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

Знаешь, как американцы показывают знак «ОК», то есть «все в порядке»? Они делают колечко из большого и указательного пальцев. А если сложить указательный и большой пальцы в кольцо так, чтобы осталась очень маленькая, просто малюсенькая дырочка – с булавочную головку, то получится оптический прибор.

Поверишь ли, если смотреть через эту дырочку на ярко освещенный предмет, то человек с плохим зрением видит предмет более резко.

Вот вам и прибор из голых рук. Прибор называется диоптрическим прицелом. На некоторых винтовках вместо прицела ставят металлическую пластинку, в которой проделана очень маленькая дырочка. Эта дырочка позволяет резко видеть и мушку винтовки, и цель.

Поскольку дырочка пропускает очень мало света, надо, чтобы освещение во время опыта было достаточно ярким. Можно взять кусочек обычной фольги, в которую заворачивают продукты, проколоть в ней иголкой дырочку и рассматривать предметы через эту дырочку. Действительно, предметы становятся резкими и вблизи и далеко – одновременно! Так происходит из-за оптического явления, называемого дифракцией. Обычная дырочка работает как линза. Световые волны, проходящие через нее, изменяют свой путь и фокусируются. На заре фотографии этим пользовались, первые фотографические камеры представляли собой обычные ящики. В этом ящике в одной из стенок была проделана маленькая дырочка, а стеклянная пластинка с реагирующей на свет эмульсией ставилась у стенки напротив. Из-за того что дырочка пропускала мало света, приходилось долго ждать, пока свет подействует на пластинку, – иногда по полчаса. Но это было уже почти сто пятьдесят лет назад.

Вот такие очки без стекол.

34

Телевизор через дырочку

(продолжение)

Если взять наш кусочек фольги с проколотой дырочкой, то можно проделать еще один опыт. Если мы попробуем поднести страницу книги прямо к глазу, то ничего прочитать не сможем. Все будет расплываться. Удобное расстояние для чтения при нормальном зрении – около 25 – 30 сантиметров.

Возьмем наш кусочек фольги и попробуем через дырочку прочитать текст, который мы поднесем очень близко, на пару сантиметров к глазам. Напоминаю, освещение должно быть достаточно ярким.

Мы заметим, что дырочка позволяет нам читать текст, буквы не расплываются! Мало того, буквы кажутся увеличенными, словно мы смотрим на них через увеличительное стекло.

Так работают наши забавные очки. Они помогут нам по-другому взглянуть на некоторые окружающие нас предметы. Подойдем к телевизору вплотную и посмотрим через дырочку на экран телевизора с расстояния один-два сантиметра. Что мы видим?

Экран телевизора, оказывается, состоит из целого ряда отдельных прямоугольничков, каждый из которых меняет свой цвет. Держа фольгу с дырочкой на расстоянии одного-двух сантиметров от экрана, начнем отодвигать глаз от фольги. Мы увидим, что прямоугольнички увеличиваются, наша дырочка работает как самая настоящая линза. Можно разглядеть, как изменяют цвета отдельные ячейки телевизора!

Конечно, когда мы смотрим с большого расстояния, все эти отдельные прямоугольнички сливаются, и мы видим только одно общее изображение. А вот с линзой из фольги мы сумели рассмотреть отдельные элементы экрана.

35

Свет гнет предметы?

Кстати, о телевизоре. Мы можем наблюдать перед телевизором интересный обман зрения. Возьми длинный предмет – например, обычную линейку. Выключи в комнате свет и перед экраном включенного телевизора помаши быстро туда-сюда. Лучше всего махать по диагонали, «наискосок». Ты обязательно увидишь, что линейка словно ломается, изгибается!

На самом деле это не линейка ломается и гнется, а наш глаз обманывается. Дело в том, что телевизор строит изображение не сразу, а из небольших кусочков, по точкам. Световой луч бежит по строке экрана, потом перепрыгивает вниз на следующую строчку, и так далее, пока не построит целый кадр. Затем все начинается сначала. Мы этого не замечаем, потому что все происходит очень и очень быстро.

Но когда линейка или указка быстро передвигается перед экраном, она освещается сзади лучом неравномерно. И глаз видит не прямую линейку, а линейку, как бы составленную из кусочков – каждый кусочек виден от линейки в разном положении.

Неважно, машем мы линейкой вправо-влево перед цветным или черно-белым телевизором. Ведь главную роль тут играет «развертка» по кадрам. Электронный луч в кинескопе, то есть в телевизионной трубке, бегает слева-направо и сверху-вниз, освещая с огромной скоростью по очереди разные участки экрана. Поэтому, пока линейка перемещается вдоль экрана, она освещается на разных участках лучом и для глаза оказывается как бы изогнутой.

На дискотеках такое явление применяют для развлечения. В темноте быстро вспыхивает яркая лампа, и люди кажутся «дергающимися», словно все движения распадаются на отдельные части. Просто лампа выхватывает лишь отдельные моменты из слитного, непрерывного движения – и глаз обманывается.

36

Ловим лучи в мутной воде

Возьми совсем немного обычной муки, пол чайной ложки. Разведи в воде, чтобы она была замутненной, – лучше взять трехлитровую банку.

Если нет под рукой увеличительного стекла, сойдут дедушкины очки – они наверняка для дальнозорких, а в очках для дальнозорких стекла всегда увеличительные. Только не надо брать их без спроса – попроси вежливо для опыта, дедушка или бабушка обязательно дадут попользоваться на время.

Выключите в комнате свет, зажгите только одну свечку, поставьте перед ней увеличительное стекло, а дальше – банку с водой.

Вы увидите, как за стеклом лучи сходятся в банке, – мутная вода позволит увидеть вам сами лучи, как они сходятся в одну точку и потом снова расходятся! Должен сказать, что придется немного подвигать свечку, увеличительное стекло и подобрать воду нужной «мутности», чтобы увидеть лучи. Но результат заслуживает этой работы: ученые вычисляют ход лучей по формулам, а мы видим их собственными глазами!

Можно сделать и по-другому. Если на даче или в деревне будут ставить самовар или разжигать костер, то вместо мутной воды можно наловить дыму. Делается это так: берется банка с плотно закрывающейся крышкой, подносится к дыму вверх ногами – и крышка быстро закрывается, когда банка наполнится дымом. Теперь быстренько неси ее в комнату, где приготовлены свечка и увеличительное стекло, – и проводи этот опыт.

37

Как мы видим цвета

Оптика, или наука о световых лучах, очень интересна. Ведь человек получает почти все сведения об окружающем мире через глаза. И наши глаза устроены очень сложно и забавно. Мы можем легко в этом убедиться.

Набери цветных стеклышек – красных, синих, зеленых. Подойдут осколки от бутылок или цветные пленки. Можно, если совсем неоткуда взять стеклышки, нарисовать на пластмассовой прозрачной линейке фломастером цветные квадратики (хотя это, конечно, похуже).

Теперь посмотри на мир вокруг себя через цветное стеклышко. Ты увидишь, что все цвета изменяются! Через зеленое стекло, например, красный цветок кажется черным.

Можно провести этот опыт по-другому. На чистом белом листе бумаге нарисуй широкие полоски разных цветов – зеленую, красную, синюю, желтую и другие. Подпиши под каждой ее цвет.

Возьми теперь цветную лампочку – в магазине можно купить синюю или красную. Если же нет такой возможности, будем пользоваться обычной настольной лампой, но поднесем к ней цветное стекло, чтобы наш белый лист с рисунком освещался одним цветом.