Александр Никонов - Физика на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям

Почему же рассеивается в атмосфере только голубой свет?

Да потому что голубые и фиолетовые волны – самые короткие (но фиолетовых лучей солнце дает мало, к тому же фиолет хорошо задерживается в верхних слоях атмосферы, оттого небо не фиолетовое, а все-таки голубое.) А мы с вами уже знаем – длинным волнам распространяться легче: если ультразвук затухает быстро, то инфразвуки могут распространяться на тысячи километров, они легко огибают любые препятствия за счет своей огромной длины. То же самое и со светом – более длинные лучи более дальнобойные. А длинные волны в солнечном свете какие? Те, что ближе к красному концу спектра! В силу длины им легче огибать молекулы атмосферы и лететь дальше. Поэтому если вы хотите сделать какой-то предупреждающий огонь, лучше сделать его красным – он дальше виден. А вот фары военных грузовиков делают синего цвета: если передвигаться нужно ночью и скрытно – так, чтобы противник не заметил, дорогу подсвечивают синим светом: он «короткодействующий» и издалека незаметен, поскольку быстро рассеивается и затухает.

Теперь вы сами можете ответить на вопрос, почему закат и восход окрашивают небо в красный и оранжевый цвета. «Горит восток зарею новой», – писал поэт, имея в виду цвет огня. Не можете? Хорошо, я скажу.

Дело в том, что во время восхода и заката солнце стоит низко над горизонтом, а значит, его лучам приходится пробивать более толстый слой атмосферы. Самое проникающее – длинное красное излучение с этим справляется лучше и долетает до глаз. А более короткие волны окончательно рассеиваются и гаснут. Оттого закатное небо вблизи солнца и кажется красным.

Закатные лучи пробивают более толстый слой атмосферы, чем дневные.

Почему далекие предметы кажутся нам маленькими, а близкие – большими?

А и в самом деле, почему? Это настолько привычно, что воспринимается абсолютно естественно. Но если задуматься… Они ведь реально не уменьшаются, предметы! Но почему-то при удалении начинают казаться нам маленькими. Что вызывает эти галлюцинации?

Если вы взрослый человек, то прежде, чем читать дальше, попробуйте ответить на этот вопрос сами себе, ведь вы уже большой! Вдруг получится.

А если вы ребенок, можете сразу читать дальше, поскольку детей автор мучить не собирается.

Итак, для того, чтобы разобраться с вопросом, нам нужно понять, как работает человеческий глаз.

Мы уже в этой книге называли человеческие глаза датчиками световых волн. А еще их можно назвать объективами. Потому что в каждом глазу стоит своя линза переменной кривизны, называемая хрусталиком, которая наводит изображение на резкость. А проецируется изображение на экранчик, который называется сетчаткой.

Как работает линза, знает каждый хулиган, который лупой собирал солнечные лучи с вредительской целью поджечь бумажку. Бумажка при этом коричневела, воняла и дымила, чему хулиган несказанно радовался.

Линза за счет преломления лучей собирает их в точку, называемую фокусом

У каждой линзы свой фокус, он зависит от кривизны лупы. Бывают линзы длиннофокусные, бывают короткофокусные. Более плоские – длиннофокусные, более пузатенькие – короткофокусные. А еще линза может получать на экране перевернутое изображение.

А теперь, поняв все сказанное и в совершенстве овладев таким образом наукой оптикой (это раздел физики, изучающий преломление лучей видимого света), давайте соберем глаз.

Видите, как работает глаз? Лучи от изображения, преломляясь в хрусталике, перекрещиваются и формируют на сетчатке изображение. Сетчатка состоит из светочувствительного материала, который преобразует световой сигнал в электрический. А тот уже по толстому кабелю зрительного нерва поступает в мозг на обработку.

Это глаз. Он отличный и моргает

Обратите внимание, изображение на нашем внутреннем экране получается перевернутым! Почему же вы видим мир не вверх тормашками? Да потому что мозг переворачивает его как надо. Наш мозг – это компьютер, который обрабатывает поступающий сигнал и решает, как его интерпретировать. Сначала в глазу по законам оптики мир аппаратно переворачивает вверх ногами. А потом в мозгу он снова переворачивается, но уже программно.

Ученые проводили такой эксперимент – они надевали на человека очки с линзами, которые переворачивали изображение вверх ногами. И запрещали снимать! Какое-то время испытуемый терпел неудобства, наблюдая мир перевернутым. Но потом мозг давал поправку, менял программку и снова начинал видеть мир нормальным. Когда потом человек снимал очки, он опять начинал видеть мир перевернутым. И какое-то время вновь терпел неудобства, пока мозг снова не переворачивал изображение.

Мозгу такое делать не впервой. Все младенцы видят мир в полном соответствии с законами оптики – перевернутым. Но потом мозг дает команду, и вскоре картинка переворачивается как надо. Но переворачивается она в мозгу, а не в глазу.

Ну, а теперь ответим на заданный ранее вопрос – отчего дальние предметы кажутся нам меньше.

Они кажутся нам меньше, поскольку занимают на экране (на сетчатке) меньше места! Отчего же? А оттого, что при удалении меняется угол зрения. Чем меньше места на сетчатке занимает изображение, тем меньше нам кажется предмет.

Далекие предметы дают маленькое изображение. Потому что угол 2 меньше угла 1.

Авот теперь можно слегка задуматься и задаться таким вопросом… Когда мы говорили о звуковых колебаниях, мы узнали, что не все колебания атмосферы человек в состоянии услышать – есть инфразвуки и ультразвуки, которые ухо «не берет». Может, и со световыми колебаниями то же самое?

Да!

Со световыми колебаниями ситуация такая же – есть ультрасвет и инфрасвет, которые глаз не берет. Только называются они чуть по-другому – ультрафиолетовым и инфракрасным излучением. Солнце эти лучи исправно испускает, но мы их не видим.

Те колебания, частота которых превышает частоту фиолетового цвета, называются ультрафиолетовыми. А те, частота которых меньше частоты красного света, называются инфракрасными. Можно и по-другому сказать: