Zni­ka­ją­ca moneta

 

Jeśli lubisz pro­ste eks­pe­ry­men­ty, któ­rych wyni­ki są zaska­ku­ją­ce, to ta pro­po­zy­cja jest dla Cie­bie. Dzi­siaj dowiesz się co zro­bić, aby nie­wiel­ki przed­miot (np. mone­ta lub zna­czek pocz­to­wy) „znik­nął”.
Poznasz rów­nież taj­ni­ki spra­wia­nia, by przed­miot był widocz­ny tam, gdzie go w rze­czy­wi­sto­ści nie ma. Oczy­wi­ście, nie będą to żad­ne magicz­ne sztucz­ki, a jedy­nie demon­stra­cja praw fizyki.

Przy­go­tuj:

• szklan­kę
• mone­tę (lub inny nie­wiel­ki pła­ski przedmiot)
• wodę

 

 

Ustaw pustą szklan­kę na mone­cie (lub innym wybra­nym przed­mio­cie). Patrz na szklan­kę od boku. Na razie mone­ta znaj­du­ją­ca się pod szklan­ką jest dosko­na­le widoczna.

 

 

Cały czas patrząc na szklan­kę od boku, wlej do niej wodę.

Co zaob­ser­wo­wa­łeś?

 

 

Teraz nie jesteś w sta­nie zoba­czyć mone­ty, wyda­je się jak­by jej wca­le nie było pod szklan­ką. Żeby się upew­nić, że pie­nią­żek nie znik­nął spójrz na szklan­kę od góry.

 

 

Jeśli znów spoj­rzysz na szklan­kę od boku, nie będziesz w sta­nie doj­rzeć monety.
Dla­cze­go patrząc z boku na puste naczy­nie widać znaj­du­ją­cy się pod nim przed­miot, a po nala­niu wody już nie da się go zobaczyć?
Jak to moż­li­we, sko­ro woda jest przeźroczysta?
I dla­cze­go patrząc z góry, przed­miot jest widocz­ny, nie­za­leż­nie od tego, czy szklan­ka jest peł­na, czy pusta?

Odpo­wie­dzi na te pyta­nia są pro­ste, ale wyma­ga­ją odnie­sie­nia się do kil­ku praw optyki.

 

Jak to się dzie­je, że widzimy?

Wszyst­ko, co widzi­my dooko­ła sie­bie, może­my zoba­czyć dzię­ki świa­tłu. Obiek­ty, któ­re są źró­dła­mi świa­tła, np. Słoń­ce albo żarów­ka, emi­tu­ją pro­mie­nie świetl­ne, któ­re po dotar­ciu do naszych oczu, sty­mu­lu­ją recep­to­ry wzro­ku i powo­du­ją, że widzi­my. Oczy­wi­ście wpa­try­wa­nie się bez­po­śred­nio w źró­dło świa­tła jest nie­przy­jem­ne lub nawet nie­bez­piecz­ne, gdyż nasze oczy przy­sto­so­wa­ne są do patrze­nia na przed­mio­ty, któ­re nie świe­cą. To, że widzisz obok sie­bie takie rze­czy jak dłu­go­pis, kart­ka, zabaw­ka, stół itp., jest spo­wo­do­wa­ne tym, że pro­mie­nie świetl­ne pocho­dzą­ce ze źró­dła świa­tła tra­fia­ją na oglą­da­ny przed­miot, a następ­nie się na nim roz­pra­sza­ją. Dany przed­miot możesz zoba­czyć dopie­ro, gdy świa­tło na nim roz­pro­szo­ne tra­fi do Two­ich oczu. Będąc w ciem­no­ści nie zoba­czysz ota­cza­ją­cych Cię rze­czy, dla­te­go, że nie ma źró­dła świa­tła, któ­re mogło­by się na nich roz­pro­szyć i tra­fić do Two­ich oczu. Rów­nież dobrze oświe­tlo­ne obiek­ty mogą być nie­wi­docz­ne, jeśli na dro­dze mię­dzy przed­mio­tem a narzą­dem wzro­ku poja­wi się nie­prze­pusz­cza­ją­ca świa­tła prze­szko­da. Dla­te­go, na przy­kład, nie możesz zoba­czyć przez ścia­nę, co się dzie­je w sąsied­nim poko­ju, nawet jeśli jest tam bar­dzo jasno. W oma­wia­nym eks­pe­ry­men­cie, po wla­niu wody do szklan­ki, świa­tło odbi­te od mone­ty nie docie­ra do naszych oczu. Czyż­by to prze­źro­czy­sta woda sta­no­wi­ła „ścia­nę” dla pro­mie­ni roz­pro­szo­nych na monecie?

 

Jak świa­tło prze­cho­dzi z wody do powietrza?

Być może sły­sza­łeś, że świa­tło roz­cho­dzi się z naj­więk­szą szyb­ko­ścią, któ­rą dopusz­cza­ją pra­wa fizy­ki. Nic we Wszech­świe­cie nie może poru­szać się z więk­szą szyb­ko­ścią niż świa­tło. War­tość pręd­ko­ści świa­tła to zawrot­ne 300 000 000 m/s. Jed­nak tak szyb­ko świa­tło poru­sza się jedy­ne w próż­ni, a w ośrod­kach mate­rial­nych jest wol­niej­sze. O ile w powie­trzu świa­tło roz­cho­dzi się tyl­ko tro­chę wol­niej niż w próż­ni, to w wodzie ma 75%, a w szkle 66% szyb­ko­ści osią­ga­nej w próż­ni. W związ­ku z tym, że świa­tło w róż­nych ośrod­kach roz­cho­dzi się z róż­ną szyb­ko­ścią, pro­mie­nie świetl­ne przy prze­cho­dze­niu z jed­ne­go ośrod­ka do dru­gie­go zmie­nia­ją kie­ru­nek swo­je­go bie­gu. W fizy­ce to zja­wi­sko nazy­wa się zała­ma­niem światła.

Ponie­waż zauwa­ży­li­śmy, że świa­tło roz­pro­szo­ne na mone­cie „gubi się gdzieś” w dro­dze do naszych oczu dopie­ro po wla­niu wody do szklan­ki, prze­ana­li­zuj­my bieg pro­mie­ni świetl­nych prze­cho­dzą­cych przez gra­ni­cę wody i powie­trza. [ani­ma­cja]

 

 

 

 

 

 

Z pew­no­ścią wie­lo­krot­nie widzia­łeś łyżecz­kę, któ­ra wło­żo­na do szklan­ki z wodą wyglą­da jak­by była „zła­ma­na”. Za ten efekt odpo­wia­da wła­śnie zja­wi­sko zała­ma­nia świa­tła na gra­ni­cy wody i powietrza.

 

 

To, jak moc­no pro­mień się zała­mie, czy­li jak bar­dzo się odchy­li od pier­wot­ne­go kie­run­ku bie­gu po przej­ściu przez gra­ni­cę woda — powie­trze, zale­ży od tego pod jakim kątem pro­mień pad­nie na granicę.

War­to sobie zdać rów­nież spra­wę z tego, że tak napraw­dę pro­mień pada­ją­cy na gra­ni­cę dwóch ośrod­ków czę­ścio­wo się zała­mu­je i prze­cho­dzi do dru­gie­go ośrod­ka, a czę­ścio­wo się odbi­ja od tej gra­ni­cy. Możesz to zaob­ser­wo­wać sta­jąc bli­sko okna. Oso­ba sto­ją­ca po dru­giej stro­nie szy­by będzie w sta­nie Cię zoba­czyć, gdyż świa­tło roz­pro­szo­ne przez Two­ją skó­rę prze­do­sta­nie się na dru­gą stro­nę szkła. Jed­no­cze­śnie będziesz mógł zaob­ser­wo­wać swo­je odbi­cie. Będzie ono sła­bo widocz­ne, gdyż tyl­ko nie­wiel­ka część świa­tła ule­gnie odbiciu.

 

 

Gdy dobie­rze­my odpo­wied­nio duży kąt pada­nia pro­mie­nia świetl­ne­go na gra­ni­cę woda- powie­trze, pro­mień zała­ma­ny odchy­li się tak bar­dzo, że będzie „doty­kał” powierzch­ni wody. Jeśli jesz­cze bar­dziej zwięk­szy­my kąt pada­nia, pro­mień nie wydo­sta­nie się nad gra­ni­cę ośrod­ków, tyl­ko w cało­ści odbi­je się od tej gra­ni­cy. Takie zja­wi­sko nazy­wa­my CAŁKOWITYM WEWNĘTRZNYM ODBICIEM.

 

 

To wła­śnie cał­ko­wi­te wewnętrz­ne odbi­cie powo­du­je, że mone­ta „zni­ka”.

 

 

 

Teraz możesz zapro­sić rodzi­nę lub przy­ja­ciół na pokaz „zni­ka­ją­cej” mone­ty, oczy­wi­ście wraz z wytłu­ma­cze­niem zacho­dzą­cych zja­wisk! 🙂
Co praw­da, praw­dzi­wy magik nie ujaw­nia swo­ich sekre­tów, ale praw­dzi­wy nauko­wiec chęt­nie dzie­li się swo­ją wiedzą.
Ja, z bra­ku lep­szych obser­wa­to­rów w pobli­żu, zapro­si­łam na pokaz Czi­kę. Wyglą­da na to, że nie była zbyt zasko­czo­na wyni­kiem doświad­cze­nia, ale to dla­te­go, że wie­lo­krot­nie mi towa­rzy­szy­ła pod­czas nauki, przez co świet­nie zna pra­wa i zja­wi­ska fizyczne. 🙂

 

 

 

 

Wyko­rzy­stu­jąc zja­wi­sko cał­ko­wi­te­go wewnętrz­ne­go odbi­cia może­my rów­nież spra­wić, że przed­miot „poja­wi się” tam, gdzie go nie ma.

Przy­go­tuj, tak jak wcześniej:

• szklan­kę
• mone­tę (lub inny nie­wiel­ki pła­ski przedmiot)
• wodę

Nalej wodę do szklan­ki. Peł­ne naczy­nie postaw przy kra­wę­dzi sto­łu i połóż za nim mone­tę w odle­gło­ści tro­chę mniej­szej niż wyso­kość wody.

 

 

Spójrz na szklan­kę, a wła­ści­wie na powierzch­nię wody, od dołu (tzn. ustaw oczy w oko­li­cy kra­wę­dzi stołu).

 

 

Wyda­je się, że mone­ta pły­wa po tafli wody.

Zapew­ne domy­ślasz się już — powierzch­nia wody zadzia­ła­ła w tym przy­pad­ku jak lustro.

 

 

Miłe­go eksperymentowania!

 

Alek­san­dra Kowalska