200 грн


Tony Morgan 3172

Tony Morgan 3172
Февраль 2018

1200 грн


Tony Morgan 0006

Tony Morgan 0006
Февраль 2018

1200 грн


Tony Morgan 3191

Tony Morgan 3191
Февраль 2018

1200 грн


Tony Morgan 3191

Tony Morgan 3191
Февраль 2018

1200 грн


Optelli 10859

Optelli 10859
Февраль 2018

1100 грн


Optelli 10863

Optelli 10863
Февраль 2018

1100 грн


Megapolis 523

Megapolis 523
Февраль 2018

3100 грн


Optelli 3369

Optelli 3369
Февраль 2018

1100 грн


Mario Rossi 22097

Mario Rossi 22097
Февраль 2018

1500 грн


Baldinini 1766

Baldinini 1766
Январь 2018

6200 грн


Baldinini 1769

Baldinini 1769
Январь 2018

6200 грн


Baldinini 1256

Baldinini 1256
Январь 2018

4500 грн


Osse 11985

Osse 11985
Январь 2018

3100 грн


Mustang 6729

Mustang 6729
Январь 2018

3000 грн


Baldinini 1662

Baldinini 1662
Январь 2018

5000 грн


Baldinini 1580

Baldinini 1580
Январь 2018

5000 грн


Megapolis 930

Megapolis 930
Январь 2018

3200 грн


Baldinini 1665

Baldinini 1665
Январь 2018

5000 грн


Baldinini 1719

Baldinini 1719
Январь 2018

5700 грн


Osse 11499

Osse 11499
Январь 2018

3200 грн


Mustang 6647

Mustang 6647
Январь 2018

3200 грн


Mustang 6633

Mustang 6633
Декабрь 2017

3200 грн


Mustang 6714

Mustang 6714
Декабрь 2017

3200 грн


Maxim & Co 16581

Maxim & Co 16581
Декабрь 2017

1300 грн


Mario Rossi 02355

Mario Rossi 02355
Декабрь 2017

1500 грн


La Stella 810

La Stella 810
Декабрь 2017

1800 грн


La Stella 802

La Stella 802
Декабрь 2017

1800 грн


La Stella 807

La Stella 807
Декабрь 2017

1800 грн


La Stella 801

La Stella 801
Декабрь 2017

1800 грн