Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Механизм, обеспечивающий адаптацию к свету в гораздо более широких пределах (примерно в 1000 раз) действует гораздо медленнее. Кроме того, глаз, как известно, обладает чувствительными элементами д в у х с о р т о в: более чувствительные — палочки, и менее чувствительные — колбочки, которые способны не только реагировать на свет, но и воспринимать ц в ет н ое различие. В темноте (при слабом освещении) главную роль играют палочки (сумеречное зрение). При переходе на яркий свет зрительный пурпур в палочках быстро выцветает и оии теряют способность воспринимать свет; работают одни лишь колбочки, чувствительность которых гораздо меньше и для которых новые условия освещения могут быть вполне приемлемыми. В таком случае адаптация занимает время, соответствующее времени «ослепления» палочек, и обычно происходит в течение 2 — 3 минут.
При слишком резком переходе к яркому свету этот защитный процесс может не успеть произойти, и глаз с л е п н е т на время или навсегда — в зависимости от тяжести ослепления. Временная потеря зрения, хорошо известная автомобилистам, происходит при ослеплении фарами встречных автомашин. То обстоятельство, что при слабом освещении (в сумерках) работают палочки, а не колбочки, приводит к тому, что различение цветов в сумерках невозможно («ночью все кошки серы»). Что же касается способности глаза различать цвета прн достаточно ярком освещении, когда вступают в действие колбочки, то этот вопрос еще не может считаться полностью разрешенным.
По-видимому, дело сводится к наличию в нашем глазу трех типов колбочек (или трех типов механизмов в каждой колбочке), чувствительных к трем различным цветам: красному, зеленому и синему, из различной комбинации которых и слагаются ощущения любого цвета. Следует отметить, что, несмотря на успехи последних лет, прямые опыты по исследованию структуры сетчатки еще не позволяют с полной надежностью утверждать существование указанного тройного аппарата, который п р е д п о л а г ае т с я трехцветной теорией цветного зрения. Наличие в глазу двух типов светочувствительных элементов — палочек и колбочек — приводит еще к одному важному явлению.
Чувствительность как колбочек, так и палочек к различным цветам различна. Но для колбочек максимум чувствительности лежит в зеленой части спектра (1=555 нм), как это показывает приведенная в $ 68 кривая 442 относительной спектральной чувствительности глаза, построенная для дневного, колбочкового зрения. Для палочек же максимум чувствительности сдвинут в область более коротких волн и лежит примерно около Х=-510 нм.
В соответствии с этим при сильной освещенности, когда работает «дневной аппарата, красные тона нам будут казаться более яркими, чем синие; прп слабой же освещенности светом того же спектрального состава синие тона могут казаться более яркими благодаря тому, что в этих условиях работает «сумеречный аппарат», т. е, палочки.
Так, например, красный мак кажется ярче синего василька на дневном свету, и, наоборот, может казаться более темным при слабом освещении в сумерки. Рис. 338. Отрезок киноленты. При быстрой смене кадров создается впечатление непрерывно меняющихся положений (движения) 443 $ 193, Длительность зрительного ошущеиия. Разложившееся вещество раздражает зрительный нерв в течение некоторого времени, примерно '!, секунды. Поэтому возникшее зрительное ощущение сохраняется в течение этого времени, хотя бы само раздражение и было очень кратковременным. Эта способность глаза сохранять полученное впечатление в течение указанного времени используется в различных приспособлениях.
Самое известное из них — кинематограф. В кинематографе на экране быстро (24 раза в секунду) сменяется ряд картин (рис. 333), изображающих п о с л едовательные положения какоголибо предмета. Глаз сохраняет еще предшествующее изображение, когда он уже начинает получать следующее. В результате восприятие н е п р е р ы в н о меняющихся положений объекта создает впечатление плавного движения.
Для получения киноленты необходимо, конечно, осуществлять последовательную съемку движущегося предмета с той же частотой, с которой потом проецируется на экран снятая последовательность фотографий, т. е. 24 раза в секунду. Если скорость проекции будет больше или меньше, чем скорость съемки, то наблюдаемая картина будет искажена по масштабу времени. Этим пользуются для научных целей.
Делая очень частые съемки, например 2000 раз в секунду, и проектируя кадры, например 20 раз в секунду, мы растягиваем явление во времени в сто раз, т. е. наблюдаем его в весьма замедленном темпе. Это позволяет различать подробности в быстро протекающих процессах («лупа времени>). Наоборот, снимая медленный процесс (например, рост кристалла) созначительными промежутками времени и быстро пропуская последовательность снимков, можно воспроизвести в убыстренном темпе и сделать краине наглядными такие процессы, течение которых обычно незаметно для наблюдателя.
Таким образом, например, в последнее время воспроизводят извержение солнечных протуберанцев (применяя ускорение в 500 — 600 раз). 7 Ь Получите с помощью принципа Гюйгенса закон отражения света. 2. Па рнс. 339 дано расположение максимумов антсрфереицвонной картины для я==400 нм. Покажите, что для я=800 им линни Рис. 339.
К упражнению 2: 5г и 5з — положения иогерентиых источников света, аЬ вЂ” линия симметрии, тт, гл'гп', пп, и'л', рр, р р, ЕЬ Ч Ч вЂ” линни максимумов дли а=400 им аЬ, гш, и'п', ЧЧ, д'д' будут по-прежнему соответствовать положению максимумов, а линии поп, т'т', рр, р'р' дадут положение минимумов. 3.
1!апомним, что разность хода лучей в тонких плеиязх в проходящем свете равна 26, а в отраженном 26+М2, где Ь вЂ” толщина пленки, а ь — длина волны в ней. Покажите, что в проходящем 444 свете радиусы светлых колец Ньютона пропорциональны корню квадратному из четных чисел, а радиусы темных — корню квадратному нз нечетных чисел; в отраженном же свете — наоборот ь). 4.
Для опытов с кольцами Ньютона применена плосковыпуклая лпнза, радиус кривизны которой равен )О м. а) Определите радиус десятого темного кольца в проходящем и отрахсенном свете дтя желтого света (в=600 нм). б) Определите длину волны зеленой линии ртути, если она дает в отраженном свете второе светлое кольцо с радиусом 2,862 мм. в) Определите расстояние между вторыми темными кольцами Ньютона в отраженном свете, относящнш ся к двум желтым линиям На: ?ч=589,0 нм и аз=589,6 нм.
г) Которое темное колы!о в отраженном свете зеленой линни меди ?=-5)5 нм имеет радиус 6 мм? 5. Каков радиус кривизны линзы в опыте Ньютона, если красная линия водорода (в=656 нм) дает в проходящем свете восьмое светлое кольцо с радиусом 8,6 мм? 6. Ф1!зо, наблюдая колы!а Ньютона в желтом свете лилии натрия, обнаружил, что четкость картины постепенно уменьшается по мере увеличения номера ?У кольца. При У=500 наблюдалось полное смазывание интерференционной картины, т. е.
не наблюдалось резких максимумов, разделенных минимумами. Однако при переходе к большим кольцам (У>500) обнаруживается вновь улучшение четкости. Объяснение зтого явления связано с тем, что желтый свет натрия соответствует двум блнзкил! лвниям ь! и ьз. Объясните явление. Известно, что в!=589,0 нм; определите из указанных наблюдений ?ч. При каком )У)500 четкость картины будет вновь наибольшей? 7. Между двумя стеклянными пластинками зажата с одной стороны проволочка, диаметр которой г(=!0 мкм (рис. 340), так что образуется воздушный клин.
Длина пластинки 5= !О см. Какой Рнс. 340. К упражнению 7 впд будет иметь интерференционная картина? Каково будет расстояние между соседними темнымн линиями, если пластинка освещена зеленым светом ртутной лампы (в=540 нм)? Как изменится ширина полос (расстояние между соседними максимумами) прн увеличении угла между пластинками (увеличение о или уменьшение 5). 8. На основании результатов упражнения 7 объясните, почему в случае, изображенном на рнс. 266, ннтерференционные полосы сужаются к нижней части пленки. 9. Для расположения, изображенного на рис.
340, известно, что г)=20 мкм и в=500 нм. Сколько ннтереференционных полос уложится на поверхности стеклянной пластинки. Как зависит число ") Найденными в атой задаче соотношениями удобно пользоваться для решения задач 4 и 5. 445 полос от толщины зазора б? Как зависит число полос от размера пластинки? 1О. Два когерентных источника 5, и 5, расположены на расстоянии ! друг от друга. На экране, расположенном на расстоянии 7? от источников, наблюдаются полосы интерференции (рис. 34!).
Рассчитайте ширину интерференционной полосы, т. е. расстояние Ь между соседними максимумами, если длина волны равна Л. Рнс. 341. К упражнению !О: расстояние 5т5з=), А(О=с?, ОА4 й Расстояние В велико по сравнению с ! и ?.. Положения макси. мумов на экране соответствуют точкам, разность расстояний от которых да 5~ н 5, равна целому числу длин волн. 11. Перед двойной призмой (бипризмой), тупой угол которой близок к 180', расположен точечный источник света 5. Покажите, что пучки, преломленные обеими половинами бипризмы, интсрферируют так, как если бы они исходили из двух когерентных исто инков 5, и 5з (рис. 342), Рассчитайте расстояние 5,5, между этими когерентнымн источниками, если тупой угол бипризмы равен !79,8'! расстояние йг Ф вЂ” -" Рнс.
342. К упражнению !1: для ясности чертежа углы А и С бипризмы сильно преувеличены; пучки лучей, идущих на нижнюю н верхнюю половины бипризмы, заштрихованы различно 5В от 5 до бипрнзмы равно !О см, и показатель преломления стекла бипризмы равен 1,8. Обратите внимание иа то, что углы САВ и АСВ призмы очень малы. 12. В качестве источника 5 в предыдущей задаче использована тонкая щель, параллельная ребру призмы и освещенная желтым светом натрия (к=889 нм). Интерференция наблюдается на экране, расположенном па расстоянии !О м от 5. Покажите, что центральный максимум интерференции лежит в том месте, где продолжение линии 5В (рис. 342) пересекает экран.
Найдите положение на экране других максимумов и минимумов. Вычислите ширину интерференционной полосы, т. е. расстояние между соседними мак- симумамн (или минимумами). Каи она будет меняться при уменьшении тупого угла бнпризмы; при увеличении расстояния до варана? 13. В задачах !О и 1! показано, что ширина ннтерференциониых полос тем больше, чем меньше расстояние между двумя когереитиыми источниками. Интерференцию прн отражении от тонкой пленки можно рассчитать как интерференцию от двух когерентных источников, представляющих собой отражение источника света в верхней и нижней поверхностях пленки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
