Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей - Дмитриев Александр Сергеевич

В результате этих сложений и вычитаний (которые ученые называют красивым словом «интерференция») часть цветов может пропасть, и останется только один цвет, например красный или синий.

Ведь мы не задумывались, что обычный белый цвет содержит в себе все цвета радуги. И вот, оказывается, обычная тонкая пленка бензина может «извлекать» из смешения всех цветов тот или другой цвет!

Ученые используют это явление для измерения толщины сверхтонких материалов. Они могут подсчитать, насколько изменилась толщина пленки, через которую прошел и отразился свет, в зависимости от изменения цветов на поверхности пленки. Так что бессмысленные радужные пятна на луже скрывают очень интересное и полезное явление.

Где еще можно встретить это явление? Да в любом доме. Возьми любой фотоаппарат с хорошим объективом и посмотри на стекло объектива внимательно. Ты увидишь, что предметы, отражающиеся в объективе, меняют свой цвет, становятся красноватыми или синеватыми. Дело в том, что ученые придумали, как нанести на стекло пленку специального материала такой толщины, чтобы свет при всех «сложениях» и «вычитаниях» почти не отражался от стекла, а весь проходил внутрь фотоаппарата. Это же свойство используют астрономы для своих телескопов.

А мы можем понаблюдать сверхтонкие пленки на обычных мыльных пузырях. Проделаем простой опыт.

Возьми блюдечко, сделай мыльный раствор (или просто добавь в воду моющего средства и размешай) и выдуй мыльный пузырь через трубочку. Отлично подходит средство для мытья посуды типа «Фейри». Если ты приглядишься, то увидишь, что пузырь переливается всеми цветами радуги. Происходит то же отражение света, что и в пленке бензина, потому что толщина мыльного пузыря просто ничтожна. Если наблюдать за спокойно сидящим на блюдце пузырем (блюдце должно быть смочено мыльным раствором, тогда пузырь не сразу лопнет), то мы заметим следующие явления.

На фотографии пузыри на тарелке. Видно, что в отражениях блестит радуга.

Сначала пузырь будет не очень «разноцветным», потом с него будут как бы «стекать» цветовые пятна. Если на пузырь аккуратно подуть, то эти пятна будут завихряться, как вода в бурунах.

Это происходит потому, что изменяется толщина стенок пузыря. Мыльный раствор под действием притяжения Земли стекает вниз, пузырь становится тоньше сверху, и, соответственно, «стекают» цвета. Когда же мы дуем на пузырь, мы «гоним волну» по жидкости, а вместе с волной бегут и цветовые пятна. А почему радуга зависит от толщины пленки, мы еще узнаем, если будем читать книгу дальше. Кстати, чтобы пузыри подольше не лопались, можно добавить в раствор глицерина. Его свободно продают в аптеках, и стоит он недорого.

Вот как много красивого и увлекательного могут показать нам обычные тонкие пленки.

23

Вызывающие дождь

Думаю, пора снова немного отвлечься и заняться чем-нибудь менее напряженным для мозгов. Давайте посмотрим, как древние мексиканские индейцы использовали сразу несколько физических явлений для того, чтобы сделать магический прибор – посох, вызывающий дождь.

Если вам доведется побывать в далекой Мексике и посетить деревню, где живут настоящие горбоносые и гордые индейцы, то вы можете увидеть интересные посохи из толстых бамбуковых трубок, украшенные с концов разноцветными перьями. Посохи эти ничем не отличаются от простых разукрашенных палок – пока их не возьмешь в руки и не перевернешь кверху ногами. Тогда неожиданно внутри посоха раздается шум льющегося тропического ливня, неожиданно громкий и отчетливый. И шум этот длится очень долго, многие минуты – пока вдруг не затихнет, совсем как настоящий тропический ливень. С помощью таких приборов древние индейцы вызывали во время религиозных обрядов дождь во времена великой засухи. Современные же индейцы продают эти посохи на сувениры туристам, да еще дают послушать детям, чтобы те крепче спали в своих гамаках.

Как же устроен такой посох? Оказывается, очень просто. Ствол бамбука внутри разделен перегородками и имеет отдельные камеры. Как на рисунке.

А вот на фотографии виден обычный бамбук, как его используют индейцы для своих шаманских изделий.

В бамбуковых рощах всегда водится много скорпионов, которые заползают в эти камеры через щели в старом бамбуке и живут в них. Кстати, бамбуковая беседка по-мексикански называется смешно и просто – «лапа-лапа». А любая бамбуковая роща, даже очень большая, на самом деле – это одно растение, которое умирает все сразу в один день.

Так вот, индейцы пробивают в перегородках небольшие дырочки и насыпают в бамбуковый ствол небольшие камушки, такие, чтобы проскакивали в дырочку. Концы ствола закрывают чем-нибудь. Если поставить такой ствол вертикально, то все камушки постепенно окажутся в нижней камере. Если теперь перевернуть посох, то камушки начнут постепенно пересыпаться из камеры в камеру, но не все сразу, а по очереди – ведь дырочка маленькая. И получится как бы ряд песочных часов, расположенных одни над другими. Шум падающих камушков усиливается за счет самих камер и очень напоминает шум дождя.

Какое же физическое явление использовали индейцы в этом магическом жезле-посохе? Оказывается, такое явление, как запаздывание. Это очень важное явление, которое вмешивается в работу многих приборов вокруг нас, в работу живых организмов, работу нашего зрения, слуха, – просто мы не обращаем на него достаточного внимания.

Посмотрите, что происходит внутри бамбуковой палки: мы перевернули палку, и, казалось бы, камушки должны просто упасть на дно. Но их задерживает первая перегородка. Пока они начинают просыпаться через первую маленькую дырочку, идет время. Только через какое-то время все они проскочат в следующую камеру. Правда, к этому времени первые камушки могут проскочить уже несколько камер, но все равно движение потока будет как бы замедленным, запаздывающим по сравнению с обычным потоком камней, падающим внутри длинной трубки без всяких перегородок.

Где еще мы встречаем явление запаздывания? В самых разных процессах вокруг нас. Эхо, про которое мы говорили раньше, – это запаздывание. Или, например, в гололед машины плохо поддаются управлению. Что это означает? То, что водитель уже повернул руль, а машина все еще продолжает ехать вперед и начнет поворачивать только через какое-то время. В этом случае запаздывание может привести к катастрофе и его обязательно нужно учитывать. Еще примеры? Часто в душе начинаешь делать воду погорячее, а она не делается. Крутишь, крутишь кран – и вдруг как ошпарит! Кто с этим не сталкивался хотя бы раз в своей жизни… Здесь тоже срабатывает запаздывание.

С этим явлением надо бороться аккуратно: во-первых, уменьшить скорость любых своих действий (например, ехать в автомобиле помедленнее или крутить кран медленно), а во-вторых, не делать сразу очень больших изменений в системе, т. е. поворачивать руль автомобиля на небольшой угол и кран поворачивать небольшими порциями.

24

Шифры и тайнопись

Сделаем прыжок в наших исследованиях – внедримся в зону шпионов, тайнописи, зашифрованных посланий и невидимых надписей. Есть такие явления, которые мы можем использовать для составления шифра, буквально не выходя из собственной кухни.