Чому лінія "ламається"? Секрет заломлення світла в прозорих об'єктах

Ви напевно помічали, що ваші ноги у ванній здаються коротшими або викривленими, а соломинка у склянці води виглядає розірваною навпіл. Дослід із прозорою лінійкою та чорною лінією на папері демонструє той самий принцип - рефракцію або заломлення світла.

Суть експерименту

На відео ми бачимо, що коли прозора лінійка піднімається над поверхнею паперу під певним кутом, пряма чорна лінія під нею ніби "стрибає" вбік. Якщо підняти лівий край лінійки - лінія зміщується праворуч. Якщо підняти правий - ліворуч.

Чому це відбувається?

Світло подорожує з різною швидкістю в різних середовищах. Коли світловий промінь переходить з одного середовища в інше (наприклад, з повітря в пластик і навпаки), він змінює свій напрямок.

• Шлях променя: Світло відбивається від чорної лінії на папері, проходить крізь прозору лінійку, виходить у повітря і лише тоді потрапляє до нашого ока.

• Показник заломлення: Матеріал лінійки має вищий показник заломлення, ніж повітря. Це означає, що всередині лінійки світло сповільнюється.

• Зміна напрямку: Коли промінь входить у лінійку під кутом, він заломлюється до нормалі (уявної перпендикулярної лінії до поверхні). Коли він виходить з лінійки назад у повітря, він заломлюється від нормалі.

• Оптична ілюзія: Наш мозок звик думати, що світло завжди поширюється прямолінійно. Тому він "продовжує" промінь, який потрапив в око, по прямій лінії назад. В результаті ми бачимо зображення лінії не там, де вона є насправді, а в зміщеному положенні.

Висновок

Зміщення лінії - це не фізична зміна самого паперу чи лінії, а результат викривлення шляху світла. Подібно до того, як ноги "згинаються" у воді, лінія "рухається" під лінійкою. Чим більший кут нахилу лінійки або її товщина, тим сильнішим буде видиме зміщення.