Квант

15

Лаборатория «Кванта»
Дж. Уокер

Физический фейверрк

Задачи-вопросы, публикуемые ниже, взяты из книги Дж. Уокера «Физический фейверрк», выпущенной недавно издательством «Мир».

  1. С карандашом в ванне
    Если, купясь в ванне, вы захотите немного развлечения, захватите с собой карандаш и попа Люддайте за его тенью на дне ванны. Погрузив карандаш в воду наполовину, вы увидите, что его тень не имеет с ним ничего общого — она скорее похожа на два стержня с закругленными концами, которые разделены светлым промежутком (рис. 1). Откуда возник этот светлый промежуток и чем определяется его ширина?

  2. Изображение монеты в воде
    Положите монету на дно произной широкой банки, наполненной водой,

Рис. 1.

Рис. 2.

и посмотрите на монету сквозь воду под разными углами зрения. При некоторых угле вы увидите изображение монеты на поверхности воды (рис. 2). Тепер приложите к банке с обратной стороны руку. Скорее всего, это не повлияет на изображение монеты, однako, если рука будет мокрой, изображение исчезнет. Почему?

  1. «Призраки» в окнах с двойными рамами
    Почему отделенные предметы каждуся развлечеными, если смотреть на них через окно с двойной рамой?
    В некоторых случаях, например при наблюлении через окно диспетчерской эропорта, подобное развлечение изображения не просто непряятно — оно может привести к весыма опасным ситуациям. Попытайтесь, хотя бы ориентировочно, оценить угловое расстояние между истинным предметом и его «призраком». Как оно зависит от времени суток и погодных условий?

  2. Светящийся дожь
    Возможно вам приходилосьогда наблюдайте даже освещена прямым солнечным светом, можно заметить, что выше некоторой отсутствивой горизонтальной линия должна газеть города более светлым, чем внизу. Как это можно обьясить?

  3. Солнечные очки и искажение видимого движения
    Закрыв темным фильтром, например стеклом от солнечных очков, один глаз, посмотрит на качание простого маятника. Хотя вы точно знаете, что маятник качается в одной плоскости, у вас создается впечатление, что он описывает эллипс (рис. 3). Непосвященноу это наблюдайте между истинным может показаться удивительным, даже загадочным.

Если вам как-нибудь придется сидеть за рулем автоматия в солнечных очках с одним стеклом, вы обна-

16

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 5.

ружите, что скорость автоматическая, идущее слева от вас, заметно отличается от скорости автоматическая, идущее справа, хотя на самом деле они движутся с одинаковыми скоростями. Скорости обиха автоматический вы оценивает неверно.

Более того, в рассмотрении случая вы неправильно оцените расстояния до окружающих предметов. Ошибка в оценке зависит даже от того, справа или слева от вас находится предмет.

Чем обьясняется кажущее трехмерное движение мятника? Какую роль играет световой фильтр или стекло очков в оценке этого движения, скорости автоматической и расстояния до предметов?

  1. Вращающийся волокн перед экраном телевизора

Если в темной комнате перед экраном телевизора, изображение на котором сохраняется неизменным, запустить плоский волокн с узором на верхней поверхности, то на волке возникнут умопрачительные картины. Нет сомнения в том, что они обусловлены узором на поверхности волка, но причем тут свет телевизционного экрана?

  1. «Плавающий» телевизонные изображения

Глядя в темной комнате на экран телевизора, быстро переведите глаза сначала на полметра влево от экрана, а потом тут же на полметра вправо. Вы увидите детальное признаное изображение телевизционного кадра, «висящее» в воздухе справа от экрана (рис. 4). Иного даже возникают три-quеты изображения, каждое в виде наклонного вправо параллелограмма. Почему появляются эти изображения и почему они наклонены? Сохранится ли их наклон, если вы переведете глаза в другую сторону? Возникнут ли аналогичные признаные изображения, если перевести глаза вверх или вниз?

  1. Цвета черно-белого диска

Можно ли различить какие-либо цвета на черно-белой поверхности? Как правило, нет. Однако сделайте диск с чередушимися черными и белыми секторами и, вращая его с относительной небольшой скоростью, приставно смотрите на него, страясь не замечать отдельных секторов. Через несколько минут передние по отношению к направлению вращения края белых секторов станут красными, задние — синими. (При разных уровних освещенности оттенки будут различными.) При вращении с большей скоростью белые секторы становятся красными, а черные частино окрашиваются в зеленоватого цвет. При дальнейшем увеличении скорости вращения цвета уже не удалется различить, но по диску начинают прыгать искорки фильтров-розового и зеленоватого цветов. На диске, изображенном на рисунке 5, можно наблюдать все три эфекта одновременно. Почему мы видим эти цветы? Почему, чтобы диск «окрасился», нужно преждевременно в течение нескольких минут посмотреть на него?