Новый физический фейерверк - [285]
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.
Если стекло заменить плоским листом пластика, каждый луч, проходящий через пластик, рассеивается на имеющихся в нем неоднородностях и превращается в расходящийся пучок лучей (рис. 6.32б). Теперь глаз воспринимает не только те лучи от капли, которые направлены вдоль линии взора, но и те, которые рассеялись на неоднородностях пластика. Однако мозг по-прежнему меняет на обратное направление всех воспринимаемых лучей, пытаясь выявить, где находится их источник. Если поместить лист пластика близко к капле, пучок лучей, прошедших через пластик, узкий, и образ капли остается четким и ясным. Но если увеличить расстояние от пластика до капли, увеличивается как угловая расходимость пучка лучей, так и область на пластике, световые лучи от которой воспринимает глаз. При этом создается нечеткий образ капли.
Если смотреть через пластиковую ленту на страницу с текстом, прочесть его можно будет, только если удастся различить буквы. Если эта лента находится на расстоянии, превышающем полсантиметра от текста, размытые изображения букв перекрываются настолько, что отличить одну от другой не удается.
