Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

Когда смотришь на одежду из бархата при белом свете, глаз воспринимает много света, рассеянного на верхних кончиках бархатных нитей. Свет слабо поглощается, поскольку он отражается всего один раз, и остается ярким и белым. Свет, проникающий внутрь бархата, а затем выходящий из него, становится зеленым и более темным. Художники, чтобы отобразить блики на одежде или драпировках из бархата, контуры рисуют яркими белыми линиями по контрасту с остальным более темным фоном. Во всех этих ситуациях эффект может зависеть от того, что чувствительность глаза к свету разного цвета различна и зависит от мощности освещения.

Глядя на человека, например ребенка, вы понимаете, что у него мягкая кожа, поскольку у вас есть некий визуальный ориентир, позволяющий сделать такой вывод. Легче всего в этом разобраться, если источник света находится чуть позади человека и вы улавливаете скользящие лучи света, идущие от его кожи. При изображении человека с помощью компьютерной графики этот ориентир отсутствует, кожа выглядит твердой, и вы тут же понимаете, что это просто модель. Если на светлом фоне смотреть на спелый персик, сходный визуальный ориентир позволит определить, мягкий ли он. Персик явно отличается, скажем, от нектарина, и вы делаете вывод, что персик мягкий. Каков же этот визуальный ориентир?

ОТВЕТ •В случае кожи таким ориентиром является малое количество света, рассеянного либо на внешнем контуре человека, на которого вы смотрите, либо поверхностным слоем кожи или (что скорее) волосками на поверхности кожи. Даже если кажется, что никакой растительности на коже нет, на ней все же есть мягкий пушок, почти незаметный, если смотреть прямо. Однако, если находящийся где-то позади источник света освещает человека скользящими лучами, свет частично рассеивается на этих волосках, слабо подсвечивая его внешний контур. Мозг интерпретирует эту подсветку как «мягкое». Если такого отблеска нет и контур тела резкий и четкий, мозг воспринимает это тело как «твердое».

При правильном освещении короткие волоски на поверхности персика вызывают мягкое свечение его контура, и персик выглядит мягким. У нектарина таких волосков нет, и поэтому он выглядит твердым. Благодаря рассеянию света пушистыми волосками кожа некоторых молодых женщин кажется такой мягкой, что ее называют персиковой .

А вот еще один похожий эффект. Если человек стоит перед источником света, например против солнца, видно, как ярко сияют волосы у него на макушке.

Говорят, что в Массачусетском технологическом институте вечеринки иногда проходят почти в темноте (при свете ультрафиолетовых ламп). Собираясь на такие вечеринки, студенты натираются вазелином или кремом, которым наполняют бисквитные пирожные «Твинки». Иногда во время вечеринки они еще пьют тоник, от которого исходит мрачное голубое сияние. Почему эти вещества светятся при ультрафиолетовом свете?

ОТВЕТ •Некоторые компоненты вазелина и крема для «Твинки» флуоресцируют: они поглощают ультрафиолетовый свет, а затем испускают лучи синей области видимого спектра. Я подозреваю, что виной тому какие-то ароматические углеводороды. Когда полицейским нужно подтвердить, что тот или иной предмет побывал в руках у преступников, они используют вазелин. Это вещество, удерживающее в себе определенные ароматические углеводороды, наносится небольшими пятнышками на предмет, который затем передают преступнику. Наличие ароматических углеводородов можно выявить, осветив эти пятнышки ультрафиолетовым светом. Тоник при темном свете отсвечивает голубым благодаря содержащемуся в нем хинину, который поглощает ультрафиолетовый свет, а испускает голубой.

Почему внешняя поверхность куска свежей говядины ярко-красная, а внутри мясо имеет фиолетовый оттенок? Почему умеренно прожаренное мясо ярко-красное внутри, а если оно полностью прожарено, то коричневое? Почему в магазине бекон, ветчину или солонину упаковывают в плотную бумагу или переворачивают так, чтобы на них не падал свет? Почему иногда копченое мясо и другие мясные продукты долгого хранения светятся желтым или зеленым? Почему иногда поверхность мяса переливается разными цветами?

ОТВЕТ •Цвет мяса определяет главным образом пигмент, который называется миоглобин. В живом организме миоглобин, связывая гемоглобин в крови, накапливает и доставляет кислород из легких в мышечные ткани. При забое животных пополнение тканей кислородом прекращается, и миоглобин приобретает фиолетовый оттенок. Когда мясо режут, оно подвергается воздействию воздуха. На поверхности разрубленного мяса миоглобин, взаимодействуя с кислородом воздуха, образует ярко-красный оксимиоглобин. Но внутри, на каком-то расстоянии от поверхности, где кислорода не так много, происходит диссоциация оксимиоглобина: содержащееся в нем железо окисляется, и образуются окисные соединения железа. Получается так называемый метмиоглобин, имеющий коричнево-красный цвет. Чтобы поверхность мяса оставалась красной, мясники обычно заворачивают мясо в пропускающую воздух пленку. Тогда его поверхность остается красной, и покупатели считают, что мясо свежее.

При нагреве миоглобин внутри мяса начинает взаимодействовать с кислородом, образуя ярко-красный оксимиоглобин. Из-за этой реакции не слишком прожаренное мясо внутри ярко-красное. Тем временем на поверхности мяса миоглобин меняет свои физико-химические свойства, входящее в него железо окисляется, и поверхность мяса приобретает коричневый цвет. Если продолжать нагрев, температура внутри мяса повышается, и цвет мяса меняется во всем куске.

В процессе приготовления мясных продуктов долгого хранения, таких как ветчина, бекон и солонина, выделяется окись азота, которая, соединяясь с миоглобином, образует розовый пигмент. Если такое мясо на свету взаимодействует с кислородом, разрушается связь между миоглобином и окисью азота, в результате чего железо миоглобина окисляется и образуется коричневатый метмиоглобин. Иногда происходит окисление других компонентов, входящих в комплекс окись азота — миоглобин, в результате чего образуются желтый или зеленый пигменты. Чтобы избежать этого неприятного изменения цвета, такие мясные продукты выкладывают в магазинах так, чтобы на них не попадал свет. Кроме того, чтобы исключить реакцию с кислородом, используют герметичную упаковку.

Радужная окраска свежего или приготовленного мяса своим появлением обязана рассеянию света на миофибриллах (мышечных волокнах) на поверхности мяса или непосредственно под ней. Если на миофибриллы обезвоженной поверхности мяса свет падает вертикально, может происходить конструктивная интерференция волн, главным образом волн зеленого света, рассеянных в разных местах. Это приводит к появлению радужного, зеленоватого свечения, которое не обязательно связано с заражением мяса бактериями или окончанием срока его хранения.