Как увидеть лучи линзы

Когда мы изучаем оптику в школе, нам говорят, что есть два типа линз – выпуклые и вогнутые. Первые собирают параллельные лучи в одну точку, называемую фокусом. Вторые, наоборот, делают пучок лучей расходящимся, так что фокус оказывается на продолжениях лучей в обратную сторону (и называется мнимым).

Увидеть фокус выпуклой линзы несложно. Для этого достаточно в солнечный день поднести ее, например, к листу бумаги, и подобрать расстояние так, чтобы получилась яркая точка. Мощности лучей при этом достаточно, чтобы обугливать бумагу и выжигать дерево. При определенной тренировке таким способом даже возможно добывать огонь.

Однако в сегодняшнем эксперименте нас интересует именно ход лучей от линзы до ее фокуса и дальше. Действительно ли это красивый конус, как это изображено в учебниках физики? Можно ли его увидеть?

Как известно, для визуализации лучей света можно использовать:

- пыль
- дым
- мелкие капли воды
- туман

Общий принцип здесь заключается в том, что мелкие частицы, пролетающие сквозь луч, начинают частично отражать свет в сторону наблюдателя, и поэтому луч становится видимым.

В нашем эксперименте мы используем дым. Для его получения нам потребуется огороженный кирпичом (по технике безопасности) участок, в котором будет гореть сырая (зеленая) трава.

Опыт следует проводить в ясный солнечный день, при минимальном ветре. Когда пойдет дым, линзу следует расположить так, чтобы все лучи за ней проходили сквозь толщу дыма. В этом случае как раз удается наблюдать сходящийся конус лучей.

На данных снимках хорошо видна светящаяся область возле самого фокуса:

На этих снимках виден почти полный конус:

Наконец, на видео можно посмотреть, как это выглядело вживую:

http://static.livescience.ru/linza_luchi/luchi.mp4

Конечно, увидеть полный конус нам не удалось, но, тем не менее, эксперимент можно считать успешным.