Юный техник, 2006 № 03 - Журнал «Юный техник»

Мираж на раскаленном утюге имеет ту же природу, что и мираж в песках Сахары.

Наблюдать мираж можно и без нагревания. Важно лишь создать среду, коэффициент преломления которой менялся бы от точки до точки. Это можно сделать, к примеру, подавая в воздух другой газ. Закрепите на штативе воронку, затянутую плотной тканью, и подайте в нее углекислый газ от аппарата Кипа. Затем пустите по поверхности ткани лазерный луч. Он отклонится вниз.

Объясняется это тем, что при атмосферном давлении коэффициент преломления газов пропорционален их плотности. А скорость света в более плотном углекислом газе меньше, чем в воздухе. Соответственно меньше и длина волны. Вблизи поверхности воронки, где углекислого газа достаточно много, луч света снижает свою скорость, как бы сжимается у своего нижнего края и идет вниз.

А вот еще одно явление, связанное с прохождением света через неоднородную среду. Его иногда наблюдают те, кто имеет дело с очень быстро вращающимися телами. Насадите на дрель диск из толстой фанеры и, включив мотор, обточите его напильником. У вас получится идеально круглый относительно оси вращения дрели диск. Не вынимая его из патрона, закрепите дрель на прочном столе в тисках и пустите луч лазера по касательной к его ободу. Луч отклонится в сторону от оси вращения.

Объясняется это тем, что вблизи обода диска образуется «пограничный слой» — слой воздуха, как бы прилипший к его поверхности и вращающийся вместе с ним. Плотность его у поверхности обода диска меньше, чем в окружающем воздухе, и по мере удаления растет. Вот и движется свет по кривой, как в мираже.

Мираж в углекислом газе в точности имитирует мираж в атмосфере Юпитера.

А. ВАРГИН

Рисунки автора

СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ

Прогулка по муравейнику

Мир насекомых мы видим, как правило, лишь со стороны и совсем не так, как его видят они. Лупа и микроскоп здесь помогают мало. Это осознал в самом начале прошлого века итальянский биолог Аурелио де Гаспарис. И изобрел биоскоп, прибор, позволявший вести наблюдения на таких расстояниях, которые слишком малы для подзорной трубы и велики для микроскопа. При этом прибор был пригоден для установки на фотоаппарат.

Биоскоп позволял проникнуть в мир очень мелких существ, понять его своеобразие и красоту, во многих отношениях с нашими совсем не схожих. На уникальном снимке ученого (рис. 1) муравей «за утренним туалетом» у входа в свое жилье. Хорошо видны два сорта грибов, которые «цивилизация муравьев» выращивает искусственно. Столь четко узреть такие подробности при помощи лупы, например, почти невозможно. Однако изобретение Аурелио де Гаспариса биологи почти не используют. Для фотографирования насекомых неплохой результат можно получить при помощи зеркальных фотоаппаратов с удлинительными кольцами или насадочными линзами.

И все же опыт де Гаспариса не пропал даром.

В послевоенные годы началось бурное строительство новых городов. Облик будущего города, вы знаете, наверное, первоначально создается при помощи макета в масштабе 1:1000 или 1:2000. Но насколько уютны и приятны для глаз будут его улицы? Глядя на макет сверху, этого понять нельзя. Вот если бы уменьшиться до размеров блохи или того же муравья или хотя бы подобно Гаспарису попытаться заглянуть в этот мир как бы изнутри…

Архитекторы пробовали применять для этого медицинские эндоскопы, применяемые при операциях. Их крохотные передние линзы в сочетании с плоскими зеркалами как будто бы позволяли «гулять» по улицам крохотных городов. Однако любая линзовая оптика имеет ограниченную глубину резкости, особенно когда наблюдение ведется с небольших расстояний. Поэтому большие проспекты и площади при помощи нее рассмотреть на макете не удается. Выход из положения еще в 60-е годы прошлого века нашли изобретатели А.Заневский и В.Лагуновский (авторское свидетельство СССР № 207009). Они предложили фотоаппарат для съемки деталей архитектурного макета с точки зрения человека, имеющего рост 1–2 мм. В качестве объектива здесь применено крохотное отверстие. Главный недостаток такого объектива — низкая яркость изображения заставляла применять длительную (5 — 10 с) экспозицию.

Но зато появлялись преимущества, которых у обычного объектива нет. Все получалось резким в диапазоне расстояний от нескольких миллиметров до нескольких метров от объектива, а значит, не нужна была наводка на резкость. Перспектива не искажалась, а угол съемки был фантастически велик — 120 градусов в горизонтальной плоскости и 70 — в вертикальной. Такой аппарат пригоден для съемки растительности и ее обитателей. Как правило, они малоподвижны (улитки, гусеницы, тихоходки), и это заметно облегчает съемку при длительной экспозиции.

Но тут следует учесть, что чувствительность современных пленок примерно в десять раз выше, чем у пленок 1960-х годов. В продаже есть любительские цветные пленки чувствительностью 1200 единиц, которую при специальном режиме проявления, переведя ее в черно-белую, можно довести до 3–4 тысяч. (Чувствительность цифровых фотоаппаратов не превышает 400 единиц в цветном режиме и 1000 единиц в режиме ночной съемки.) В этом случае мы сможем снимать даже столь шустрых насекомых, как муравьи.

Вот как этот аппарат устроен (см. рис. 3).

Рис. 3. Фотоаппарат для микросъемки:

1 — кадровое окно; 2 — отверстие-объектив; 3 — затвор.

В нижней части его корпуса, на расстоянии примерно 2 мм от наружного края, имеется отверстие диаметром примерно 0,1 мм. За ним расположено зеркало. Отраженные от него лучи света падают на установленную в верхней части аппарата фотопленку. В качестве затвора применяется заслонка, перемещаемая при помощи гибкого фототросика.

Как видите, аппарат достаточно прост и в принципе может быть изготовлен самостоятельно. Однако в нем есть очень трудоемкая в изготовлении деталь. Это — стеклянное зеркало, имеющее наружное отражающие покрытие и два скоса под 45° с тыльной стороны. Его применение обусловлено необходимостью расположения камеры на тесных «улицах» макета. Для съемки природных объектов с муравьиный рост можно обойтись простой приставкой для любой фотокамеры со съемным объективом, но лучше, если это будет зеркалка (рис. 2).

Таким будущий город увидел бы гуляющий по макету человек ростом с муравья.

В основе приставки паяный жестяной конус, прикрепленный к удлинительному кольцу. Выкройка конуса показана на том же рисунке. Шов конуса спаивается оловянным припоем. Его вершина и основание, чтобы получить совершенно плоские края, опиливаются мелким напильником. После этого к ним припаиваем переднюю пластину и фланец. В передней пластине желательно еще до пайки пробить при помощи молотка и иглы отверстие диаметром примерно 0,1 мм. Фланец конуса следует приклеить к удлинительному кольцу при помощи эпоксидной смолы. После этого покрасьте его внутреннюю сторону черной краской. (В противном случае свет, отраженный от блестящей жестяной поверхности, будет частично засвечивать фотопленку.) Приставка ввинчивается на место объектива.

Поскольку потребуется длительная выдержка, ставьте затвор аппарата в положение «В» и присоедините к нему спусковой тросик. Теперь можно приступить к съемке сцен из муравьиного царства. Для этого нужно установить фотоаппарат в небольшом углублении, так чтобы носовая часть приставки касалась земли. Для того чтобы получать хорошие снимки, придется сделать несколько проб, отмеряя время экспозиции при помощи секундомера.

А.ИЛЬИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Не верь глазам своим

Капли воды во время дождя всегда летят сверху вниз. Но можно сделать так, что их падение замедлится, они остановят свое движение и даже начнут двигаться вверх. Антигравитация? Нет, конечно. Все дело в эффекте, который специалисты называют стробоскопическим.

Он часто бывает заметен при просмотре кинофильмов, когда колеса движущейся машины вдруг начинают вращаться в обратную сторону. Но вернемся к каплям. Представьте себе капельницу с краником, позволяющим регулировать частоту водяных капель. Поместим это нехитрое сооружение в зачерненную изнутри камеру, открытую лишь в сторону зрителей, и станем освещать траекторию капель короткими световыми импульсами. При определенной частоте каждая капля станет видна в виде неподвижной светящейся точки в том месте пространства, где ее застала световая вспышка. Если сделать частоту следования вспышек несколько ниже частоты отрыва капель, появится иллюзия замедления их падения. А преобладание частоты вспышек над частотой падения капель создаст обратную зрительную картину: капли станут взмывать вверх, как если бы мы и в самом деле изменили знак земного притяжения!