Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2002 № 05

Однажды мы уже говорили, что закопченная пластина при погружении в воду как бы становится зеркальной. Физика явления в том, что вода не смачивает сажу. Покрытая сажей пластина отделена от воды слоем воздуха. На границе раздела вода — воздух свет испытывает полное внутреннее отражение, поэтому мы и не видим слоя сажи, а пластина превращается в зеркало.

Сделайте из алюминиевой фольги шарик сантиметра полтора диаметром. Приладьте к нему шесть лапок и нитку. Вышел паук. Закоптите его на свечке толстым слоем сажи и опустите в воду. Получится преотличный «паук-серебрянка».

А теперь опыты с зеркалами. Их умели делать еще в Древнем Египте из полированных пластин бронзы или золота. В наше время зеркала стали дешевле, но оснастить ими целый класс нелегко. Воспользуйтесь идущими на выброс обрезками зеркал стекольной мастерской. Их нарезают в виде прямоугольников и приклеивают клеем «Момент» к брусочкам.

Сначала разберемся в свойствах зеркального изображения.

Изображения в зеркале мы называем мнимыми потому, что за зеркалом ничего нет. В противовес этому камера-обскура дает на стенке действительное изображение. Наведите на стенку ваше зеркальце. Ничего кроме «зайчика» на ней не будет.

Взгляните на отражение текста. Прочесть его нелегко. Попробуйте написать хоть одну букву, глядя только через зеркало, но так, чтобы она там, в зазеркалье, выглядела понятным для нас знаком. Получится не у каждого и не сразу.

Однако некоторые люди могут одновременно писать двумя руками. Причем левая рука пишет буквы зеркально. Леонардо да Винчи так делал все свои записи. Такие люди встречаются примерно один на тысячу и, как правило, отличаются оригинальным стилем мышления. Поищите их вокруг себя.

Рассмотрите себя в плоском зеркале, которое вам доходит только до пояса. Это можно делать, глядя на свое отражение в стеклах двери вагона метро. Как ни удивительно, но, приблизив голову, можно увидеть свои ноги.

Поставьте два зеркала под тупым углом и поместите перед ними предмет. Вы увидите два мнимых изображения этого предмета. Поставив зеркала под прямым углом, увидите уже три изображения.

Располагая их под острым углом и уменьшая его, можно увидеть, что число изображений растет. Логически рассуждая, их должно стать бесконечно много.

Не хотите ли заглянуть в бесконечность?

Поставьте зеркала параллельно друг другу, поместите между ними свечу, и увидите таинственный, бесконечный, уходящий куда-то в небытие ряд. В действительности число изображений и размеры кажущегося пространства здесь конечны. С каждым новым отражением остается 97 % от предыдущего света. Возведите 0,97 в степень 50 и получите, что после пятидесяти отражений осталось 22 %. После 300 отражений останется лишь 0,0001 часть света. Это тот предел, когда свечи перестанут быть видны. Умножьте расстояние между зеркалами на триста — вот вам и длина наблюдаемой бесконечности. Добавим к этому, что бытовые зеркала недостаточно плоски. Они искривляют изображение, и эта искривленность возводится в степень. И еще добавим неизбежное колыхание теплого воздуха над свечой. Возводится в степень и оно.

Параллельными зеркалами пользовались для гадания. В них видели загадочные картины и фигуры. И через них толковали будущее. Но такие явления обязательно должны возникать по чисто физическим причинам. Поэтому не верьте гадалкам. А верьте науке — и прежде всего физике. Будущее она не предсказывает, а создает. Все, что вас окружает дома и на улице — тепло, компьютеры, электрический свет, — все это сделала она, физика!

Рис. 4

Г.ТУРКИНА

Рисунки А.Ильина

Чтобы съесть яблоко, необязательно знать, как выглядит дерево, на котором оно растет. Вот так же и радиоприемник. Его можно слушать, не зная, как он работает. Что касается ботаники, тут мы объясняться не станем. Радио — иное дело.

В Москве по современному дорогому и хорошему по качеству звука приемнику можно слушать только Москву. (Станции Америки и Европы, например «Голос Америки» и «Свобода», ретранслируются станциями из ближнего Подмосковья.) А между тем по старенькому «Океану», «Спидоле» или по допотопно-ламповому «Фестивалю» можно слушать Париж, Лондон, всю Скандинавию — целый мир. Куда же завел нас прогресс? А вот еще вопросы.

Почему телевидение передается не на СВ и КВ, легко пересекающих океаны, а на ограниченных линией горизонта УКВ?

Почему в эфире не всем хватает места? Вспомните, какие громадные деньги платят телеканалы за частоту!

Ведь казалось бы, частота радиосигнала нечто придуманное человеком от большого ума. Частот должно быть не меньше, чем точек на линии. Тогда каждому жителю Земли можно было выделить свой телеканал. Мало того, можно было бы ловить передачи с Марса, из других галактик…

Но все эти «здравые» рассуждения разбиваются о единственный факт. Передать на какой-то одной частоте ничего нельзя. Точнее, можно, но лишь при условии, что для этого отведена вечность. Для любой передачи нужен целый набор частот.

Рассмотрим передачу звуков методом амплитудной модуляции (AM).

Вспомним, амплитуда колебаний соответствует громкости звука, а частота — высоте тона. Посмотрите при случае осциллограмму музыки. Довольно красивое чередование извилистых линий. Все это бесконечно развивающийся график зависимости напряжения от времени. Приглядевшись, можно усмотреть в них и дух музыкального произведения. Некоторые звуки, например, свист, чистая музыкальная нота, дают колебания, близкие к синусоидальным. Большинство же звуков дают колебания, более сложные по очертанию. Но их можно представить в виде суммы простых синусоид разных частот. (Не только осциллограмму звука, но и вообще любую линию можно разложить на отдельные синусоиды. Из них же ее можно составить вновь.) Зная набор частотных составляющих, говорят о спектре колебания.

Спектр нашего голоса содержит частоты примерно от 300 Гц до 3…4 кГц. Для хорошего воспроизведения музыки нужен спектр частот от 50 Гц до 10…12 кГц.

Вообще же человеческое ухо способно слышать в диапазоне от 16 Гц до 16 кГц, и чем ближе к этим значениям границы полосы частот всего тракта передачи, тем естественнее звучание.

Радиовещательные станции в диапазонах ДВ — КВ работают методом амплитудной модуляции. Посмотрим, что при этом происходит.