Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 04

Представьте себе две параллельные стеклянные пластины, на которые нанесены черно-белые полосы. Одна пластина является негативом другой. Пока между ними ничего нет, свет сквозь них не проходит. Однако стоит в промежуток между ними поместить пластину с масляным рельефом, как ход световых лучей изменится. Свет сможет обходить черные полосы. Изображение рельефа — а рельеф это ведь и есть изображение в инфракрасных лучах — станет заметным. И чем чаще и тоньше черно-белые полосы на негативе и позитиве, тем выше чувствительность всего прибора к тепловым лучам. На таком принципе работали приборы ночного видения, применявшиеся в армии США (рис. 2).

Рис. 2

А вот еще один принцип получения инфракрасного изображения (он описан в книге В.В. Майера « Простые опыты со струями и звуком». М., «Наука», 1985). На рисунке 3 изображена стеклянная трубка, наполненная смесью ацетона с алюминиевым порошком (он продается в комплекте с лаком для получения краски серебрянки).

Рис. 3

В трубке под пробкой оставлен пузырек воздуха, позволяющий взбалтывать смесь. Взболтанная смесь кажется мутно-серой. Но стоит стенку трубки немного погреть пальцем, как в месте его прикосновения начнется конвекция. Она заметна по появлению яркой серебристой струи.

Дело в том, что частицы порошка имеют форму чешуек. Ориентированные хаотично, они отражают свет в разные стороны, и смесь кажется серой. Но стоит появиться в ней самому слабому конвекционному току, как чешуйки выстраиваются в ряд и начинают отражать свет в одном направлении. Это и делает явление заметным.

Первый опыт следует делать со стеклянной трубкой диаметром 10 мм, заткнув концы ее резиновыми пробками. Но эффект значительно заметнее в стеклянной пробирке диаметром 4 мм. (Такие пробирки применяются в медицине.) Из пробирок, наполненных смесью ацетона с алюминиевым порошком, можно собрать панель (рис. 4), на которой удается даже получать теневые изображения предметов в инфракрасных лучах.

Рис. 4

В качестве источника этих лучей годится лампа накаливаний мощностью 150 Вт. Опыт следует проводить с соблюдением осторожности, вдали от легковоспламеняющихся предметов. Избегайте перегрева панели.

Чувствительность данного метода можно значительно увеличить, если трубки заменить пазами, выфрезерованными в пластите оргстекла (рис. 5).

При аккуратной работе толщина перегородок между пазами может не превышать миллиметра. (Для получения чистого качественного реза на фрезу следует каплями подавать воду.) Перегородки смажьте эпоксидной смолой, после чего наклейте на них алюминиевую фольгу. Скорость передачи тепла через нее в сотни раз больше, чем через стекло. Это значительно повысит скорость появления конвекционных потоков в ацетоне, а значит, и скорость появления теплового изображения.

Добиться дальнейшего повышения скорости можно только за счет уменьшения массы нагреваемого ацетона. Для этого нужно уменьшать ширину и глубину канавок. При этом одновременно улучшится и четкость теплового изображения. Весьма вероятно, что в канавках очень малого размера конвекция прекратится. Но, может быть, и нет. Известны работы, в которых доказывается существование циркуляции жидкости даже в капиллярах. В таком случае у вас может получиться простое как лопата, тепловизионное устройство, сравнимое по качеству с электронным. Попробуйте!

А. ИЛЬИН

Рисунки автора

Большинство оптических явлений, свойства линз и зеркал, микроскопов и телескопов наиболее полно объясняются с позиций наличия у света волновых свойств. Но свет — это не более чем часть широкого диапазона электромагнитных волн. Понимание их законов поможет разобраться и в таких важных для нашей жизни вещах, как радиолокационные антенны, волоконная оптика, рентгеноструктурный анализ. Более того, тем же волновым законам подчиняются и явления другой природы: звуки и движение электронов на их орбитах, распространение нервных импульсов в мозгу и сердечной мышце, слухи, психозы, пожары, даже эпидемии болезней!..

Однако самые подробные объяснения учителя трудно понять, если нет возможности посмотреть на движение волн глазами.

Брошенный в воду камень создает круговые волны. В этих волнах происходит интенсивное круговое движение и перемещение масс воды. Плавающую в воде пробку они интенсивно относят в сторону. Подобных свойств нет у световых или других перечисленных видов волн, так что для иллюстрации волновых свойств света они не пригодны.

Другое дело — очень малые волны длиной 1–2 см и высотой 2–3 мм. Брошенные на поверхность, по которой бегут такие волны, мелкие кусочки пенопласта остаются практически на месте. Это позволяет считать волны поперечными, похожими на световые. А отсутствие переноса вещества позволяет моделировать с их помощью и другие волны, в частности звуковые.

Скорость наших волн зависит от глубины сосуда, и это делает их очень полезными при изучении законов преломления. Такие волны получают обычно в волновых ваннах (в прошлом веке волновые ванны заливали ртутью (рис. 1).

Волны на ее поверхности были хорошо видны и двигались очень медленно). Чтобы волны были видны всему классу, через них приходится про пускать свет от точечного источника.

Бывают ванны с зеркальным дном (рис. 2).

Их можно устанавливать на столе. Но лучше использовать ванны с прозрачным дном. Учителя часто делают их самостоятельно, монтируя под откидной крышкой стола (рис. 3).

Если свет лампы пропускать через увеличительное стекло с нанесенными на него цветным прозрачным лаком для ногтей разноцветными — красной и синей — кольцевыми зонами, получится очень своеобразный эффект. Гребни и впадины волн получатся на экране разноцветными. Это не только красиво, но и делает более заметными волны малой высоты, особенно на наклонном экране. Но неплохо выглядит картина и на потолке.