Александр Дмитриев - Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей

Что нужно сделать? Возьми обычную свечку, кусок кафельной плитки (сойдет и кусок стекла – но стеклом можно порезаться) и иголку. Закопти гладкую поверхность плитки на свечке. Не держи долго плитку одним местом над свечкой, води ей над пламенем туда-сюда, чтобы она не успела нагреться и не лопнула. Когда плитка закоптится, клади ее на газету (чтобы не испачкать стол) и процарапай иголкой рисунок. Для начала можешь нарисовать цветочек, домик – что-нибудь простое, чтобы попробовать.

Теперь возьми чистый лист бумаги, смочи его водой и подсуши, чтобы он был влажным, но не мокрым. Проще всего это сделать так: положи лист на гладкую поверхность, намочи чистую тряпочку и аккуратно проведи по листу несколько раз, чтобы не осталось капель.

Теперь бери лист, накладывай сверху на процарапанный в копоти рисунок и аккуратно, чтобы он не сдвинулся, прогладь сверху пальцем всю поверхность, сильно прижимая к плитке.

Если ты теперь так же аккуратно снимешь лист бумаги, то увидишь, что рисунок перешел на бумагу. Конечно, он будет зеркальным. Просуши листок, и получится забавная картинка.

Если ты хочешь, чтобы картинка не стиралась, налей в пульверизатор (это разбрызгиватель, из них опрыскивают цветы) раствора сахара в воде. Несколько кусков сахара надо растворить в чашке воды, налить в разбрызгиватель и побрызгать на рисунок. Когда сахарный раствор высохнет, рисунок зафиксируется и не будет осыпаться.

Откуда берется копоть? Свечка дает пламя, потому что стеарин, из которого она изготовлена, расплавляется под воздействием температуры и горит. В состав стеарина входит углерод, из которого состоит обычная сажа. Углерод, или микроскопические частицы сажи, соприкасаясь с холодным стеклом, остывают и не успевают сгорать. Вот стекло и чернеет.

Для опыта нам потребуются:три маленьких прямоугольных зеркальца.

Обычное зеркало поможет нам разобраться с тем, каким законам подчиняются лучи света. Вообще самый простой закон – лучи всегда идут по прямой и ищут самый короткий путь между точками начала путешествия и конца. Только очень сильные гравитационные поля могут отклонять луч света и заставлять его двигаться по искривленному пути. Например, когда луч света от звезды проходит мимо очень большой другой звезды, он движется по кривой. Но в обычной жизни лучи двигаются прямо. Второй закон тоже простой: под каким углом луч падает на поверхность, под таким и отражается.

Рис. 1

На рисунке 1 видно, что под каким углом (угол падения) свет падает на поверхность, под таким же (угол отражения) и отражается.

На этом законе основан интересный прибор, называемый трехуголковым отражателем. Чтобы сделать такой приборчик, надо купить три маленьких прямоугольных зеркала. И склеить их под прямым углом друг к другу, как на рисунке 2, чтобы получился как бы угол комнаты с двумя «стенками» и «полом».

Рис. 2

Если теперь посветить с любой стороны в этот «зеркальный уголок», то луч отразится три раза и вернется точно в ту же точку, откуда он пришел! С какой бы стороны мы ни светили, луч будет возвращаться обратно. Особенно хорошо видно, как движется луч в темноте. Можно посветить, например, лазерным указателем (такие иногда продают как брелки или игрушки). Свет лазера в темноте хорошо видно. Но можно обойтись и маленьким фонариком.

Мало того, посмотрите в этот уголок – и вы увидите свой глаз, откуда бы вы ни смотрели. Дело в том, что отражают свет не только зеркала, но и любые предметы. Световой поток от глаза идет к «уголку», или, как его называют в технике, уголковому отражателю, – и возвращается точно в глаз!

Как используют этот прибор инженеры? Для них это очень полезный прибор. Например, первый луноход, посетивший Луну, был оснащен несколькими такими уголковыми отражателями. Ученые посылали сигнал с Земли, луч долетал до лунохода и отражался точно в то же место, откуда был послан. Это позволило пользоваться достаточно слабым сигналом по сравнению с тем, какой был бы нужен без отражателя.

Такой отражатель, сделанный из металла (металл отражает радиоволны), может служить отличным указателем цели для самолета. Радиоволны подчиняются тем же законам, что и световые волны. Самолет, летящий в густом тумане, может сам посылать радиоволны, которые, отражаясь от уголковых металлических отражателей на земле, будут «высвечивать» на экране радара светлыми пятнами нужные точки. Так можно найти аэродром или затерявшуюся экспедицию… если у ее участников сломался радиопередатчик.