15
Лаборатория «Кванта»
Дж. Уокер
Физический фейверрк
Задачи-вопросы, публикуемые ниже, взяты из книги Дж. Уокера «Физический фейверрк», выпущенной недавно издательством «Мир».
-
С карандашом в ванне
Если, купясь в ванне, вы захотите немного развлечения, захватите с собой карандаш и попа Люддайте за его тенью на дне ванны. Погрузив карандаш в воду наполовину, вы увидите, что его тень не имеет с ним ничего общого — она скорее похожа на два стержня с закругленными концами, которые разделены светлым промежутком (рис. 1). Откуда возник этот светлый промежуток и чем определяется его ширина? -
Изображение монеты в воде
Положите монету на дно произной широкой банки, наполненной водой,
Рис. 1.
Рис. 2.
и посмотрите на монету сквозь воду под разными углами зрения. При некоторых угле вы увидите изображение монеты на поверхности воды (рис. 2). Тепер приложите к банке с обратной стороны руку. Скорее всего, это не повлияет на изображение монеты, однako, если рука будет мокрой, изображение исчезнет. Почему?
-
«Призраки» в окнах с двойными рамами
Почему отделенные предметы каждуся развлечеными, если смотреть на них через окно с двойной рамой?
В некоторых случаях, например при наблюлении через окно диспетчерской эропорта, подобное развлечение изображения не просто непряятно — оно может привести к весыма опасным ситуациям. Попытайтесь, хотя бы ориентировочно, оценить угловое расстояние между истинным предметом и его «призраком». Как оно зависит от времени суток и погодных условий? -
Светящийся дожь
Возможно вам приходилосьогда наблюдайте даже освещена прямым солнечным светом, можно заметить, что выше некоторой отсутствивой горизонтальной линия должна газеть города более светлым, чем внизу. Как это можно обьясить? -
Солнечные очки и искажение видимого движения
Закрыв темным фильтром, например стеклом от солнечных очков, один глаз, посмотрит на качание простого маятника. Хотя вы точно знаете, что маятник качается в одной плоскости, у вас создается впечатление, что он описывает эллипс (рис. 3). Непосвященноу это наблюдайте между истинным может показаться удивительным, даже загадочным.
Если вам как-нибудь придется сидеть за рулем автоматия в солнечных очках с одним стеклом, вы обна-
16
Рис. 3.
Рис. 4.
Рис. 5.
ружите, что скорость автоматическая, идущее слева от вас, заметно отличается от скорости автоматическая, идущее справа, хотя на самом деле они движутся с одинаковыми скоростями. Скорости обиха автоматический вы оценивает неверно.
Более того, в рассмотрении случая вы неправильно оцените расстояния до окружающих предметов. Ошибка в оценке зависит даже от того, справа или слева от вас находится предмет.
Чем обьясняется кажущее трехмерное движение мятника? Какую роль играет световой фильтр или стекло очков в оценке этого движения, скорости автоматической и расстояния до предметов?
- Вращающийся волокн перед экраном телевизора
Если в темной комнате перед экраном телевизора, изображение на котором сохраняется неизменным, запустить плоский волокн с узором на верхней поверхности, то на волке возникнут умопрачительные картины. Нет сомнения в том, что они обусловлены узором на поверхности волка, но причем тут свет телевизционного экрана?
- «Плавающий» телевизонные изображения
Глядя в темной комнате на экран телевизора, быстро переведите глаза сначала на полметра влево от экрана, а потом тут же на полметра вправо. Вы увидите детальное признаное изображение телевизционного кадра, «висящее» в воздухе справа от экрана (рис. 4). Иного даже возникают три-quеты изображения, каждое в виде наклонного вправо параллелограмма. Почему появляются эти изображения и почему они наклонены? Сохранится ли их наклон, если вы переведете глаза в другую сторону? Возникнут ли аналогичные признаные изображения, если перевести глаза вверх или вниз?
- Цвета черно-белого диска
Можно ли различить какие-либо цвета на черно-белой поверхности? Как правило, нет. Однако сделайте диск с чередушимися черными и белыми секторами и, вращая его с относительной небольшой скоростью, приставно смотрите на него, страясь не замечать отдельных секторов. Через несколько минут передние по отношению к направлению вращения края белых секторов станут красными, задние — синими. (При разных уровних освещенности оттенки будут различными.) При вращении с большей скоростью белые секторы становятся красными, а черные частино окрашиваются в зеленоватого цвет. При дальнейшем увеличении скорости вращения цвета уже не удалется различить, но по диску начинают прыгать искорки фильтров-розового и зеленоватого цветов. На диске, изображенном на рисунке 5, можно наблюдать все три эфекта одновременно. Почему мы видим эти цветы? Почему, чтобы диск «окрасился», нужно преждевременно в течение нескольких минут посмотреть на него?