Занимательная физика. Книга 1

Рис. 124 изображает, как рисуется рыбам круг людей, стоящих возле небольшого пруда. Любопытно здесь то, что рыба со дна пруда видит всего человека с головы до ног, а не только верхнюю часть его туловища, как можно было ожидать. Раньше, чем вы успели подойти к берегу, рыба уже видит вас, – интересное обстоятельство, о котором мы обыкновенно и не подозреваем. Объяснение этого кажущегося парадокса кроется опять-таки в законе преломления света. Это станет понятно, если вы обратите внимание на прилагаемый рис. 125. Если бы пруд был наполнен не водой, а воздухом, то из точки O можно было бы видеть только те предметы, которые находятся в пространстве между OA и OB. Другое дело, если пруд наполнен водой: тогда рыба может из точки O видеть предмет N, – луч преломляется в точке М, и вследствие этого край пруда не заслоняет от рыбы предметов, находящихся на берегу. Другими словами, горизонт видимости для рыб гораздо шире, чем мы обыкновенно думаем; это небесполезно запомнить всем любителям рыбной ловли.

Рис. 127. Какою представляется рыбам шеренга людей, выстроившаяся у аквариума.

Рис. 128. Мир подводных обитателей, наблюдаемый из воды.

Другое неожиданное следствие закона преломления – искажение формы всех надводных и вообще вневодных предметов для обитателей водного мира. Например, прямые линии железнодорожного моста рисуются рыбам в виде дуг, как это наглядно показывает рис. 126. Останавливаться на причине этого оптического явления мы не станем – мы намекнули на нее, когда объясняли, почему плоское дно пруда кажется нам вогнутым. По сходной причине и ряд людей, стоящих, например, возле аквариума, должен казаться рыбам в том виде, какой изображен на рис. 127: люди словно стоят не шеренгой по прямой линии, а дугой, обращенной своей выпуклостью к рыбе.

Наконец, отметим еще одну особенность подводной оптики: рыба и всякое вообще подводное существо в спокойной воде всегда видит вверху себя светлый круг, а вовсе не границы пруда, как можно было бы думать (кроме тех случаев, когда глаз находится близко у берега). Это опять-таки вытекает из законов преломления света: построив ход лучей и приняв во внимание существование так называемого «предельного угла» и полного внутреннего отражения, вы убедитесь, что это должно быть именно так. И любопытно при этом отметить, что чем рыба ближе к поверхности воды, тем светлый круг над её головой меньше; и наоборот, с погружением ее в воду размеры круга увеличиваются.

Рис. 129. Что такое «полное внутреннее отражение». На чертеже I угол α меньше предельного, – и луч выходит из воды в воздух. На чертеже II – угол α равен предельному, – и луч скользит вдоль поверхности воды. На чертеже III угол α больше предельного, – и луч, не выходя из воды, отражается от внутренней поверхности ее под углом β, равным α.

Через этот светлый круг рыбы, как через круглое окно, видят весь надводный мир. Кругом же этого «окна» словно расстилается зеркало, через которое не проходит ни один луч. В этом зеркале отражаются все предметы, находящиеся на дне бассейна и плавающие в нем. Лишь кое-где на сверкающей поверхности водного зеркала заметны странные выступы – это днища лодок, плавающих по озеру.

Таковы некоторые особенности подводной оптики, о которых многие часто даже не подозревают, несмотря на то, что их можно, на основании законов преломления света, предвидеть заранее, без всяких опытов. Правда, подобные снимки не дают еще полного представления о том, как видят рыбы, потому что воспроизводят лишь внешние, физические условия зрения под водой; физиологическая же сторона, обусловленная анатомическим строением глаз рыб, осталась нерассмотренной. Но все же существенных изменений вносить не придется, так как в общем глаза рыб устроены по типу фотографического аппарата.

Так как соорудить «подводную» камеру сравнительно нетрудно (можно успешно обходиться даже без объектива), то мы советуем читателям попытаться повторить опыты американского ученого. Быть может, им удастся подметить особенности, ускользнувшие от его внимания.

Любопытно, что обитатели Жюль-Верновского «Наутилуса» должны были наблюдать вокруг себя совершенно подобные же явления. Однако автор «80 тысяч верст под водой»[30] упустил из виду это обстоятельство и нигде не упоминает ни о зеркальности внутренней поверхности воды, ни о своеобразном оптическом круглом «окне», ни об искажении форм предметов, видимых из воды.

Глава XIЗрение и оптические обманы

Можно ли видеть через ладонь?

Всякий скажет, что нельзя, – а между тем, это не совсем так. Возьмите в левую руку свернутую из бумаги трубку, держите ее перед левым глазом и смотрите через нее на какой-нибудь отдаленный предмет. При этом правую ладонь надо держать перед правым глазом так, чтобы ее край касался трубки; обе руки должны быть от глаза в 3–4 вершках. При таких условиях вы, к изумлению своему, убедитесь, что ваш правый глаз видит сквозь ладонь, – как если бы в руке было сделано круглое отверстие (см. рис. 130).