Читаем Солнечный луч полностью

Все, что говорится в этом разделе, имеет прямое отношение не только к видимому свету, но и к его невидимым соседям по спектру электромагнитных волн — законы геометрической и физической оптики одинаковы для всего спектра.

Первые, самые простые представления о свете возникли у людей в результате наблюдения. Любой источник света — пламя костра, свечи или свет фонаря — дает тень. Чем ближе к источнику света непрозрачный предмет, тем больше размер его тени, очертания которой всегда совпадают с контуром предмета. Такого рода наблюдения позволили сформулировать закон прямолинейного распространения света в однородной сфере (в данном случае — в воздухе).

Находя блестящие кристаллы минералов, научившись полировать металлы, люди обратили внимание на отражение света, образование так называемых солнечных «зайчиков». В III в. до н. э. великий геометр Древней Греции Эвклид в своей книге «Оптика» так описал закон отражения света: независимо от характера отражающей поверхности, природы и силы света, угол, под которым луч отражается от зеркала, равен углу падения луча.

Если на пути луча оказывается предмет с плоской гладкой поверхностью, то отраженный луч, изменив направление, останется тем же пучком света. Если поверхность, с которой встретился поток лучей, сферическая вогнутая (т. е. близкая к внутренней поверхности шара), то отраженные от нее лучи соберутся в одной точке, соответствующей центру шара,— фокусе. Наоборот, если поверхность предмета близка к наружной поверхности шара, то отраженные от нее лучи будут двигаться расходящимся пучком (как если бы они исходили опять-таки из центра шара). Во всех этих случаях мы имели дело с отражением. Но если освещенный Солнцем предмет имеет неправильную, шероховатую поверхность (что и бывает чаще всего), то к каждой точке этой поверхности падающие лучи подойдут под разным углом. Соответственно и отразятся эти лучи под такими же углами. Этот вид отражения света носит название рассеяния.

Какая-то часть рассеянных лучей попадет в наш глаз, и это будет означать, что мы увидели предмет, от поверхности которого эти лучи отразились. Правда, каждый из нас неоднократно видел своими глазами даже не отраженный, а падающий мимо луч света. Солнечный луч, прошедший сквозь окно, или луч киноаппарата в темном зале виден потому, что он проходит не через идеальную среду, а сквозь воздух. Мириады пылинок, танцующих в нем, рассеивают часть света, и какая-то доля рассеянных лучей попадает в наш глаз и дает нам право утверждать, что мы видим проходящий мимо луч. Но если пучок света проходит через прозрачную камеру, воздух которой освобожден от пылинок, то мы увидим его только перед вхождением в камеру и после выхода. Внутри же он невидим.

Наблюдая прохождение солнечных лучей из воздуха в спокойную и прозрачную воду, рассматривая предметы в воздухе и под водой, люди познакомились с явлением преломления света на границе двух прозрачных сред. Опустите в стакан с водой чайную ложку. Вам покажется, что ложка сломана, искривлена и что излом совпадает с поверхностью воды. Когда же ложка вынута из воды, вы убедитесь в своей ошибке. Видимость излома на границе двух сред объясняется тем, что лучи, отраженные от подводной части предмета, выходя в воздух, изменяют свое направление, преломляются, а лучи, отраженные от надводной части, не испытывают такого преломления.

Луч Солнца, входящий в комнату через оконное стекло, изменяет свое первоначальное направление дважды. Сначала он преломляется на границе воздух — стекло, в толще стекла идет под углом к своей прежней траектории и, наконец, на границе стекло — воздух подвергается обратному преломлению. В итоге этого двойного поворота луч лишь несколько смещается (разумеется, если стекло не слишком толстое, и обе грани, поверхности его параллельны), не меняя первоначального направления. Поэтому сквозь стекло мы видим предметы там, где они находятся на самом деле.

Зато попытка оценить на глаз глубину реки или озера, расстояние до дна обычно дает ошибочные результаты. Толщина прозрачного слоя здесь несравненно больше, и соответственно больше кажущееся смещение предметов, расположенных на дне. Для глаза, смотрящего прямо вниз, ошибка составляет примерно четверть действительного расстояния: дно кажется нам ближе, чем в действительности.

В силу преломления солнечных лучей в атмосфере мы видим восход светила несколько раньше, а заход — чуть позже, чем это имеет место в действительности. Когда мы видим, что нижний край Солнца коснулся горизонта, на самом деле оно уже зашло.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Физика для всех. Движение. Теплота
Физика для всех. Движение. Теплота

Авторы этой книги – лауреат Ленинской и Нобелевской премий академик Л.Д. Ландау и профессор А.И. Китайгородский – в доступной форме излагают начала общего курса физики. Примечательно, что вопросы атомного строения вещества, теория лунных приливов, теория ударных волн, теория жидкого гелия и другие подобные вопросы изложены вместе с классическими разделами механики и теплоты. Подобная тесная связь актуальных проблем физики с ее классическими понятиями, их взаимная обусловленность и неизбежные противоречия, выводящие за рамки классических понятий, – все это составляет сущность современного подхода к изучению физики. Новое, свежее изложение делает книгу полезной для самого широкого круга читателей.

Александр Исаакович Китайгородский , Лев Давидович Ландау

Научная литература / Физика / Технические науки / Учебники / Образование и наука
Память. Пронзительные откровения о том, как мы запоминаем и почему забываем
Память. Пронзительные откровения о том, как мы запоминаем и почему забываем

Эта книга предлагает по-новому взглянуть на одного из самых верных друзей и одновременно самого давнего из заклятых врагов человека: память. Вы узнаете не только о том, как работает память, но и о том, почему она несовершенна и почему на нее нельзя полностью полагаться.Элизабет Лофтус, профессор психологии, одна из самых влиятельных современных исследователей, внесшая огромный вклад в понимание реконструктивной природы человеческой памяти, делится своими наблюдениями над тем, как работает память, собранными за 40 лет ее теоретической, экспериментальной и практической деятельности.«Изменчивость человеческой памяти – это одновременно озадачивающее и досадное явление. Оно подразумевает, что наше прошлое, возможно, было вовсе не таким, каким мы его помним. Оно подрывает саму основу правды и уверенности в том, что нам известно. Нам удобнее думать, что где-то в нашем мозге лежат по-настоящему верные воспоминания, как бы глубоко они ни были спрятаны, и что они полностью соответствуют происходившим с нами событиям. К сожалению, правда состоит в том, что мы устроены иначе…»Элизабет Лофтус

Элизабет Лофтус

Научная литература / Психология / Образование и наука
Физика в быту
Физика в быту

У многих физика ассоциируется с малопонятным школьным предметом, который не имеет отношения к жизни. Но, прочитав эту книгу, вы поймете, как знание физических законов помогает находить ответы на самые разнообразные вопросы, например: что опаснее для здоровья – курение, городские шумы или электромагнитное загрязнение? Почему длительные поездки на самолетах и поездах утомляют? Как связаны музыка и гениальность? Почему работа за компьютером может портить зрение и как этого избежать? Что представляет опасность для космонавтов при межпланетных путешествиях? Как можно увидеть звук? Почему малые дозы радиации полезны, а большие губительны? Как связаны мобильный телефон и плохая память? Почему правильно подобранное освещение – залог хорошей работы и спокойного сна? Когда и почему появились радиоактивные дожди?

Алла Борисовна Казанцева , Вера Александровна Максимова

Научная литература / Детская познавательная и развивающая литература / Научно-популярная литература / Книги Для Детей / Образование и наука