Чому зникає смужка? Секрети заломлення та "невидимості"

Ви коли-небудь бачили справжній фокус, який базується лише на законах фізики? Уявіть: ви дивитесь на склянку, під якою лежить чорна смужка. Ви чітко її бачите. Але варто наповнити склянку водою - і смужка зникає, ніби її ніколи й не було. Замість неї ви бачите лише чисте дно склянки. Куди ж подівся об'єкт?

Як ми бачимо предмети?

Для початку згадаємо основу: ми бачимо чорну смужку лише тому, що світлові промені відбиваються від неї, проходять крізь скло та повітря і потрапляють прямо нам в очі. Поки склянка порожня, промені йдуть майже по прямій лінії (з незначним зміщенням), і наше око легко фіксує зображення.

Головний герой: Заломлення світла

Світло змінює свій напрямок (заломлюється), коли переходить з одного середовища в інше - наприклад, з води у скло або зі скла у повітря. Кожне середовище має свій "коефіцієнт заломлення".

Коли ми наливаємо воду, шлях світла радикально змінюється. Промені, що йдуть від чорної смужки, "перегинаються" на межі води та скла настільки сильно, що вони просто перестають потрапляти в те місце, де знаходиться ваше око. Замість них до вас доходять промені від білого паперу навколо або дна склянки.

Ефект "дзеркала": Повне внутрішнє відбиття

Найцікавіша частина цього "зникнення" пов'язана з явищем повного внутрішнього відбиття.

Вода - Скло - Повітря: Коли світло виходить із щільнішого середовища (води) у менш щільне (повітря) під певним гострим кутом, воно не може вийти назовні.

Результат

Бокова стінка склянки починає працювати як ідеальне дзеркало. Замість того, щоб пропустити світло від смужки до ваших очей, стінка відбиває його назад всередину склянки.

Саме через це, дивлячись на склянку збоку, ви часто бачите сріблясту поверхню або відблиски дна там, де мали б бачити те, що стоїть за склянкою.

Оптичне зниження: Чому мозок нас обманює?

Навіть якщо смужку ще трохи видно, вона може здаватися нижчою, ніж є насправді. Це називається оптичним зниженням. Наш мозок звик, що світло поширюється прямолінійно. Коли промінь заломлюється, мозок "добудовує" пряму лінію назад і створює ілюзію, що об'єкт знаходиться в іншому місці.

Висновок

Чорна смужка нікуди не зникає фізично - вона залишається на місці. Ми перестаємо її бачити лише тому, що вода змінила правила гри для світлових променів, спрямувавши їх повз наші очі або відбивши їх назад. Фізика - це магія, яку можна пояснити!