Техника - молодёжи 1952-12, страница 18

Солнце посылает в мировое пространство лучи света. Они мчатся с огромной скоростью и. как стрелы, осыпают нашу Землю. Одни предметы пропускают через себя эти стрелы, другие поглощают, третьи отражают. Отраженные лучи также прямолинейно мчатся дальше... Таким представлялся людям свет до тех пор, пока наука не разглядела в нем целый ряд особенностей.

Представим себе, что луч света был бы в самом деле всегда прям, как стрела.

В трудном положении оказались бы тогда люди науки: прямолинейный луч не отклонялся бы стеклянной линзой. Не действовали бы лупа, микроскоп, телескоп, бинокль, фотоаппарат, проекционный аппарат. Очки не помогали бы' людям с плохим зрением. Но самое главное, не действовала бы естественная линза— зрачок глаза. Человек своими глазами ощущал бы только наличие или отсутствие света.

К счастью, все обстоит иначе.

При переходе из среды с одной оптической плотностью в среду с другой плотностью луч света преломляется, то-есть изменяет свое направление.

Предположим, что луч света упал на поверхность воды.

Скорость распространения света в воде меньше, чем в воздухе, и луч пойдет под меньшим углом, с вертикалью. ЗДесь угол преломления меньше угла падения.

Наоборот, при переходе луча из среды, ■ оптически более плотной, в среду, оптически менее плотную, угол преломления всегда будет больше угла падения. При некотором значении угла падения угол преломления окажется равен 90°, и луч будет скользить вдоль границы раздела сред. При дальнейшем увеличении угла падения луч уже не выйдет за пределы более плотной среды, а отразится от границы раздела сред. Такое явление называется полным внутренним отражением луча.

Способностью света преломляться объясняется, например, явление миража. Почему над спокойной поверхностью моря появляются и вдруг бесследно исчезают причудливые очертания гигантских кораблей и неизвестных островов? В древности люди придумывали множество историй о появлениях таинственных городов в пустынях, заколдованных островов, волшебных кораблей, якобы управляемых мертвецами. На самом деле, все эти явления объясняются рефракцией — преломлением световых лучей в воздушных слоях с меняющейся плотностью.

При рассмотрении хода световых лучей в воздухе мы можем мысленно представить себе атмосферу состоящей из отдельных горизон-

Луч света, идущий из воды в воздух при угле падения больше 48°, уже не выходит наружу. Он претерпевает полное внутреннее отражение or поверхности воды.

ПРЕЛОМЛЕНИЕ

Инженер М. СТЕРЛИГОВА Рис. С. ПИВОВАРОВА

тальных слоев различной плотности. Если луч света, идущий от предмета к глазу наблюдателя, пе-

Луч света, попадая из одной среды в другую, преломляется.

ресекал бы поверхности, разделяющие эти слои, то на каждой из них он испытывал бы преломление, подобное тому, которое испы

ОБЪЯСНЕНИЯ К 4-й СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ

1. Мираж в пустыне. Вследствие оптической неоднородности нагретых сло< в воздуха луч света искривляется. Изображение дале

кого предмета видно над горизонтом. 2. «Сплющивание» диска солнца вблизи горизонта. Лучу,

идущему от нижнего края солнечного диска, приходится проходить через более плотные слои воздуха. Он преломляется сильнее, чем луч, идущий от верхнего края диска. Глаз видит солнце в направлении касательных и изогнутым лучам. Изображение получается искаженное. 3. Рефрактометр. Один из приборов, где используется преломление света. Он применяется при контроле состава протекающей по трубе прозрачной жидкости. На схеме очень упрощенно показан принцип подобного прибора.

4. Рефрактор. Телескоп, основанный на преломляющих свойствах линз. Внизу на схеме показан ход лучей в телескопе. 5. Глаз и фотоаппарат. В одном случае счет преломляется в хрусталике, в другом — в объективе (сложной комбинации стеклянных линз).

тывает световой луч при переходе из воды в воздух. В результате свет шел бы по ломаной линии. Но в действительности плотность i воздуха в атмосфере меняется не скачками, а непрерывно. Поэтому световой луч имеет форму кривой, постепенно и плавно меняющей свое направление.

Так как атмосфера всегда имеет различную плотность, то земная рефракция наблюдается постоянно. Мы к ней привыкли и не замечаем, что любой предмет, если он только не находится над нами по вертикали, кажется нам несколько выше, чем на самом деле.

Но случается, что распределение плотности воздуха в силу каких-нибудь местных причин отличается от обычного. Тогда и путь светового луча будет также необычным. В этом случае можно увидеть предметы, которые находятся далеко за горизонтом.

При тихой, безветреной погоде слои воздуха, которые соприкасаются с Землей, нагреваются сильное, чем вышележащие, и становятся менее плотными. В этом случае часть лучей, идущих наклонно к Земле, испытывает полное внутреннее отражение от менее плотных нижних слоев воздуха и попадает в зрачок глаза одновременно с прямыми лучами. Так, наблюдатель, видя предмет обычным образом, видит, помимо того, опрокинутое зеркальное отражение предмета. Так образуются миражи. Человек не только разгадал причину миражей, но и научился по рефракции света судить о состоянии атмосферы. Метеорологи пользуются этими данными для уточнения прогнозов погоды.

Сквозь атмосферу Земли мы видим не только земные предметы, но и небесные тела. Проходя через слои воздуха, лучи, идущие от небесных тел, тоже искривляются. Это явление называется астрономической рефракцией.

Чем ниже к горизонту находится звезда, тем больший путь в атмосфере проходят ее лучи, тем больше они изгибаются. Благодаря астрономической рефракции мы видим звезды, луну и солнце раньше, чем они взошли над горизонтом.

Астрономическая рефракция может усиливаться в зависимости от состояния атмосферы. Так, иногда при восходе или закате солнца наблюдается чрезвычайное искажение его формы. Солнце напоминает то гриб, то шапку, то треугольник ¹ и передвигается как бы скачками.

Рефракцией объясняется и знакомое каждому мерцание звезд.

Вы не раз наблюдали, наверное, как в безветреный жаркий день у поверхности нагретой Земли или песчаного пляжа очертания пред-

Линза фокусирует пучок света. Ее можно представить как набор призм.