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

Ray Ban 4175

Ray Ban 4175
Февраль 2016

4600 грн


Polaroid 4025

Polaroid 4025
Февраль 2016

2200 грн


Ray Ban 3447

Ray Ban 3447
Февраль 2016

5000 грн


Guess 6851

Guess 6851
Февраль 2016

4100 грн


Helen Rocha 1083

Helen Rocha 1083
Январь 2016

2900 грн


Guess 6848

Guess 6848
Январь 2016

4100 грн


Guess 7429

Guess 7429
Январь 2016

4500 грн


Polaroid 6002

Polaroid 6002
Январь 2016

2000 грн


Polaroid 6010

Polaroid 6010
Январь 2016

2000 грн


Polaroid 8408

Polaroid 8408
Январь 2016

1800 грн


Polaroid 8419

Polaroid 8419
Январь 2016

1800 грн


Polaroid 1016

Polaroid 1016
Январь 2016

1800 грн


Polaroid 5010

Polaroid 5010
Январь 2016

1800 грн


Iceberg 134

Iceberg 134
Январь 2016

2800 грн


Andy Wolf 5042

Andy Wolf 5042
Январь 2016

7830 грн


La Stella 528

La Stella 528
Январь 2016

1500 грн


Lina Latini 61303

Lina Latini 61303
Декабрь 2015

1900 грн


Twist 1076

Twist 1076
Декабрь 2015

700 грн


La Stella 537

La Stella 537
Декабрь 2015

1500 грн


GF Ferre 346

GF Ferre 346
Декабрь 2015

2800 грн


Andy Wolf 5050

Andy Wolf 5050
Декабрь 2015

7830 грн


Polaroid 4023

Polaroid 4023
Декабрь 2015

2000 грн


Viewpoint 0112

Viewpoint 0112
Декабрь 2015

1800 грн


Polaroid 6003

Polaroid 6003
Декабрь 2015

2000 грн


Marc Jacobs 287

Marc Jacobs 287
Декабрь 2015

2500 грн


Lightec 7132

Lightec 7132
Декабрь 2015

4000 грн


Solano 20117

Solano 20117
Декабрь 2015

750 грн


Provision 8410

Provision 8410
Декабрь 2015

750 грн


Lina Latini 68001

Lina Latini 68001
Ноябрь 2015

1800 грн


Solano 20191

Solano 20191
Ноябрь 2015

750 грн