Теперь о демонстрации прохождения волн через линзы.
На дно ванны положите плоскую модель линзы от прибора «оптическая шайба Гартля». Залейте в ванну воды, так чтобы она была выше линзы на 4–5 мм. Используя в качестве излучателя плоскую пластину, можно получить параллельный пучок волн с плоским фронтом (рис. 5).
Рис. 5
Облучая им модель собирающей линзы, при стробоскопическом замедлении картины можно заметить, как скорость волн над линзой уменьшается и как это замедление приводит к наибольшему отставанию в центре линзы. Фронт волны изгибается, и получается сходящийся пучок волн. На псевдоцветной проекции можно хорошо разглядеть увеличение высоты волн в фокусе.
А теперь попробуйте поставить, казалось бы, абсурдный опыт. Поставьте модель плоско-выпуклой линзы на попа и облучите ее плоской, по возможности короткой волной. Вы вновь получите пучок сходящихся волн (рис. 6).
Объяснить его физический смысл нетрудно, зная о зависимости скорости волн от глубины. Опыт иллюстрирует принципы так называемой градиентной оптики.
Речь идет о новых типах линз, представляющих собою плоскую пластину, в которой коэффициент преломления стекла симметрично меняется (имеет градиент) относительно центра. Пока линзы, основанные на этом принципе, можно увидеть лишь в лабораториях. Однако метод градиента преломления широко применяется в некоторых изделиях декоративного искусства.
Вы наверняка встречали дверные и оконные стекла, через которые прекрасно проходит свет, но все искажается так, что ничего не разглядишь. Издали они похожи на грубо отесанный кусок льда. Но подойдите и пощупайте — перед вами плоские пластины…
Волновая ванна позволяет наглядно и в динамике показать удивительно много физических процессов, лежащих в основе важнейших устройств современной техники. Не исключено, что работа с ней может привести к большим и малым открытиям и изобретениям. Поэтому такой прибор особенно ценен для физического кружка в современной не слишком богатой приборами школе.
Тому, кто захочет серьезно заняться этим делом, советуем прочесть интересную книгу.
Роберт Вихард Голь. Механика, акустика и учение о теплоте. Учебник издавался у нас с 1953-го и, по крайней мере, до 1971 года. На случай, если будет возможность выбора, учтите: в ранних изданиях есть много очень интересных, выпущенных позже мест…
А. ВАРГИН
Рисунки автора
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Не все комар, что пищит
Летом иногда даже в средней полосе нет спасенья от комаров, что же говорить о Сибири и Заполярье, где даже у привычных к ним местных жителей трудоспособность снижается более чем вдвое, резко уменьшаются привес и надои скота. Можно было бы комара вовсе уничтожить, но он нужен живой природе. Известны случаи, когда после уничтожения комаров исчезали птицы и звери, а леса гибли от гусениц.
Поэтому приходится лишь отгонять комаров от людей и домашних животных. И здесь помогает радиоэлектроника.
Генератором электрических колебаний ультразвукового диапазона (рис. 1) служит мультивибратор, построенный на логических ячейках микросхемы DD2, нагруженной пьезоэлектрическим звукоизлучателем BQ1.
Рис. 1
Характер излучения задается генератором инфранизких колебаний, в котором работает микросхема DD1 совместно с времязадающей цепочкой R1, R2, С1. Связь между обоими генераторами выполнена с определенной «изюминкой»: узел DD1 осуществляет периодическое питание ультразвукового генератора через диод VD1 и конденсатор С2. Когда на выходе 3 микросхемы DD1 возникает прямоугольный импульс напряжения, происходит быстрый заряд конденсатора С2; одновременно начинает действовать высокочастотный генератор. По окончании импульса конденсатор С2 оказывается разобщенным с выходом DD1 благодаря диоду VD1. Питание «комариного» генератора продолжается еще некоторое время падающим напряжением разряда конденсатора, отчего частота импульсов генератора может плавно изменяться. Весьма вероятно, что в этом диапазоне излучений находятся сигналы тревоги, способные отпугивать комаров или еще кого-нибудь из кусачего сообщества. Эффективность действия устройства следует проверять, направляя его излучение на густо роящихся насекомых.