114 [15]. Почему зрачок глаза черный?

Ответ: Зрачок - это отверстие: проходя через него внутрь глаза, свет практически полностью поглощается, и поэтому отверстие кажется черным.

115 [15]. Почему, если мы сильно ударились головой, нам кажется, что "из глаз посыпались искры"?

Ответ: При ударе происходит сильное раздражение зрительного нерва и от него - клеток сетчатки; это воспринимается нами как яркий свет из множества искр.

116 [15]. Почему размер глаз рыб тем больше, чем на большей глубине они обитают, а у сверхглубоководных рыб (живущих в вечной темно­те) глаза маленькие или совсем отсутствуют?

Ответ: Свет рассеивается и поглощается водой, поэтому чем глубже, тем освещенность меньше. Чтобы лучше видеть, рыбы, обитающие в глубоких местах, должны иметь большие глаза. На сверхбольших глубинах царит вечная темнота, и рыбы там получают информацию об окружающих предметах не путем зрения, а другими способами; глаза им не нужны.

117 [15]. Тела некоторых живых организмов (например, личинок отдельных насекомых) невидимы в воде, но их глаза хорошо заметны в виде черных точек. На основании законов оптики объясните: а) почему само существо не видно в воде; б) останется ли такой организм невидимым, если его поместить в воздушную среду.

Ответ: а) Показатель преломления тел этих живых существ, очевидно, такой же, как у воды; поэтому они в воде невидимы; раз глаза видимы, значит их вещество имеет показатель преломления, отличающийся от водного, б) В воздушной среде существа станут видимыми, так как будет значительной разница показателей преломления тела живого существа и воздуха - свет будет отражаться.

118 [2]. В вашем распоряжении плоскопараллельная стеклянная пластина. Определить скорость света в стекле. Измерительное средство – линейка.

Решение:

На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Это явление называется преломлением света, которое подчиняется определенным законам. Один из них гласит: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред.

Закон преломления записывается так: , где  – абсолютные показатели преломления первой и второй сред.

, тогда .

Из принципа Гюйгенса относительный показатель преломления , где  – скорость световых лучей в вакууме,  - скорость световых лучей во второй среде. Поэтому закон преломления можно записать так: .

Из этого соотношения находим скорость: .  (1)

Чтобы найти углы падения и преломления, сделаем следующее построение:

1. Положить стеклянную пластинку на тетрадный лист и, очертив контур, убрать ее.

2. Через точку , верхней грани контура , провести прямую  перпендикулярную этой грани. Под произвольным углом к перпендикуляру провести отрезок  (луч падения).

3. Стеклянную пластинку совместить с контуром и, подняв тетрадь на уровень глаз, расположить линейку со стороны грани . Смещайте линейку так, чтобы одна из ее сторон, если смотреть через пластинку, продолжала отрезок . Прочертите это продолжение .

4. Снять пластинку с контура и соединить отрезком прямой точки  и , это будет луч преломления, который с перпендикуляром составляет угол .

5. На луче падения  отложить отрезок . Из точки  на прямую опустить перпендикуляр . Из  и  находим:

 (2);  (3).

Соотношения (2) и (3) подставим в (1), получим искомую скорость:

;

Линии синусов  и  измеряются линейкой.

119 [33]. Ф. И. Тютчев. "В небе тают облака…”

В небе тают облака,

И, лучистая на зное,

В искрах катится река,

Словно зеркало стальное.

Почему поверхность воды искриться?

Ответ: На поверхности воды всегда есть волнение, рябь, водовороты. Водную поверхность можно представить как совокупность вогнутых и выпуклых зеркал. Вогнутые поверхности фокусируют солнечные лучи, поэтому появляется множество ярких искорок. Волны на поверхности все время перемещаются, поэтому искорки вспыхивают и гаснут.

120 [33]. В. Я. Брюсов. В лодке.

И лодка чуть колышется, одна средь темных вод,

И белый столб от месяца по зыби к нам идет.

Как образуется "белый столб” на воде?

Ответ: Дорожка на поверхности воды возникает вследствие отражения света от мелких волн, которые ориентированы в различных направлениях. При самых различных положениях наблюдателя отраженные лучи попадают к нему в глаз.

121 [33]. А. Р. Беляев. Человек-амфибия.

"Ихтиандр был без очков и поэтому снизу видел поверхность моря так, как она представляется рыбам: из-под воды поверхность представлялась не плоской, а в виде конуса, - будто он находился на дне огромной воронки. Края этого конуса, казалось, были окружены красной, желтой, зеленой, синей и фиолетовой каемками. За конусом расстилалась блестящая поверхность воды, в которой, как в зеркале, отражались подводные предметы: скалы, водоросли и рыбы… Ихтиандр видел над водой безногого рыбака, а в воде – только его ноги, а они снова отражались в зеркале водной поверхности”.

Как объяснить восприятие  Ихтиандра под водой? Почему края конуса были окружены разноцветными каемками?

Ответ: Мир из-под воды, который увидел Ихтиандр, объясняется явлением полного внутреннего отражения. Водная поверхность из глубины представляется в виде воронки. Бока конуса наклонены друг к другу под углом, равным двум предельным углам (97 ⁰). Весь надводный мир заключается внутри этого конуса, правда, в искаженном виде. За краями конуса расстилается блестящая поверхность воды, в которой, как в зеркале, отражается подводный мир. Каким видится из воды рыбак, зашедший в воду? Ноги рыбака видны непосредственно в воде. Но кроме этого наблюдается еще и отражение ног от зеркальной поверхности воды. Верхняя часть тела рыбака висит в воздухе без ног. Такое изображение возникает на сетчатке глаза.

Края конуса окружены разноцветными каемками, так как белый солнечный свет – это смесь лучей разных цветов. Каждый род лучей имеет свой показатель преломления, а потому и свой предельный угол. Вследствие этого края конуса имеют радужную окраску.

122 [33]. Л. Н. Мартынов. Гиперболы.

И нефть, попав из бака в водоем,

Павлиний хвост внезапно распустила.

Она об органическом своем

Происхожденье снова загрустила.

Почему нефть на поверхности воды окрашивается в радужные цвета?

Ответ: Нефть на поверхности воды образует тонкую пленку, от обеих поверхностей которой происходит отражение света. В результате возникают когерентные волны, которые интерферируют. Волна, отраженная от нижней поверхности, отстает по фазе от волны, отраженной от верхней поверхности. Разность фаз между этими волнами зависит от толщины пленки и от длины световых волн в пленке. Вследствие интерференции будет происходить гашение одних цветов спектра и усиление других, поэтому места пленки, обладающие разной толщиной, будут окрашены в различные цвета.

123 [33]. Садко (былина).

Проснулся Садко, купец богатый новгородский,

В океан-море да на самом дне;

Увидал он – сквозь воду печет красно солнышко.

"Печет” ли солнышко под водой?

Ответ: Тепловое излучение поглощается водой.

124 [33]. А. Р. Беляев. Держи на Запад!

Чтобы продлить жизнь Великого Ума, его поместили в ракету, движущуюся вокруг Земли. "Физик следил за полетом ракеты Великого Ума. Теперь ракета летела со скоростью восьмисот километров. По мнению физика, этой скорости было достаточно, чтобы удвоить время для всех, живущих на ракете.

Однако несчастный случай спутал все расчеты. По ошибке радиста, принявшего радиограмму с Земли, пилот вдруг ускорил полет ракеты до невероятной быстроты, во много раз превышающей скорость полета Земли, и в то же время связь с ракетой была прервана. Приходилось опять останавливать ее, чтобы посмотреть, что там произошло. Но скорость ракеты была так велика, что даже мощные электромагниты не могли сразу уменьшить ее. Прошло немало дней, прежде чем скорость полета уменьшилась… физик совершил перелет на ракету Великого Ума.

… Там, где находился Великий Ум, на письменном столе лежал младенец… Он держал во рту конец резиновой трубки, соединенной с баллоном молока, и сосал. Физик понял, что случилось. Пилот развил такую скорость, что опередил земное время, и все жизненные процессы на ракете пошли в обратном порядке… Все обитатели ракеты стали молодеть, обращаться в детство”.

Возможно ли путешествие в свое прошлое с точки зрения СТО?

Ответ: Нет.