Новый физический фейерверк

ОТВЕТ • Светоотражатели бывают двух типов: сферические и уголковые. Световой луч, прошедший внутрь сферы, преломляется, доходит до противоположной внутренней поверхности сферы и отражается из нее. Затем луч света еще раз преломляется, покидает сферу и уходит обратно в направлении источника света. Когда луч попадает в угол, образованный перпендикулярными плоскостями, он дважды или трижды отражается от внутренних поверхностей, а затем уходит обратно в направлении источника. В идеальных светоотражателях обоих типов отраженный свет возвращается точно к источнику. Светоотражатель, закрепленный на спине любителя бега трусцой, неидеален. Поэтому отраженный от него свет слегка рассеивается, но все же водитель машины его видит.

Если держать пластинку из светоотражателей напротив своего лица, отражения в ней вы не увидите. Дело в том, что в этом случае до глаз доходят только те лучи, которые от них же исходили. Лучи, исходившие от носа, вернутся к носу, но носом вы их не увидите.

Совокупность светоотражателей устраняет искажения изображения, поскольку на обратном пути к источнику лучи света проходят именно те области, где произошло их искажение на пути к такому зеркалу. Например, если падающий луч отклоняется влево, отклонение отраженного луча поменяется на обратное, то есть он отклонится вправо. Поэтому луч, возвращающийся к источнику, параллелен испущенному источником лучу. Такое «снятие» искажений происходит даже в том случае, когда эти искажения обусловлены турбулентностью пламени. Дело в том, что свет возвращается к месту, где горит огонь, быстрее, чем пламя меняется в результате турбулентности.

6.71. Короткая история. Как в темноте приземлиться в тылу врага

Во время Второй мировой войны британское отделение Управления стратегических служб США[74] столкнулось со сложной задачей: маленьким самолетам необходимо было приземляться в тылу врага ночью, в полной темноте. Чтобы сделать это незаметно, расчищали небольшой участок земли, служивший короткой взлетно-посадочной полосой, а ее границы отмечали небольшими светоотражателями. Эти светоотражатели представляли собой три зеркала, подогнанные друг к другу так, чтобы образовался угол куба. «Летчики надевали на лоб фонарик, и, хотя его свет был таким слабым, что с земли его заметить было трудно, отраженного от зеркал света было достаточно, чтобы летчик видел контуры взлетной полосы». (Письмо, Г. Б. Клэй, 1986 г.)

6.72. Одностороннее зеркало

Как зеркало может пропускать свет только в одном направлении?

ОТВЕТ • Одностороннее зеркало — это обычное зеркало, у которого просто нет задника (им, например, может служить лист картона). С какой бы стороны ни падал на поверхность такого зеркала свет, он почти весь отражается, а небольшая часть проходит стекло насквозь. Иллюзия прохождения света только в одну сторону достигается за счет того, что комната с одной стороны от зеркала светлая, а с другой ее стороны она освещена слабо. В хорошо освещенной комнате отражение от зеркала настолько яркое, что маскирует слабый свет, прошедший через зеркало из полутемной комнаты. В темной комнате ее отражение в таком зеркале слишком тусклое, и его не видно на фоне яркого света, прошедшего через зеркало со стороны освещенной комнаты. Ночью из хорошо освещенной комнаты плохо видно, что происходит на улице, — из-за отражения от стекол света, падающего на них из комнаты. Но если потушить свет в комнате, улица делается виднее.

6.73. Зеркало заднего вида

Как, поворачивая зеркало заднего вида, водитель изменяет яркость изображения?

ОТВЕТ • Зеркало заднего вида представляет собой клин из стекла с отражающим покрытием на стороне, противоположной относительно водителя. Днем зеркало ориентируют так, чтобы идущий сзади свет попадал внутрь клина и отражался от этого покрытия в направлении водителя, что позволяет ему видеть яркое отражение того, что происходит позади машины (рис. 6.26a). Меняя положение зеркала для поездки ночью, водитель так разворачивает основание клина по направлению к задней части машины, чтобы отраженные от зеркальной поверхности лучи уходили в потолок машины, а в его поле зрения попадал свет, отраженный от переднего края клина (рис. 6.26б). Хотя изображение, получающееся при отражении от этой поверхности, тусклое, привыкшие к темноте глаза водителя различают его хорошо.

Рис. 6.26 / Задача 6.73. В зеркале заднего вида для дневного обзора используется яркое отражение от его дальней зеркальной поверхности (a); а ночью для обзора достаточно тусклого отражения от ближней к водителю слабо отражающей поверхности зеркала (б).

6.74. Зеркало бокового обзора