Физика в играх - Бруно Донат

Игра красок в подзорной трубе. Кто имеет маленькую подзорную трубу, хотя бы самодельную, тот может с ее помощью наблюдать игру красок совершенно исключительной красоты.

Подзорная труба ставится на стол и направляется на какой-нибудь отдаленный блестящий, освещенный солнцем предмет. Можно, например, поставить за окном никелированный шар от кровати или другую никелированную часть. Солнце должно так освещать предмет, чтобы он ослепительно блестел.

Из картона вырезается несколько колечек точно по диаметру объектива трубы. Эти колечки нужно сделать как можно уже. На них наклеиваются кружки из оловянной бумаги. В кружках надо предварительно вырезать ряды правильно расположенных отверстий. Вырезать лучше всего острым ножом, положив оловянную бумагу на стекло. Отверстия могут быть сделаны, например, так, как показано на рис. 77.

Рис. 77

Если закрыть этим кружком объектив трубы и направить ее на блестящий предмет, вы увидите удивительный, сияющий всеми цветами радуги рисунок.

Рисунок зависит от расположения отверстий на кружке; он меняется с переменой кружков. То, что мы рассматриваем в калейдоскоп, — это только тусклая картина по сравнению с тем, что можно увидеть таким способом.

Оптические обманы. В этой книге вы уже читали о многих ошибках нашего зрения. Мы не всегда можем правильно определить размер предмета или расстояние до него.

Посмотрите, например, на рис. 78. Там нарисованы три человека. Задний кажется нам низкорослым, а передний великаном; только средний, рядом с ними, представляется нам человеком нормального роста. Однако измерьте фигурки при помощи линейки с делениями, и вы увидите, что все три фигуры совершенно одинаковой высоты. Этот обман получается только из-за специально вычерченного фона. Все линии фона нарочно сведены в одну точку, чтобы вызвать впечатление перспективы и убедить нас, что передняя фигура находится дальше задней.

Рис. 78

Мы привыкли к тому, что более отдаленная фигура всегда кажется нам меньше, а так как она здесь одинаковой высоты с более близкими к нам фигурами, мы считаем ее более высокой, чем соседние. Если вы переведете эти рисунки на бумагу, также закрасите фигуры черной тушью, но не проведете линий перспективы, — обман зрения уже не получится. Вы увидите, что все три фигуры одинакового роста.

Тут вы ошибались в определении высоты фигур. В следующих опытах вы также ошибетесь в определении расстояний.

Рис. 79

Взгляните на три шара, помеченные цифрами 1, 2 и 3 на рис. 79. Вам покажется, что они отстоят друг от друга на равном расстоянии. Это обман. Измерьте расстояния, и вы увидите, что шар 1 гораздо ближе к 2, чем шар 3.

Расстояние между первым и вторым шарами кажется нам больше только потому, что оно заполнено предметами. У нас на рисунке между этими шарами нарисованы еще четыре.

Так ошибаемся мы довольно часто: когда солнце склоняется к горизонту, оно кажется нам все больше и больше, потому что мы видим его приближающимся к земным предметам и сравниваем диаметр солнца с земными предметами. Когда же солнце стоит высоко в небе и нигде близко нет предметов, с которыми можно было бы сравнить его размер, оно совсем не кажется нам таким большим.

Такое явление можно заметить, наблюдая диск луны. Мы поражаемся малому диаметру луны, когда она высоко на небе, после того как видели громадный диск ее при восходе.

Некоторое объяснение этому явлению вы сейчас получите. На рис. 80 начерчены две пары концентрических кругов. Мы разберем только внутренние круги. Который из них по-вашему больше — левый или правый?

Рис. 80

Не колеблясь вы ответите, наверное, что правый. А между тем они совершенно одинаковы. Невозможно отделаться также от ошибочного впечатления, когда вы держите в руках два кольца разной толщины или две трубки со стенками разной толщины, хотя внутренние диаметры их совершенно одинаковы. Вокруг левого внутреннего круга нашему глазу видна на рисунке большая масса, чем вокруг правого, поэтому правый кажется нам меньше сдавленным.

Когда вы смотрите на картину пейзажа, всегда перед вашими глазами два направления: вертикальное и горизонтальное.

Трудно сказать, какое из них вернее оценивается нашими глазами. Скорее горизонтальное, потому что мы привыкли писать и читать написанное горизонтально. Благодаря этому мы приобретаем более верное понятие о длине горизонтальных линий картины.

Рассматривая предметы, расположенные вертикально, мы очень часто ошибаемся в определении их размеров.

Взгляните на рис. 81, на котором видны две линии — горизонтальная и вертикальная. Наверное, вам кажется, что вертикальная линия по крайней мере на 1/3 длиннее горизонтальной, в то время как они совершенно одинаковы.

Из-за того, что мы хуже определяем размеры вертикальных линий, чем горизонтальных, в большинстве случаев квадрат, нарисованный от руки, оказывается ниже, чем нужно, то есть его вертикальные стороны короче горизонтальных.

Рис. 81

А вот взгляните на два квадрата рис. 82. Один прочерчен вертикальными линиями, другой — горизонтальными. Конечно, всякий скажет, что второй квадрат шире и промежутки между горизонтальными полосками шире, чем между вертикальными. А между тем они совершенно одинаковы. Поэтому люди низкого роста, которые хотят казаться более высокими, часто носят платья с вертикальными полосами.

Рис. 82

Хвосты, усики и другие прибавления, не составляющие корпуса предмета, который вы хотите измерить на глаз, всегда вводят в заблуждение. На рис. 83 начерчены две совершенно одинаковые линии с усиками, но одни усики направлены внутрь, а другие — наружу. Из-за этого одна линия кажется нам значительно короче, чем другая. Вы можете легко проверить линейкой, что на самом деле они совершенно одинаковы. Рис. 84 обманывает нас из-за косой штриховки. Получается впечатление, будто обе полоски расходятся. На самом же деле они параллельны.

Рис. 83

Интересный случай показан на рис. 85. Горизонтальные линии там начерчены совершенно параллельно одна другой, по линейке, а между тем нам кажется, что они согнуты в середине и на верхнем рисунке расходятся, а на нижнем — сходятся. Даже если вы приложите линейку и убедитесь, что линии эти прямые и параллельные, все-таки не избавитесь от оптического обмана, когда снимете линейку.

Замечательно простой случай оптического обмана показан на рис. 86. Там начерчены три строго параллельные линии, только косо заштрихованные. Наверное, никто из рассматривающих этот рисунок не поверит, что линии параллельны.

Рис. 84

Рис. 85

Рис. 86

Параллельность линий рис. 84, 85 и 86 легко проверить и без линейки. Поднимите книгу на уровень глаз и посмотрите вдоль линий.

Иногда архитекторы, вычерчивая детали здания, умышленно искривляют линии балок, для того чтобы при рассматривании они казались прямыми. В древних постройках часто находят в балках некоторую кривизну в верхней части, сделанную для того, чтобы балки казались прямыми снизу.

А вот посмотрите на рис. 87 и скажите, какая из двух линий под черной балкой составляет продолжение верхней. Вы, может быть, сразу не решитесь определить это, но, рассматривая рисунок, наверное выберете нижнюю линию и, конечно, ошибетесь.

Рис. 88

Рис. 87

Забавный обман зрения вызывает также рис. 88. Две части кольца нарисованы одна над другой. Они совершенно одинаковы, но нижняя кажется нам значительно короче верхней. Вы, пожалуй, не сразу заметите, в чем дело. Ведь на нашем рисунке наружные дуги не находятся одна над другой, и вы путаете, сравнивая лежащие рядом наружную дугу одной части кольца и внутреннюю дугу другой части.

Вы, вероятно, смотрели с моста вниз на текущую воду, и в конце концов вам представлялось, что мост поплыл вперед по реке. Если долго смотреть на фабричную трубу, не сводя с нее глаз, нам начинает казаться, что фабричная труба падает. Такое же впечатление вызывают и быстро бегущие над трубой облака.

Иногда облака могут стать действительно причиной падения. Если вы, стоя на площадке трамвая, станете смотреть на плывущие облака, вы очень легко можете свалиться. У вас получится обманчивое впечатление, будто вы падаете, а облака стоят, и, чтобы удержаться от воображаемого падения, вы невольно делаете движение, которое в действительности может привести к падению.