Новый физический фейерверк - [276]

Когда чашка переполнена, жидкость вблизи ее края немного выступает наружу и ее поверхность оказывается выпуклой около краев. И опять изображение сжимается, напоминая изображение в выпуклых зеркалах, например зеркалах заднего вида в автомобилях.

Молоко в чашке белое, поскольку свет сначала проходит через поверхность молока, а затем рассеивается в направлении наблюдателя содержащимися в молоке взвешенными частицами, например капельками жира. Рассеянный свет достаточно яркий, и из-за него мы не видим свет, отраженный от поверхности молока зеркально. Однако там, где на дне наклоненной чашки отчетливо видна полоса, взвешенных в молоке частичек мало, и поэтому свет слабо рассеивается в направлении наблюдателя. Кроме того, искривленная поверхность концентрирует отраженный от нее свет. В результате мы видим яркую бесцветную полосу.

Если режиссер требует от актера держать зеркало так, чтобы отражение его лица видели зрители или его можно было заснять на камеру, сам актер видит в зеркале не свое лицо, а камеру или зрителей. Эта иллюзия часто используется на живописных полотнах: персонаж явно смотрится в зеркало, а мы видим в зеркале его отражение.

6.62. Призрак Пеппера и голова без тела

В 1863 году Джон Генри Пеппер, профессор Политехнического института Центрального Лондона[72], придумал фокус: над сценой парит в воздухе говорящее привидение. Подобные иллюзии потом долгое время использовались в качестве интермедий на представлениях. Зритель входил в плохо освещенный шатер и видел на столе голову человека. Голова произносила слова, но под столом ничего не было. В чем секрет этих фокусов?

ОТВЕТ • Призрак Пеппера — отражение актера в установленном на сцене зеркале или большом куске стекла (рис. 6.19a). Сцена освещена тускло, а актер скрыт от глаз публики занавесом и освещен, наоборот, ярко. Зрители смотрят на сцену и видят не актера, а его отражение. Отражающую поверхность они не замечают.

Рис. 6.19 / Задача 6.62. Схема фокусов: призрак Пеппера (a) и голова без тела (б).

Тело говорящей головы спрятано за зеркалом под столом. Если смотреть под стол, видно отраженное изображение его передней ножки, но кажется, что это настоящая задняя ножка стола (рис. 6.19б). Поэтому и создается впечатление, что под столом ничего нет.

6.63. Наклонные окна в пунктах управления полетом

Почему в аэропортах окна диспетчерских башен пунктов управления полетом делают наклонными примерно на 15°, причем их верхний край выступает наружу? Ветровое стекло машины тоже наклонное, но, чтобы улучшить обтекаемость автомобиля, оно наклонено в противоположную сторону. Как наклон стекла влияет на обзор дороги водителем?

ОТВЕТ • Если бы окна диспетчерской башни были вертикальными, диспетчеры видели бы в них и свое отражение, и отражение пульта управления. Поскольку ничто не должно мешать их обзору того, что происходит в воздухе и на взлетно-посадочной полосе, наклоненное окно направляет ненужное отражение на черный, поглощающий свет потолок.

Поскольку ветровое стекло автомобиля наклонено внутрь, водитель видит отражение передней панели, которое накладывается на то, что он видит перед собой. Если сама эта панель или что-то на ней выглядит ярко, водитель может не заметить идущую ему навстречу темную машину.

6.64. Отражения в двух и трех зеркалах

Сколько своих отражений вы увидите, если встанете между двумя расположенными под углом друг к другу зеркалами (такие бывают в магазинах одежды, см. рис. 6.20a)? Как число отражений зависит от угла между зеркалами и места, где вы стоите? Сколько получится отражений, если добавить третье зеркало и вы окажетесь внутри треугольника, окруженные со всех сторон зеркалами? Что вы увидите, стоя между двумя параллельными (или почти параллельными) зеркалами и глядя в одно из них?

Рис. 6.20 / Задача 6.64. a) Человек, стоящий между двумя зеркалами. б) Схема расположения отражений. в) Отражения, которые вы увидите.

ОТВЕТ • Чтобы определить число ваших отражений в двух зеркалах, расположенных под углом, нарисуйте сначала вид сверху этих зеркал, а затем, двигаясь и по часовой, и против часовой стрелки к обратной стороне зеркал, постройте воображаемые зеркала так, чтобы они, как на рис. 6.20б, образовывали тот же угол, что и истинные зеркала. Каждый новый добавленный сектор содержит добавочное отражение. Затруднение может возникнуть в том случае, если добавленные за истинными зеркалами сектора пересекаются. В зависимости от того, насколько они пересекутся, и от того, где вы стоите между зеркалами, вклад этих секторов может составлять от одного до четырех изображений.

Теперь посчитайте число отражений на рисунке. Именно столько отражений вы увидите в истинных зеркалах (на рис. 6.20в их пять). Кроме того, вы увидите границы между секторами. Это отражения самих зеркал.

Для некоторых углов между зеркалами ответ будет конечен и на единицу меньше того, сколько раз укладывается угол между зеркалами на полном круге. Для прочих углов ответ будет бесконечен.

Если добавить третье (реальное) зеркало, замыкающее треугольник, число отражений, в принципе, становится бесконечным: свет, исходящий от вас или от других предметов, оказывается внутри треугольника как в ловушке и отражается от зеркал бессчетное число раз. На практике число отражений конечно, поскольку поглощение и несовершенства поверхности зеркал постепенно делают отражения менее четкими и яркими, особенно если это недорогие зеркала с отражающими поверхностями позади стекла (у зеркал, применяющихся в физике и технике, этот слой спереди).