6.110. Цветные кольца на запотевшем или пыльном зеркале

Приняв горячий душ, потушите свет в ванной, станьте лицом к запотевшему зеркалу и зажгите спичку. Спичку надо держать не прямо перед глазами, а чуть сдвинув ее в сторону. Вы увидите, что изображение пламени в запотевшем зеркале окружено цветными кольцами. Кольца будут видны и в том случае, если зеркало покрыто не капельками воды, а пылью или пудрой.

Затем в темной комнате встаньте спиной к ярко освещенному окну и поставьте перед собой запотевшее зеркало. Меняя расстояние до зеркала, в какой-то момент вы увидите круги, наложенные на ваше отражение. Подобрав расстояние, как-то вместо глаз я увидел фантасмагорический набор цветных колец. И опять зеркало может быть не запотевшим, а пыльным.

ОТВЕТ • В этих двух опытах свет по-разному рассеивается (преломляется) частицами — капельками воды или пылинками — на зеркале. Вот две основные возможности.

В первом случае кольца центрированы вокруг небольшого источника света, расположенного чуть в стороне от направления вашего взгляда на зеркало. При такой постановке опыта каждая частица рассеивает свет обратно в направлении от зеркала. Лучи рассеянного света попадают внутрь круговой области с ярким центром, окруженным попеременно яркими и темными кольцами. Угол рассеяния зависит от длины волны света. Поскольку эти углы разные для света разных цветов, мы видим разноцветные кольца. А именно, так как угол рассеяния лучей красного цвета чуть больше угла рассеяния лучей синего цвета, наружное кольцо красное, а внутреннее синее. На самом деле, мы не видим целиком всю картину распределения света, рассеянного каждой из частиц на зеркале. Но в совокупности тот рассеянный свет, который мы видим, тоже формирует освещенный круг, центр которого, как нам кажется, совмещен с отражением источника света.

Во втором случае большой источник света располагается у вас за спиной, а зеркало находится перед вами. Теперь круги центрированы вокруг ваших глаз. При такой постановке опыта круги возникают благодаря двум системам лучей, рассеянных частицами в направлении наблюдателя (рис. 6.42). Рассмотрим одну частицу. 1. Преломленный на ней луч света (луч A на рисунке) проходит к задней блестящей поверхности зеркала, откуда отражается в направлении наблюдателя. 2. На выбранной нами частице рассеивается луч, уже отразившийся от задней поверхности зеркала (луч Б).

Рис. 6.42 / Задача 6.110. Два пути, по которым до наблюдателя доходят лучи света, рассеянные пылинкой на лицевой поверхности зеркала.

Световые волны двух типов интерферируют, достигнув наблюдателя. От некоторых частиц они приходят к наблюдателю не в фазе (имеет место деструктивная интерференция) и гасят друг друга. Рассеянные световые волны от других частиц приходят к наблюдателю с одинаковой фазой. В этом случае интерференция конструктивная, и волны усиливают друг друга. Все вместе они образуют один из наборов концентрических ярких и темных колец, причем яркие кольца окрашены в разные цвета, поскольку одновременно с рассеянием происходит разложение света на цвета.

Какой из вариантов интерференционной картины вы видите, зависит от того, как вы ориентированы по отношению к источнику света. Если поместить небольшой источник света строго между вашими глазами и зеркалом, эти две картинки будут перекрываться.