Александр Харс - Я познаю мир. Естествознание

Лучи света, падающие на зеркало под углом, отражаются от зеркала под тем же углом. Если поверхность неровная, то и отражение получается неправильным.

Когда свет переходит из одного вещества в другое, например из воздуха в воду, путь света изменяется, и мы видим искаженную картину. Это явление называется преломлением света. На этом основан старинный фокус: если смотреть в чашку сбоку и чуть сверху, дно чашки и лежащая на нем монетка не видны. Если же налить туда воду и взглянуть с той же точки зрения, то монетка станет видна.

Благодаря преломлению дно бассейна или бака с водой кажется ближе, чем на самом деле – это знает каждый. Для того чтобы попасть палкой в рыбу, глядя на нее из воздуха, нужно целиться ниже кажущегося положения рыбы, потому что изображение искажено границей между воздухом и водой. Если в стакан с водой положить ложку и посмотреть сбоку, то будет видно, что ложка как будто бы сломана границей воды и воздуха и подводная часть кажется сдвинутой назад.

Преломление света вызывает обман зрения

Нам кажется, что предмет под водой находится на прямой линии, продолжающей наш взгляд, но преломление вызывает обман. Разные прозрачные тела и жидкости вызывают преломление различной силы, если на них падает свет из воздуха. Алмаз очень сильно преломляет свет, и большая часть попавших на него лучей отражается, поэтому алмазы так сверкают.

Чередующиеся слои теплого и холодного воздуха также вызывают преломление, благодаря которому человек видит предметы, которых на самом деле нет либо они находятся очень далеко. Иногда на горизонте появляются висящие вниз вершиной деревья, а в небе плывут пароходы, не касаясь воды. На самом деле это всего лишь игра света. По мере того как мы приближаемся к миражам, они исчезают.

Простой мираж хорошо видно на шоссе в жаркий день. Свет над горизонтом, попадая в горячий воздух над раскаленным асфальтом, кажется нам лужей воды, растекшейся по шоссе.

Миражи мы видим дрожащими, искаженными, потому что слои воздуха, вызывающие их появление подвижны. Именно поэтому изображение лужи кажется совсем натуральным. Кроме того, благодаря этим оптическим эффектам, мы видим солнце на несколько минут раньше утром и на несколько минут дольше вечером, чем оно реально взошло или село.

Мираж

Если, стоя на шумном перекрестке, представить себе, что все люди с проблемами зрения вдруг стали людьми с больными ногами, то больше половины пешеходов немедленно начали бы хромать. В университете такое превращение постигло бы четырех из десяти студентов, а на швейной фабрике лишь восемь из десяти рабочих.

Мы добились многих успехов, жизнь стала комфортнее, но мы многократно увеличили нагрузку на зрение. Около 95% младенцев рождается без дефектов зрения, но лишь немногие пожилые люди могут обходиться без очков.

Вероятнее всего, это произошло потому, что человек пользуется глазами в совершенно иных условиях, чем те, когда глаз первоначально развивался и приспосабливался. Первобытному человеку глаза были нужны почти исключительно на свежем воздухе и для того, чтобы смотреть вдаль при ярком солнечном свете. Это было нужно и на охоте, и на рыбной ловле, и в бою. С заходом солнца человек переставал полагаться на свои глаза.

Конечно, первобытный человек не рассматривал часами мелкие предметы, не шел после этого в огромный кинотеатр, не смотрел телевизор и не читал книг глубокой ночью. Вероятно, многие проблемы глаз возникают из–за того, какая на них приходится нагрузка.

Схема строения глаза человека

Глаз имеет хрусталик – особую линзу, которая позволяет четко видеть предметы, расположенные на разном расстоянии. Изображение воспринимает светочувствительная сетчатка, расположенная в глубине глаза. Для того, чтобы резко видеть предметы на разных расстояниях, хрусталик должен изменить свою форму. Это достигается при помощи мышц, которые и отвечают за эти изменения.

С возрастом способность хрусталика менять форму ухудшается. Например, самое близкое расстояние, на котором предметы выглядят четко для человека без очков в возрасте 60 лет, равно приблизительно двум метрам. Книгу на таком расстоянии читать уже невозможно, просто потому, что буквы слишком мелкие. Именно поэтому пожилые люди используют очки.

Близорукость также связана с неправильной работой хрусталика, но часто встречается и у молодых людей. Из–за неправильной кривизны хрусталика резкое изображение не достигает сетчатки, и человек видит все расплывчатым и туманным.

Для того чтобы успешно заниматься спортом, часто нужно уметь точно оценивать расстояние и глубину. Это особенно полезно в таких играх, как футбол или баскетбол, когда нужно оценить расстояние до участника своей команды и передать ему мяч. Глядя вперед, игрок должен смотреть и вбок, чтобы уклониться от подбегающих соперников. Хорошая способность оценивать расстояние может оказаться решающей для команды, в которой игроки могут точно попадать мячом в кольцо или совершать подобные действия в других видах спорта.

Способность видеть вперед и вбок одновременно очень важна на дороге, когда приходится следить за впереди идущими машинами, а также за тем, что происходит справа и слева от тебя. Не менее важно это для летчиков.

Если посмотреть на ряд телеграфных столбов, уходящих вдаль, можно заметить, что чем дальше от нас расположен столб, тем меньше его кажущиеся размеры. Это хорошо знают художники. Несмотря на то что деревья, растущие вдоль дороги, имеют примерно одинаковую высоту, мы можем добиться на нашем рисунке впечатления глубины, если будем изображать далекие предметы более мелкими, чем те, что расположены близко.

Чем дальше расположен предмет, тем меньше его кажущиеся размеры

Несколько столетий поэты, художники и философы размышляли о природе цвета и, казалось, знали о цвете все, что можно. Так продолжалось до тех пор, пока в 1666 году Ньютон не поставил эксперимент, который настроил против него многих людей.

В темной комнате Ньютон оставил лишь маленькое отверстие в шторах, через которое в комнату проникал тонкий луч. В это время Ньютон экспериментировал со шлифовкой стекол, и в его распоряжении оказалась стеклянная призма – треугольный в сечении кусок стекла. Когда Ньютон поместил свою призму в солнечный луч, он обнаружил, что на стене засияли удивительные по яркости цвета. Долгое время знаменитый ученый просто наслаждался полученным эффектом. Белый свет, входивший в призму, выходил из нее разноцветным, в последовательности известной всем почти без исключения.