Физика без формул - Александр Леонович

А теперь взглянем на плоскость фанерной двери, окрашенной белой краской. Поверхность двери, конечно же, кажется нам светлой, но согласитесь, что никакого зеркального эффекта нет.

Всмотревшись, а еще лучше поводив пальцем по поверхности фанеры, мы убедимся в ее шероховатости. Значит, падающий на нее свет, разумеется, частично отражается, но — как попало, в разные стороны. Иными словами, свет рассеивается.

Так рассеивают солнечный свет облака, особенно в пасмурную погоду, так рассеивает свет лампы, «смягчая» его, матовый шар. Но почему мы сказали — частично отражается? А надо не забыть о том, что свет может и поглощаться. Для примера скажем о том, что хорошее зеркало даже в ясный жаркий день не нагреется, отразив почти все солнечные лучи. А белая ткань, несмотря на то, что рассеет, отразит в разные стороны многие из падающих на нее лучей, часть из них все же поглотит и немного нагреется. А уж про темную ткань и говорить не приходится.

Разве вам не казалось, что ложка, опущенная в стакан с водой, будто бы переломилась? «Ломаются» и шест, воткнутый в дно реки или озера, и даже наши руки, опущенные в ванну с водой.

Еще один интересный опыт. Положите на дно пустой фарфоровой чашки или эмалированной кружки монетку. Поставьте чашку на стол и сядьте так, чтобы край чашки скрывал монетку от вас. Теперь тихонько подливайте в чашку воду. В какой-то момент монетка начнет «всплывать». Заполнив же чашку водой, вы сможете увидеть ее целиком.

Какова же разгадка этих «фокусов»? Дело, видимо, в том, что лучики, отраженные монеткой, при переходе из воды в воздух преломляются. И, попадая в глаз, создают впечатление, что монетка находится выше, чем на самом деле.

Но давайте подумаем: а если лучи побегут обратно, из воздуха в воду, разве они не пойдут по тому же самому пути? Опыт показывает — да, пойдут. Значит, лучик, падающий из воздуха в воду или стекло, преломится в одну сторону. А вновь выходя в воздух, как в оконном стекле, преломится, на столько же выправив свою траекторию, в другую. Поэтому-то он и пойдет в прежнем направлении.

Случай с кажущимся подъемом предметов в воде и действием плоских прозрачных пластинок объясняется с помощью закона преломления света. Он связывает между собой углы, под которыми лучи света падают на границу прозрачных тел, с углами, под которыми они преломляются.

Лучше всего преломление света можно наблюдать в так называемой призме. Это уже не плоская пластинка из прозрачного вещества, а сделанная в виде клина.

Посмотрите сбоку на острие топора. Вы заметите, что оно имеет клинообразную форму треугольника. Такую же форму будет иметь в сечении, скажем, стеклянная призма. Луч, падающий на одну из ее граней, преломится затем дважды — на входе в стекло и на выходе. Видно, что выходящий луч отклонится от начального направления в сторону третьей грани или, как еще говорят, в сторону основания призмы.

Закон преломления света позволяет точно рассчитать поведение луча в самых разных призмах. Лучи могут отразиться от внутренней поверхности стекла и повернуть назад, поменяться местами или отклониться на какой-то нужный нам угол. Выяснилось, что одни прозрачные вещества преломляют свет сильнее, другие — слабее. Это также учитывается при конструировании оптических приборов с применением призм.

Например, можно построить перископ не с помощью зеркал, а используя призмы. А как вы думаете, что находится внутри полевого бинокля? Ведь глядя через него, мы как бы расставляем глаза. И чтобы лучи света попали в конце концов в них, им внутри бинокля приходится бежать по ломаной линии. А меняют их направление опять же призмы.

Вот еще хорошо знакомый вам пример — катафот, или уголковый отражатель. Его укрепляют сзади на велосипедах или на спицах колеса. Рассмотрите его внимательно, и вы увидите множество маленьких призмочек, отражающих падающий на катафот свет в обратном направлении.

Мы, безусловно, уверены, что вы никогда не занимались таким скверным делом, как выжигание лупой на парковых скамейках. Ведь неприятно, правда, когда деревянные скамьи напоминают выставку малопривлекательных художеств? А вот дома на фанерке или на доске — выжигайте себе, пожалуйста.

Это действительно очень интересный процесс. Отнюдь не всякое стеклышко годится для выжигания. Почему, скажем, для этого берут лупу? А вы посмотрите на нее сбоку. По краям, где она утоньчается, она напоминает треугольную призму. Ага, значит падающие на нее с одной стороны лучи света после преломления будут отклоняться к ее толстой части, к серединке. Вот и получается, что такая лупа, или, как еще ее называют, линза, соберет, сфокусирует лучи. Поэтому-то и можно с ее помощью собрать солнечный свет в маленькое яркое пятнышко, да еще так, что в нем загорится бумага или задымит, обугливаясь, дерево.

Не похоже ли это на действие вогнутого зеркала? Конечно, — причем законы, описывающие ход лучей в линзе и зеркале, будут абсолютно одинаковы.

Но ведь зеркала могут не только собирать, но и рассеивать свет. А линзы? И среди них есть как собирающие, типа лупы, так и рассеивающие. Легко, наверное, догадаться, что у рассеивающих линз серединка будет тоньше, чем ее края. Иногда это различие можно обнаружить на ощупь, например, проводя с двух сторон пальцами по стеклам очков.

Почему говорят «наблюдать невооруженным глазом»? Чем же это его вооружают? Понятное дело, ответите вы, какими-нибудь оптическими устройствами, чтобы лучше что-то разглядеть или как можно дальше увидеть. А что, наш глаз сам по себе не на многое способен?

Конечно же, глаз — весьма совершенное и непростое устройство. Недаром благодаря зрению человек получает больше сведений об окружающем мире, чем с помощью всех остальных чувств, вместе взятых. Однако если отнестись к глазу, как к оптическому прибору, то разобраться с ним будет нам, в общем-то, нетрудно.