Я познаю мир. Естествознание

Харс Александр Александрович

Древние греки, пытаясь найти ответ на вопрос, что такое свет, выдвигали самые невероятные предположения. Согласно одной из идей, свет испускают наши глаза, и он течет из них, как вода из шланга. Поэтому, думали древние греки, мы видим вещи, когда направляем на них луч света из наших глаз. Считалось, что видим мы так же, как ощупываем предметы. Слепые не могут испускать из глаз свет, поэтому они не видят.

Древние греки полагали, что мы видим вещи, когда направляем на

них луч света из глаз; слепые не могут испускать свет из глаз, поэтому они не видят

Такая точка зрения на свет господствовала в течение нескольких столетий, до тех пор пока новая теория света не была создана Исааком Ньютоном.

Ньютон и свет

Что же такое свет? Вещество? Или, может быть, энергия? Ныотон рассмотрел оба варианта. Ему было известно, что звуковые волны, как и волны на воде, могут завернуть за угол, а свет – нет, поэтому Ньютон решил, что свет – это вещество. Видимо, думал Ньютон, свет состоит из маленьких частичек, которые по прямым линиям – лучам – распространяются от источника света. Если такой луч попадает нам в глаз, мы видим источник света. Но тогда свет должен иметь вес?

Практически в то же время в Голландии над изучением света трудился Христиан Гюйгенс. Он предполагал, что волны света распространяются от источника света примерно так же, как расходятся волны по воде при падении камня. Гюйгенса не убеждало то, что свет не может огибать препятствия, как волны на поверхности воды.

Ньютон считал, что если свет – это волна, она должна по чему–то идти, как звук распространяется по воздуху, а волны по поверхности моря. Свет, как известно, распространяется и в пустоте, и поэтому, например, мы видим солнечный свет, дошедший до нас через космическое пространство.

Лучи света, падающие на зеркало под углом, отражаются от зеркала под тем же углом. Если поверхность неровная, то и отражение получается неправильным.

Когда свет переходит из одного вещества в другое, например из воздуха в воду, путь света изменяется, и мы видим искаженную картину. Это явление называется преломлением света. На этом основан старинный фокус: если смотреть в чашку сбоку и чуть сверху, дно чашки и лежащая на нем монетка не видны. Если же налить туда воду и взглянуть с той же точки зрения, то монетка станет видна.

Благодаря преломлению дно бассейна или бака с водой кажется ближе, чем на самом деле – это знает каждый. Для того чтобы попасть палкой в рыбу, глядя на нее из воздуха, нужно целиться ниже кажущегося положения рыбы, потому что изображение искажено границей между воздухом и водой. Если в стакан с водой положить ложку и посмотреть сбоку, то будет видно, что ложка как будто бы сломана границей воды и воздуха и подводная часть кажется сдвинутой назад.

Преломление света вызывает обман зрения

Нам кажется, что предмет под водой находится на прямой линии, продолжающей наш взгляд, но преломление вызывает обман. Разные прозрачные тела и жидкости вызывают преломление различной силы, если на них падает свет из воздуха. Алмаз очень сильно преломляет свет, и большая часть попавших на него лучей отражается, поэтому алмазы так сверкают.

Чередующиеся

слои теплого и холодного воздуха также вызывают преломление, благодаря которому человек видит предметы, которых на самом деле нет либо они находятся очень далеко. Иногда на горизонте появляются висящие вниз вершиной деревья, а в небе плывут пароходы, не касаясь воды. На самом деле это всего лишь игра света. По мере того как мы приближаемся к миражам, они исчезают.

Простой мираж хорошо видно на шоссе в жаркий день. Свет над горизонтом, попадая в горячий воздух над раскаленным асфальтом, кажется нам лужей воды, растекшейся по шоссе.

Миражи мы видим дрожащими, искаженными, потому что слои воздуха, вызывающие их появление подвижны. Именно поэтому изображение лужи кажется совсем натуральным. Кроме того, благодаря этим оптическим эффектам, мы видим солнце на несколько минут раньше утром и на несколько минут дольше вечером, чем оно реально взошло или село.

Мираж

Хорошее зрение

Если, стоя на шумном перекрестке, представить себе, что все люди с проблемами зрения вдруг стали людьми с больными ногами, то больше половины пешеходов немедленно начали бы хромать. В университете такое превращение постигло бы четырех из десяти студентов, а на швейной фабрике лишь восемь из десяти рабочих.

Мы добились многих успехов, жизнь стала комфортнее, но мы многократно увеличили нагрузку на зрение. Около 95% младенцев рождается без дефектов зрения, но лишь немногие пожилые люди могут обходиться без очков.

Вероятнее всего, это произошло потому, что человек пользуется глазами в совершенно иных условиях, чем те, когда глаз первоначально развивался и приспосабливался. Первобытному человеку глаза были нужны почти исключительно на свежем воздухе и для того, чтобы смотреть вдаль при ярком солнечном свете. Это было нужно и на охоте, и на рыбной ловле, и в бою. С заходом солнца человек переставал полагаться на свои глаза.

Конечно, первобытный человек не рассматривал часами мелкие предметы, не шел после этого в огромный кинотеатр, не смотрел телевизор и не читал книг глубокой ночью. Вероятно, многие проблемы глаз возникают из–за того, какая на них приходится нагрузка.

Схема строения глаза человека

Глаз имеет хрусталик – особую линзу, которая позволяет четко видеть предметы, расположенные на разном расстоянии. Изображение воспринимает светочувствительная сетчатка, расположенная в глубине глаза. Для того, чтобы резко видеть предметы на разных расстояниях, хрусталик должен изменить свою форму. Это достигается при помощи мышц, которые и отвечают за эти изменения.

С возрастом способность хрусталика менять форму ухудшается. Например, самое близкое расстояние, на котором предметы выглядят четко для человека без очков в возрасте 60 лет, равно приблизительно двум метрам. Книгу на таком расстоянии читать уже невозможно, просто потому, что буквы слишком мелкие. Именно поэтому пожилые люди используют очки.