Слайд 2Герою знаменитого романа Герберта Уэллса «Человек-невидимка» удалось так изменить коэффициент преломления
своего тела, что он стал невидимым. Каким, по вашему мнению, должно быть значение этого коэффициента? Мог ли человек-невидимка, имея такой показатель преломления, видеть что-либо сам?
Слайд 3Учёные из Калифорнийского университета Беркли под руководством Сян Чжана смоделировали покрывало
для небольших объектов делающих их невидимыми. Покрывало не отражает свет, а заставляет его огибать эти объекты. Огибание светом объекта, отсутствие отражения и делает их невидимыми.
Метаматериал − ткань покрывала, это специально созданная структура. В природе структуры обладающие такими свойствами, не встречаются. Для изготовления такого покрывала потребуются нанотехнологии.
Чтобы понять себе принцип действия такого покрывала можно провести аналогию с ручьем, который огибает камень.
Слайд 4Чтобы сделать тело невидимым, нужно уменьшить коэффициент преломления его тканей (кожи,
мышц, внутренних органов и костей) до коэффициента преломления воздуха. Ни физика, ни физиология сегодня не позволяют нам этого сделать: невидимые глаза не смогут улавливать свет, а для изменения оптических свойств тканей нужно так перекроить обмен веществ, что станет не понятно, как жить с этим. Идея шапки-невидимки тоже выглядит сомнительно: она должна временно менять оптические свойства не только живых тканей, но и одежды и обуви, — предметов, сделанных из совсем других материалов, часто смешанных и синтетических.
Слайд 5Глядя на рыбу в бассейне с водой, вы видите ее на
некоторой кажущейся глубине, которая меньше истинной. Искажено ли также и расстояние до рыбы по горизонтали? Почему? Постарайтесь это объяснить. Степень его искажения может зависеть от того, смотрите ли вы на рыбу одним глазом или двумя.
Слайд 6Лучи света, идущие от предмета, находящегося под водой, преломляются на поверхности
воды. Выходя из воды, они отклоняются к поверхности. В результате создается впечатление, что лучи идут из точки, расположенной менее глубоко под водой, чем реальный предмет. Истинная глубина больше кажущейся глубины в n раз, для воды n = 4/3.
Слайд 7Во многих детективных фильмах часто используются «односторонние» зеркала. Действительно ли сквозь
них можно видеть в одном направлении, а в другом они отражают свет, как обычные зеркала? Попробуйте «устроить» такое стекло или зеркальное покрытие, которое пропускало бы изображение только в одну сторону. Если это невозможно, то как же все-таки действуют «односторонние» зеркала? Такие «односторонние» зеркала имеются в любой квартире. В яркий солнечный день через закрытое окно из комнаты хорошо видна улица. Увидеть же с улицы, что происходит в комнате, трудно; прохожий увидит лишь свое отражение в окне. И наоборот, вечером, когда на улице темно, а в комнате светло, с улицы легко увидеть внутренность комнаты; но рассмотреть улицу из комнаты можно, только приблизив лицо вплотную к стеклу.
Слайд 8Если на сосуд с водой, в который брошено несколько кусочков сахару
(без размешивания), упадет узкий луч света, например луч лазера, то он искривится вниз, а затем отразится от дна, как показано на рис.. Почему луч загибается вниз и почему он отражается? Почему, наконец, отраженный вверх луч снова искривляется?
Слайд 9Луч света из-за преломления может искривляться. Если бросить в большой сосуд
с водой много сахара, не размешивая, и через несколько минут посветить сбоку лучом лазерной указки, то можно увидеть искривление луча . Это связано с тем, что растворение сахара в воде происходит неравномерно и образуется множество слоёв с разными коэффициентами преломления, следовательно, на границе каждого слоя луч немного преломляется.
Если сахар не размешан, то коэффициент преломления жидкости в сосуде меняется с глубиной, причем так, что у дна, где концентрация сахара самая высокая, он максимален. Когда луч лазера входит в сосуд с небольшим наклоном вниз, он непрерывно загибается. Наклон луча увеличивается по мере того, как он входит в оптически более плотные слои жидкости.
В конце концов луч отражается от поверхности дна, снова проходит слои с непрерывно меняющимся коэффициентом преломления и опять загибается.
Слайд 10Как сообщалось в одной статье в журнале "The New Yorker", пеликан,
оказавшийся над горячим асфальтовым шоссе на Среднем Западе США, едва не разбился об дорогу, обманутый таким водяным миражом: "Несчастная птица летела, быть может, многие часы над сухой пшеничной стерней и неожиданно увидела нечто, показавшееся ей длинной, чёрной, неширокой, но настоящей рекой - в самом сердце прерии. Пеликан ринулся вниз, чтобы поплавать в прохладной воде - и ... потерял сознание, ударившись об асфальт". Действительно ли пеликан видел воду?
Слайд 11Мираж (от фр. - mirage) - оптический эффект, обусловленный аномальной рефракции лучей
света в воздухе (преломлением света при прохождении через слои воздуха разной плотности), при котором появляется мнимое изображение реально существующего предмета, не видимое в обычных условиях. Обратите внимание: изученные миражи, кроме особых феноменальных случаев, о которых речь в конце, всегда основаны на реальных объектах, хотя верно то, что они - эти объекты - могут казаться нам ближе из-за эффекта миража.
С глубокой древности об этих феноменах природы сохранилось немало преданий. Особенно красочные рассказы о миражах Палестины остались от крестоносцев, которым, впрочем, никто особенно не верил. Уж больно любили приврать рыцари о чудесах Востока :-))
Древние египтяне считали, что мираж - это призрак страны, которой больше нет на свете. Красивое поверье гласило, что у каждого места на Земле есть своя душа. Прошли века, и сказка утратила смысл, превратившись в природное явление, о котором известно всё и одновременно ничего.
Оптики доходчиво, с чертежами и формулами расскажут об этом явлении. Но тысячи людей наблюдали буквально висящие в небе города, причудливые замки и даже целые армии, и вот тут у специалистов нет объяснений этому феномену.
Простейшие миражи видел любой из нас. Например, когда едешь по раскаленной солнцем асфальтовой дороге, далеко впереди она выглядит как водная поверхность: