Свет И Цвет - » Отражение в садовом зеркальном шаре

Свет И Цвет

Отражение в садовом зеркальном шаре

Отражение света

В школе всегда изучают выпуклые зеркала, но эти зеркала невелики по размерам и их кривизна мала. На зеркальном шаре, какие мы иногда видим в садах, они соответствуют небольшому кусочку (отмечен жирной линией), который повернут к нам и в котором мы можем видеть собственное отражение.

Но зеркальный шар предоставляет нам гораздо больше возможностей. Самое замечательное, что мы можем видеть в нем всю поверхность небесной сферы (правильнее сказать,— и небо, и землю), заключенной внутри круга. Зеркальный шар действует как оптический инструмент с идеально большой апертурой. Конечно, это возможно лишь постольку, поскольку все изображения деформируются: они сжаты по радиусу тем больше, чем ближе расположены к «краю» шара. Для простоты предположим, что как наблюдаемый объект, так и наблюдатель находятся от шара на значительном (по сравнению с радиусом шара R) расстоянии; тогда объект в направлении, составляющем угол а с СО, будет изображаться на расстоянии r=R*sinA/2 от центра шара. Видно, что по мере возрастания а до 180° r увеличивается до R и, таким образом, все на земле, а также и небо, фактически отражается в шаре. В отражении отсутствует только небольшое пространство, расположенное точно за шаром, которое становится тем меньше, чем дальше от шара мы находимся.

Гельмгольц однажды заметил, что ландшафт, искаженный шаром, должен был бы казаться совершенно нормальным, если бы линейная мера, которой мы пользуемся, была деформирована по тому же закону. Это утверждение тесно связано с принципами теории относительности.

Садовый зеркальный шар может быть использован для очень тонких наблюдений в области метеорологической оптики, так как в нем хорошо видна значительная часть неба. Если вы станете в нескольких метрах от шара таким образом, чтобы отражение Солнца было закрыто вашей головой, вы с поразительной четкостью увидите (см. ниже):

а) кольца, гало, радужные облака, кольцо Бишопа, сумеречные тени; особенно резко различается в садовом шаре вид неба вдень с чистым воздухом и в день, когда воздух мутен;

б) пятна Гайдингера и поляризацию света неба.

В связи с уменьшением изображения постепенное изменение оттенков выступает резче, так что разница в яркости и цвете становится гораздо заметнее для глаза.

На сверкающей поверхности велосипедного звонка часто можно увидеть легкие облака, которые при прямом наблюдении неба не заметны.