Читальный зал -->  Физический фейерверк 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

ентироваться вдоль линии потока, создаваемого при сдвиге. В результате вязкость уменьшается. Когда сдвигающее усилие снимается, молекулы восстанавливают свою прежнюю ориентацию, и вязкость увеличивается.

4.127. Когда вязкая упругая жидкость выходит из трубки, существовавшие в ней внутренние напряжения снимаются, поэтому она расширяется. В частности, рассматривалась такая модель: когда жидкость проталкивается через трубку, составляющие ее молекулы вытягиваются, когда же она выходит из трубки, молекулы сокращаются, и жидкость разбухает .

4.128, 4.129. Оба этих опыта иллюстрируют упругую реакцию жидкости. Так, силиконовая замазка обладает очень большой вязкостью, но когда напряжения прикладываются медленно, ее вязкость уменьшается. При резких же сдвиговых напряжениях замазка трескается.

4.130. Вязкость песка-плывуна растет с увеличением напряжений, поэтому пытаться быстро выбраться из него бессмысленно: чем резче раздвигать песок, тем сильнее он будет удерживать вас. Нужно двигаться медленно, чтобы по возможности уменьшить его вязкость. Глаза животных, затянутых песком, выпучиваются, вероятно, потому, что на нижнюю часть их тела действует большое гидростатическое давление, обусловленное высокой плотностью песка (смесь песка с

водой плотнее, чем просто вода).

4.131. Если цилиндр вращают медленно, то краска вытягивается в тонкий слой и при каждом обороте наматывается по спирали на внутренний цилиндр. Если обратное вращение цилиндра начинается прежде, чем краска полностью перемешается вследствие молекулярной диффузии (теплового движения молекул), то тонкий слой почти полностью разматывается обратно после того, как цилиндр сделает такое же количество оборотов в противоположном направлении.

5.1. Чтобы на сетчатке глаза получалось отчетливое изображение, глаз должен преломлять световые лучи. В основном (примерно на две трети) преломление происходит на внешней поверхности глаза. Если вода касается глаза, то световые лучи, попадая из воды в глаз, практически не преломляются, так как коэффициент преломления вещества глаза примерно равен коэффициенту преломления воды. Когда человек, плавая в воде, надевает специальные очки, то перед глазами остается слой воздуха, и преломление света происходит нормально. У рыбы, которая может видеть одновременно в воде и в воздухе, имеются две сетчатки, а хрусталик глаза обладает яйцевидной формой. Для компенсации уменьшения преломляющей способности той части глаза, которая погружена в воду, участок хрусталика, преломляющий свет от подводных объектов, имеет большую кривизну.

5.2. Человек мог бы стать невидимым, если бы коэффициент преломления его тела оказался равным коэффициенту преломления воздуха (который чуть больше 1). При большем коэффициенте преломления тела лучи света, проходящие сквозь человека-невидимку, несколько преломлялись бы и искажение изображений находящихся за человеком предметов (особенно заметное при его движении) делало бы его присутствие заметным. Для того чтобы человек мог видеть, он должен поглощать некоторое количество света. Такое поглощение должно быть достаточно малым, чтобы человек не был виден как какая-то тень . Таким образом, чтобы человек мог видеть, но не быть видимым, коэффициент преломления его тела должен выражаться комплексным числом, действительная часть которого близка к 1, а мнимая достаточна для того, чтобы поглощалось количество света, необходимое для зрения, но не слишком велика, т. е. чтобы поглощение света телом не стало заметным.

5.3. Вследствие капиллярных эффектов вода поднимается по карандашу, и ее поверхность вблизи карандаша искривляется. Лучи света преломляются на искривленной поверхности воды так, что на тени карандаша появляется светлый промежуток.

5.4. В первом случае изображение монеты появляется почти на поверхности воды. Лучи, идущие от монеты, отражаются от задней стенки сосуда, идут вверх и, преломившись на поверхности

воды, попадают в глаз. Если же к задней стенке сосуда приложить мокрую ладонь, то отражения от него не будет. Сухая рука оказывает гораздо меньшее влияние, так как, вообще говоря, рука соприкасается со стеклом в ограниченном числе точек. Но когда рука мокрая, пустоты между ладонью и стеклом заполняются водой. Поскольку коэффициенты преломления света у воды и стекла примерно одинаковы, такое заполнение пустот водой увеличивает площадь поверхности контакта руки с сосудом практически до 100%. Поэтому ббльщая часть лучей, идущих от монеты и попадающих на этот участок стенки, поглощается, и изображение монеты исчезает.

Или рассеивается равномерно (диффузно) во все стороны.--Прим. ред.

5.5. Лучи света, идущие от предмета, находящегося под водой, преломляются на поверхности воды. Выходя из воды, они отклоняются к поверхности. В результате создается впечатление, что лучи идут из точки, расположенной менее глубоко под водой, чем реальный предмет.

5.6. Лучи, проходящие сквозь первое (наружное) стекло в раме, частично отражаются от внутренней поверхности второго стекла. Обычно это частичное отражение не имеет значения, так как ббльщая часть света проходит сквозь второе стекло и доходит до глаза. Однако если давление воздуха снаружи отличается от

давления воздуха между стеклами, то стекла перестают быть параллельными, и часть света, претерпевающая отражение между стеклами, создает едва различимое призрачное изображение-двойник.

Рассмотрим луч, который идет от находящегося за окном предмета и падает на первое стекло горизонтально. Большая часть света проходит через стекло в помещение. Если бы в комнату попадал только этот свет, то мы видели бы изображение предмета неискаженным. Однако часть света, отражаясь от внутренней поверхности второго стекла, возвращается к первому, снова отражается, идет ко второму и, наконец, проходя сквозь него, попадает в помещение. В результате возникает второе, более слабое изображение. Если стекла не параллельны, то изображение-двойник смещено относительно основного изображения.

Подобный же эффект возникает, если толщина стекла не везде одинакова.- Прим. ред.

5.7-5.11. Во всех этих задачах (за исключением задачи 5.9) рассмотрены миражи, обусловленные изменением с высотой показателя преломления воздуха в приземном слое. Этот показатель прежде всего зависит от температуры воздуха. Призрачные горы (один из примеров верхнего миража) наблюдаются, когда температура воздуха повышается с высотой. Световые лучи идут от удаленных объектов, например от гор, вверх под некоторым углом к горизон-

ту. Но из-за увеличения показателя преломления с высотой лучи загибаются вниз и попадают в глаза наблюдателя, находящегося на земле. Наблюдатель инстинктивно воспринимает эти лучи как прямые, и изображение объекта оказывается для него расположенным выше, чем истинный объект.

Мираж в пустыне - это пример нижнего миража, названного так, поскольку в данном случае изображение находится ниже, чем реальный объект. В оазисном мираже этим объектом является небо. Лучи света, идущие от голубого неба, преломляются в приземном слое воздуха, в котором температура понижается с высотой. Лучи отклоняются в сторону наблюдателя, и он, опять же воспринимая лучи как прямые, видит на некотором расстоянии впереди голубую поверхность воды. Дрожание изображения, обусловленное флуктуация-ми коэффициента преломления горячего воздуха, создает иллюзию течения или волнения воды. Пеликан такого миража увидеть не мог, так как идущие сверху лучи не могут преломиться так, чтобы возвратиться вверх под столь большим углом к земле.

Фата-моргана представляет собой сложный мираж, поскольку для возникновения такого миража зависимость температуры от высоты должна быть нелинейной; температура сначала возрастает с высотой, но с некоторого уровня скорость ее роста уменьшается. Подобный температурный профиль, только с более крутым переломом где-то посередине.

может создать мираж с тройным изображением.

5.12. Действие большинства односторонних зеркал обусловлено тем, что одна их сторона (скажем, обрашен-ная в комнату, где находится допрашиваемый) освешена ярче, чем другая (обрашен-ная в комнату, где находится человек, наблюдаюший за преступником). Часть света, падаюшего на стекло из ярко освешенной комнаты, отражается передней и задней поверхностями стекла. Если с другой стороны стекла достаточно темно, то преступник видит только отраженный свет, и стекло кажется ему зеркальным. К наблюдаю-шему же сквозь стекло приходит достаточное количество света, и он отчетливо видит преступника. Зеркальный эффект еще более усиливается, если стекло покрыто тонким слоем металла. Благодаря этому увеличивается количество света, отраженного к преступнику, но вместе с тем количество проходящего света оказывается достаточным для наблюдения.

Слабое изображение наблюдающего теряется на фоне мощного светового потока, отраженного стеклом.- Прим. ред.

5.13. Даже когда Луна закрыта от Солнца Землей, солнечный свет может попадать на нее благодаря преломлению лучей в земной атмосфере (по периметру земного диска). Однако при таком преломлении теряется более коротковолновая (синяя) область видимого спектра (см. задачу 5.59) и остает-

ся только длинноволновая (красная). Поэтому тот свет, который отклоняется на угол, достаточный для освещения Луны,- красный. Подобным обрезанием спектра объясняется красный цвет неба на восходе и заходе Солнца (см. задачу 5.58).

5.14. Хотя обычно миражи обусловлены преломлением света (см. задачу 5.7), описанный мираж, по-видимому, возник в результате отражения света. Женщина, судя по всему, увидела свое отражение на редком тумане. Миражи, обусловленные отражением света, пока еще остаются загадкой для исследователей. Высказываются лишь предположения об их возможной причине, а что касается механизма их возникновения, то здесь можно только строить догадки.

5.15. В литературе не приводится какого-либо единого математического выражения, которое описывало бы число изображений в двух зеркалах как функцию угла между зеркалами и углового положения объекта относительно зеркал. (Попробуйте вывести его сами.) Наиболее полно этот вопрос освещает в своей работе Чай [989].

5.16. Возникновение зеленого луча объясняется разложением солнечного света в спектр в земной атмосфере; это явление аналогично дисперсии света в стеклянной призме. Когда лучи солнца входят в земную атмосферу, они преломляются так, что солнце кажется расположенным над горизонтом выше, чем это есть на самом деле. Свет с более короткой

длиной волны (синяя область спектра) преломляется сильнее, чем длинноволновый (красная область спектра). В результате этих процессов на небосводе должно было бы появиться голубое изображение солнца, расположенное выше красного, а между ними - изображения промежуточных цветов. Однако голубое изображение пропадает из-за атмосферного рассеяния (см. задачу 5.59), и верхнее изображение солнца оказывается следующего по порядку в спектре цвета - зеленого. Поэтому, когда изображение солнца скрывается за горизонтом, последним мы видим зеленый луч .

Большая же часть желтого и оранжевого света поглощается парами воды и молекулами О4.- Прим. ред.

5.17. Если сахар не размешан, то коэффициент преломления жидкости в сосуде меняется с глубиной, причем так, что у дна, где концентрация сахара самая высокая, он максимален. Когда луч лазера входит в сосуд с небольшим наклоном вниз, он непрерывно загибается. Наклон луча увеличивается по мере того, как он входит в оптически более плотные слои жидкости. В конце концов луч отражается от поверхности дна, снова проходит слои с непрерывно меняющимся коэффициентом преломления и опять загибается. Аналогичное преломление звуковых волн уже обсуждалось в ответах к задачам 1.29 и 1.38.

5.18. Лучи солнечного света преломляются в земной

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.