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

Lina Latini 62571.

Lina Latini 62571.
Август 2015

1800 грн


Porsche 9025

Porsche 9025
Август 2015

3000 грн


Ray & Ban 3413.

Ray & Ban 3413.
Август 2015

4400 грн


Baldinini 1457.

Baldinini 1457.
Август 2015

5700 грн


Tony Morgan 2268.

Tony Morgan 2268.
Август 2015

950 грн


Max Mara Liza.

Max Mara Liza.
Август 2015

3000 грн


Ray & Ban 3386.

Ray & Ban 3386.
Август 2015

4400 грн


Porsche 9021

Porsche 9021
Август 2015

3000 грн


Giorgio Armani 8011.

Giorgio Armani 8011.
Август 2015

4000 грн


Helen Rocha 6475

Helen Rocha 6475
Август 2015

2100 грн


Ray & Ban 2140.

Ray & Ban 2140.
Август 2015

4400 грн


Lina Latini 61301

Lina Latini 61301
Июль 2015

1800 грн


Viewpoint 0121

Viewpoint 0121
Июль 2015

1800 грн


Ray & Ban 4181

Ray & Ban 4181
Июль 2015

4400 грн


Silhouette 8664

Silhouette 8664
Июль 2015

6500 грн


Helen Rocha 6477

Helen Rocha 6477
Июль 2015

2100 грн


Versace 4237

Versace 4237
Июль 2015

4000 грн


Megapolis 201

Megapolis 201
Июль 2015

1900 грн


Ray & Ban 3526

Ray & Ban 3526
Июль 2015

4400 грн


Swing 105

Swing 105
Июль 2015

800 грн


Porsche 9031

Porsche 9031
Июль 2015

3000 грн


Viewpoint 0133

Viewpoint 0133
Июль 2015

1800 грн


Guess Marciano 710

Guess Marciano 710
Июль 2015

3500 грн


Givenchy 710

Givenchy 710
Июнь 2015

2300 грн


Porsche 9811

Porsche 9811
Июнь 2015

3000 грн


E.Armani 2003

E.Armani 2003
Июнь 2015

3000 грн


E.Armani 4017

E.Armani 4017
Июнь 2015

3000 грн


Viewpoint 0410

Viewpoint 0410
Июнь 2015

700 грн


Jimmy Choo odette

Jimmy Choo odette
Июнь 2015

5400 грн


TODS 0019

TODS 0019
Июнь 2015

2000 грн