Журнал 'Домашняя лаборатория', 2006 №12 - Гале

кривая. Если коэффициент преломления будет меняться не только непрерывно, но еще и равномерно, то луч света окажется близок по форме к кривой, которую называют "цепной линией". Такую форму имеет цепочка, подвешенная на двух гвоздях.

Обратите внимание на самую нижнюю точку рисунка. Если во всех других слоях происходит преломление, то в самом нижнем — отражение. Угол падения луча на границу между последним и предпоследним слоями таков, что происходит полное внутреннее отражение света.

Тем зеркалом, в котором солдаты Бонапарта видели отражение холмов и деревень, был последний, расположенный у самой земли, наиболее сильно нагретый слой воздуха! Не следует думать, что мираж можно увидеть только в пустыне. Жители городов часто встречаются с ними, даже порою не сознавая того. Иногда в конце февраля — начале марта случаются теплые ясные дни, когда солнце низко над горизонтом. Смотрите внимательно. Можно увидеть, как оно отражается… в черном асфальте. Бывает, в знойный летний день во время езды по шоссе случается миг, когда дорога вдруг становится как бы мокрой: хотя дождя нет и в помине, в ней четко отражаются встречные машины. Причина все та же — наличие достаточно резкого перепада температур.

Мираж над морем имеет иной характер. Он вызван повышением температуры воздуха с высотой. Поэтому зона отражения здесь лежит над нашими головами, и видны события, происходящие далеко за горизонтом.

Особенно сильно эффект проявляется над полярными морями. Морякам не раз приходилось видеть, как за много миль от них самолеты и подлодки торпедировали суда, наблюдать страшные сцены взрыва. Гибнущие суда плыли мачтами вниз и погружались не в море, а в небо…

Не все в миражах понятно до конца. Любопытные миражи отмечали газеты и журналы прошлого века. В небе над Атлантическим побережьем Африки появились четкие изображения незнакомых городов. Бывалые путешественники узнавали в них города Южной Америки… Но при всей загадочности этого явления мираж нетрудно воспроизвести в лабораторных условиях.

Начнем с простого опыта, опубликованного в книге В.В.Майра "Полное отражение света в простых опытах" (Москва, 1986 г.), здесь дано подробное описание получения моделей миража в самых различных средах. Проще всего наблюдать мираж в воде (рис. 2).

Закрепите на дне сосуда с белым дном темную, лучше черную, жестяную банку из-под кофе. Глядя сверху вниз, почти вертикально, вдоль ее стенки, быстро налейте в банку горячей воды. Поверхность банки сразу же станет блестящей. Почему? Дело в том, что показатель преломления воды возрастает с температурой. У горячей поверхности банки температура воды много выше, чем в отдалении. Вот и происходит искривление луча света так же, как при миражах в пустыне или на раскаленном асфальте. Банка кажется нам блестящей из-за полного отражения света.

В одном из изданий "Занимательной физики" Я.И.Перельмана сообщается о модели воздушного миража, получаемого на листе железа, подогреваемом снизу газовой горелкой. При помощи включенного электрического утюга полный мираж получить не удастся, но зато видны основные его элементы. Если посмотреть на окружающие предметы вдоль поверхности утюга, то видно, как дрожат и изгибаются их формы. Круглый предмет, например циферблат часов, становится более острым книзу.

В той же книге В.В.Майра есть подробное описание получения моделей миража в воздухе и в бруске оргстекла. Начнем с миража воздушного. Он создается в металлической кювете сечением 40x60 мм и длиной не менее метра. Ее боковая стенка разогревается при помощи кюветы с водой. Все это может быть спаяно из жести как единое устройство (рис. 3). Внутренняя сторона боковой стенки кюветы для воздуха не должна отражать свет. Для этого ее равномерно покрывают слоем чистого речного песка, приклеив его клеем БФ-2. Мираж наблюдается на нагреваемой кипятком боковой стенке.

Конечно, это не тот мираж, с которым сталкивались войска Бонапарта, но не стоит огорчаться. Мираж на боковой стенке столь же настоящий! Такие миражи случаются в городе на сильно прогретых стенах домов. Будьте внимательны, и вы обязательно их увидите.

Мираж в бруске оргстекла сечением 40x60 мм и длиною 100–150 мм также получается, если нагреть его боковую стенку при помощи металлической кюветы с горячей водой. Торцы бруска должны быть прозрачными, остальные грани матовыми.

Почему мы так подробно остановились на моделировании миражей? Прежде всего потому, что явление это красивое, порою загадочное, а видим мы его не часто. Но есть и другая причина. Оптические приборы традиционного типа основаны на прямолинейном распространении света. А есть и класс оптических приборов (их называют градиентной оптикой), который основан на криволинейном распространении света в среде с меняющимся по определенному закону показателем преломления. Хотя о таких оптических приборах мало кто слышал, область их применения огромна. Через всю территорию нашей страны тянутся мощнейшие волоконно-оптические линии связи, способные одновременно передавать тысячи (!) телевизионных каналов. Они относятся к градиентной оптике и работают на принципе миража в твердом теле. Миллионы лазерных принтеров радуют наш глаз отличным качеством печати. Но и они были бы невозможны без градиентной оптики. Сверхмощные лазеры при своей работе разрушают оптическую систему из обычных стеклянных линз. Выход из положения — линзы газовые, представители класса приборов градиентной оптики, прирученный мираж в чистом виде.

Не исключено, что на этих принципах будут созданы и сверхмощные телескопы. Но об этом в следующий раз.

КОММЕНТАРИИ

Холодный термояд

И опыт сын ошибок трудных, и гений парадоксов друг…

(по материалам www.cnews.ni)

Комментарий: Сам термин "холодный термояд" был изобретен, чтобы подчеркнуть, что термоядерная реакция может происходить чуть ли не при комнатных температурах. Напомню, что для термоядерной реакции перехода тяжелого водорода (дейтерия) в гелий требуется как минимум температура 10 млн градусов. Такую температуру в больших объемах можно, например, достичь при взрыве атомной бомбы. На установках типа Токамак пытаются выжать и большую температуру в плазме электрического разряда, сконцентрированной магнитным полем. В последнее время возникло интересное направление в термоядерных исследованиях, связанное с попыткой получения нужной температуры в очень небольших объемах с помощью сверхмощного лазера.

История сообщений насчет "холодного термояда" берет свое начало в 1989 году. Тогда два экспериментатора, Мартин Флейшман и Стэнли Понс, объявили о возможности протекания управляемой реакции термоядерного синтеза при комнатной температуре в тяжелой воде при электролизе с использованием палладиевых электродов.

Говорилось, что при этом выделялась энергия, были зарегистрированы нейтроны и гамма-кванты.

Комментарий: За прошедшие годы так никому и не