Новый физический фейерверк

ОТВЕТ • Получив конверт, я незаметно слегка промасливаю его. В обычных условиях свет в конверт не проникает. Он рассеивается на древесных волокнах и наполнителе, из которых состоит бумага. Количество рассеянного света можно определить по показателю преломления, определяющему скорость распространения света в веществе и изменение направления луча света при переходе из среды в среду. В бумаге есть включения, заполненные воздухом с показателем преломления, близким к единице, а показатели преломления волокон около 1,5. Благодаря большой разнице показателей преломления свет сильно рассеивается на всех поверхностях, ограничивающих воздушные включения.

Когда бумага впитывает жирную смазку с промежуточным показателем преломления, количество рассеянного света уменьшается. Теперь показатель преломления не меняется существенно на границах между воздухом и жиром или между жиром и волокнами и наполнителем. Поскольку свет рассеивается не так сильно, он проникает в конверт и освещает слово, написанное на бумаге чернилами или карандашом. Темные линии в основном поглощают свет, тогда как окружающая их бумага рассеивает обратно часть попавшего внутрь света через пропитанный жиром конверт. Я вижу рассеянный свет и могу различить темные линии (а значит, и слово) по контрасту со светлым окружением.

6.87. Короткая история. Глотание шпаги и эзофагоскопия

Сегодня эзофагоскопия — рутинная процедура для обследования состояния слизистой оболочки пищевода, при которой прибор для визуального наблюдения — эзофагоскоп — вводится в пищевод пациента через рот. Устройство изогнуто, что позволяет повернуть его и пройти из полости рта в пищевод. Одним из элементов эзофагоскопа является световод, передающий свет к концу прибора и освещающий пищевод. Другой элемент передает изображение освещенной полости пищевода обратно на устройство, обеспечивающее его вывод на монитор. Врач может манипулировать эзофагоскопом, меняя освещенные участки пищевода. Этот прибор используется для выявления симптомов рака или язвы, а иногда с его помощью ищут проглоченные пакеты с наркотиками, которые таким способом нелегально перевозят.

Сейчас методы эзофагоскопического исследования хорошо разработаны, но начиналось все несколько странно. В примитивном эндоскопе для исследования нижних отделов толстой кишки использовалась прямая трубка, а в качестве источника света — свеча[78]. Прямая трубка входила в состав и первых эзофагоскопов, однако она была слишком короткой и не достигала желудка. Однако врач, начавший первым работать с эзофагоскопами, нашел способ удлинить трубку. Он привлек к работе фокусника, демонстрировавшего цирковой трюк «глотание шпаги». Исполнители этого трюка умеют, откинув голову назад и расслабив мускулы вдоль пищевода, выпрямить пищевод — канал, соединяющий глотку с желудком. Введя в выпрямленный пищевод трубку и направив свет в ее свободный конец, врач увидел полость пищевода, положив начало современной эзофагоскопии.

6.88. Оптика дверцы душевой кабинки

Если держать полоску прозрачной пластиковой ленты непосредственно над напечатанным текстом, он хорошо виден. Но почему, если подвинуть ленту к себе так, что расстояние до текста будет больше чем полсантиметра, текст уже не виден? Почему принимающего душ человека можно четко разглядеть через покрытую ледяным узором (рельефную) дверцу кабинки, только если он стоит к ней очень близко (рис. 6.32a)?

Рис. 6.32 / Задача 6.88. a) Купающийся человек виден, только если он стоит рядом с покрытой ледяным узором дверцей кабинки. б) Рассеяние света на неоднородностях.

В некоторых музеях изобразительных искусств при демонстрации картин используется аналогичный оптический эффект. Картины предохраняет стекло или прозрачный пластик, но, если это простое оконное стекло, разглядеть картину трудно из-за мешающих отражений в стекле выставочного зала. Чтобы не отвлекать внимание посетителей музея, стекло делают слегка шероховатым. Почему шероховатость скрывает отражения зала, не искажая изображение на картине?

ОТВЕТ • Если смотреть, например, на каплю через обычное оконное стекло, глаз воспринимает какую-то часть исходящих от капли световых лучей, а мозг интерпретирует их, автоматически продолжая эти лучи обратно и создавая образ капли. Мы видим ясный и четкий образ капли, поскольку воспринимаем лучи, исходящие из очень маленькой области на стекле вдоль линии взора — условной линии, соединяющей точку фиксации взгляда со зрачком.