Горизонты техники для детей, 1963 №9 (16) - [7]
Световые волны, попадающие в глаз, вызывают ощущение, называемое «видением». Видение — это сложный процесс, в котором участвуют органы зрения и мозг человека.
Мы с вами уже знаем, что существуют «тонкие» (высокие) и «грубые» (низкие) звуки. Первые возникают тогда, когда тело, являющееся источником звука, совершает быстрое колебательное движение. И, наоборот, если тело совершает медленные колебания, оно создает «грубый» (низкий)звук.
Световые волны отличаются различной скоростью колебаний, которой соответствует различный цвет света. Световым волнам, обладающим большой частотой колебаний, соответствует фиолетовый цвет, а волнам с меньшей частотой — красный цвет. Между красным и фиолетовым цветами располагаются все цвета радуги, каждому из которых соответствует своя промежуточная частота колебаний световой волны.
Звуковые волны распространяются с огромной скоростью. Она равна 300 000 километров в секунду и одинакова для всех цветов. Низкие и высокие звуковые волны распространяются с совершенно одинаковой скоростью. Как и звуковые волны, обладающие различной скоростью в разных материалах (например, воздух, вода и т. п.), световые волны проникают в различные среды с различной скоростью. В воде свет распространяется медленнее, чем в воздухе (звук же, наоборот, в воде распространяется быстрее), а в стекле ещё медленнее, чем в воде. Неодинаковая скорость имеет важное значение, так как приводит к тому, что, переходя из одной среды в другую, свет преломляется, то есть меняет направление распространения. Чтобы лучше всего понять это явление, представьте себе автомобиль, который с гладкого дорожного асфальта съезжает на размокшую полевую дорогу (это вы видите на первом рисунке).
Нетрудно понять, что автомобиль изменит свое направление, если одно из колес, например, правое завязнет в грязи раньше левого. Как только оба колеса въедут на болотистую дорогу, автомобиль сразу же начнет двигаться по прямой, но уже в несколько другом направлении. Только в том случае, если автомобиль въедет одновременно и правым и левым колесом (то есть, если направление его передвижения будет перпендикулярно границе между асфальтом и мягким грунтом), направление его движения не вменится, а изменится лишь его скорость.
Этот пример хорошо иллюстрирует поведение света, который распространяется по прямой и преломляется на границе двух сред, если не попадает на неё перпендикулярно. Причина такого явления состоит в неодинаковой скорости распространения света в различных средах. Вот почему ложка в стакане с водой нам кажется сломанной.
Принцип действия фотоаппарата довольно простой. Возьмите картонную коробочку, одна стенка которой снята, а в противоположной стенке проделайте булавкой или шилом маленькое отверстие. Вместо отсутствующей стенки приклейте лист папиросной бумаги. Теперь поверните коробку отверстием в сторону хорошо освещенного предмета и посмотрите на избранный предмет через папиросную бумагу. На тонкой бумажке вы увидите изображение «вверх ногами», то есть перевернутое. Если бы мы вместо папиросной бумаги прикрепили фотопленку, закрывая её от света, падающего сбоку, мы могли бы получить снимок совершенно такой же, как и в «настоящем» фотоаппарате. Наш прибор обладает пока многими недостатками. Во-первых, резкое изображение мы могли бы получить только при определенном и причем одном расстоянии от предмета. Кроме того, изображение на папиросной бумаге довольно тёмное: надо было бы сделать очень большую выдержку, то есть долго освещать плёнку. Все эти трудности легко можно устранить, используя линзу.
Линза — это специальное оптическое стекло соответствующей формы, хорошо отшлифованное. Луч света, проходя через линзу, преломляется. Не преломляются лишь те лучи, которые попадают на поверхность линзы перпендикулярно. Благодаря выпуклости внешней поверхности, линза собирает лучи, падающие сбоку под большим углом, то есть линза «видит» значительное пространство. Линза пропускает гораздо больше света, чем маленькое отверстие. Всё это приводит к тому, что количество света, попадающего во внутрь коробки, больше. Объективы фотоаппаратов строят в виде системы линз. Сравнивая разрез фотоаппарата и человеческого глаза, замечаем большое их сходство.
Если вы, ребята, внимательно прочитали всю статью и просмотрели все рисунки, вас, наверное, удивило одно обстоятельство: изображение, возникающее на сетчатке глаза и на фотопленке перевёрнутое. Почему же тогда всё, что мы видим, не стоит на голове? Вопрос вполне понятный. Прежде чем ответить на него, я расскажу, как мы видим. Сетчатка, на которой возникает изображение (перевернутое) рассматриваемого предмета, соединена нервом с мозгом. Окончание этого нерва, чувствительное к свету, переносит «сведения» о том, что мы видим. Мы видим правильно, так как мозг переворачивает изображение в нужное положение. Это одно из замечательнейших свойств мозга.
Наш физический кабинет
Опыт, который мы с вами сегодня проделаем, может показаться противоречащим вашим ежедневным наблюдениям. Постараемся вместе с вами разобраться в интересном явлении распространения света.
