Казань,18 Декабря, Понедельник $ 58.90 € 69.43
Годовая подписка на журнал за 3600 руб
Оформить подписку

Почему небо голубое, закат - красный, и как эти знания могут помочь больным сахарным диабетом

Почему небо голубое, закат - красный, и как эти знания могут помочь больным сахарным диабетом
Фото: Ирина Телешева

7 мая в Музее естественной истории Татарстана прошла бесплатная лекция «Физика вокруг нас: от простых наблюдений к неожиданным применениям». Очередной лекторий лаборатории «Естественно, наука!» в этот день был приурочен к российскому Дню физики. Лекцию читал доктор физико-математических наук, профессор КФУ Александр Фишман, который рассказал пришедшим, почему небо голубое, а закат красный; как изменение высоты звука помогает человеку сохранять здоровье, и как с помощью теплого излучения можно найти течи в газопроводах и обезвреживать минные поля.

Провести свое воскресное утро с пользой решили многие казанцы. К удивлению организаторов и самого лектора, еще задолго до начала мероприятия зал плотно заполнился людьми, в связи с чем всем опоздавшим пришлось слушать лекцию, сидя на полу, около стола Александра Фишмана.

Однако теснота совсем не отразилась на настроении пришедших. Среди любителей физики оказались люди всех поколений: начиная с детей, которые с удовольствием задавали вопросы, и заканчивая людьми почтенного возраста.

Александр Фишман

Начать лекцию профессор решил с шутки:

 «Я понял, чем отличаюсь от динозавров: вход в зал с ними платный, а ко мне – нет».

Александр Фишман объяснил, что в лекции не будет серьезных выводов и формул, ведь его задача – обратить внимание пришедших на то, что происходит вокруг нас каждый день. В связи с этим лектор озвучил эпиграф: «Случайные открытия делают только подготовленные умы», который проиллюстрировал коротким мультипликационным видео о Ньютоне и яблоке.

«Многие видят явления, которые нас окружают, но мало кто понимает, что за ними стоит», - заметил доктор наук.

Затем лектор продемонстрировал забавную фотографию: мужчина сидит в аквариуме с водой, а его голова, которая находится над водой, как будто располагается не на своем анатомическом месте, а на руке. Сделать такое фото может каждый, кто знает школьный закон преломления света: если луч света из воздуха падает на воду или стекло, то луч меняет свое направление (угол). Согласно этому закону, луч света падает нормально под углом ноль градусов на выпуклую поверхность стеклянного полуцилиндра. Пройдя его, луч преломляется на плоской границе. При изменении угла падения изменяется и угол преломления. Стоит обратить внимание, что при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, угол преломления будет больше угла падения. При угле падения 50 градусов, луч света как будто отражается, как от зеркала. Для наглядности  Александр Фишман  продемонстрировал водяной световод, который также можно изготовить из стекла или прозрачного полимера. Это называется оптоволокно, и через него можно передавать сигналы и осуществлять оптическую связь.

Александр Фишман

Благодаря световоду, погруженному в некоторую среду, можно определить ее температуру и химический состав. По такому принципу осуществляется эндоскопия (диагностика внутренних органов при помощи специальных приборов – эндоскопов - прим.).

Далее профессор обратил внимание слушателей на одно интересное явление: разблокировку мобильных устройств с помощью отпечатка пальца.

«Как это объяснить? Я даже видел, как к автомобилю подходит водитель, прикладывает палец и дверь открывается. Я подхожу, прикладываю - не открывается», - улыбается лектор.

Существует несколько физических принципов, на основании которых можно создать подобный сканер. Физик рассказал, как можно создать сканер с помощью законов оптики.

«Как-то я получал визу в Америку. Тогда была зима, и стоял двадцатиградусный мороз. Для того чтобы зайти в посольство, необходимо было приложить палец к устройству. В тот день передо мной было много человек, и очередь совсем не двигалась. Сканер отказывался распознавать отпечаток, и прикладывать палец приходилось по нескольку раз. Тогда я предложил сначала подуть на палец. И сканер стал снимать отпечатки с первой попытки. Клерк, следящий за этой процедурой, спросил меня, зачем так нужно делать. И я ответил, мол, просите пришедших сначала подуть и  так лучше будет. Это его удовлетворило», - поделился со слушателями Александр Фишман и объяснил, почему же «так лучше будет».

Профессор сделал увеличенную модель сканера и подробно описал принцип его работы. Когда человек прикладывает палец к сканеру, в промежутках между бороздками остается воздух, а в месте касания - между кожей и стеклом - находится жир. Показатель преломления света у жира примерно такой же, как у стекла. Получается, что свет не может отразиться. А свет, который упал на воздух, наоборот, полностью отражается. Для чистоты эксперимента профессор пригласил девушку из зала, которая приложила палец к устройству и ее отпечаток спроецировался на экран.

Александр Фишман

От отпечатков пальцев Александр Фишман перешел к следующей теме, а именно, лазерным спеклам. Профессор направил лазерный свет на поверхность экрана и предложил внимательно рассмотреть это лазерное пятно. Пятно состояло из множества рябящих точек. При качании головой точки начали двигаться.

«Мы наблюдаем результат интерференции света от шершавой поверхности экрана. Поскольку световые волны приходят к нам на сетчатку глаз, они могут усиливать друг друга или ослаблять. Таким свойством обладает только лазерное излучение», - пояснил он.

Далее Фишман провел массовое определение остроты зрения у всех пришедших. Для этого нужно закрыть один глаз и внимательно смотреть на спеклы, а затем повернуть голову влево. Если пятна двигаются вправо – то у человека близорукость, если смещаются влево – дальнозоркость. Если они остаются на месте – это хорошее зрение. По словам доктора наук, точность определения – 1/8 диоптрии. Для сравнения, врачи офтальмологи определяют остроту зрению с точностью ¼ диоптрии. Спеклы обладают большой чувствительностью. С помощью них можно отслеживать вибрации зданий, машин, механизмов. Метод спекломикроскопии используется для оценки действия токсинов на микроциркуляцию крови.

Александр Фишман

После этого профессор продемонстрировал залу камертон. Он пару раз ударил по нему и затем начал раскручивать, обратив внимание на то, как изменяется частота звука. Это явление называется эффектом Доплера: зависимость тона от скорости движения источника или приемника. Когда-то ученый Доплер попросил своего друга скрипача стоять у железной дороги и повторять звук проезжающего поезда, который гудел с одинаковым тоном. Когда поезд ехал навстречу скрипачу, музыкант повышал тон, а когда поезд стал удаляться – тон пришлось понизить. Таким образом, частота несет информацию о скорости источника или приемника. По такому принципу работают аппараты УЗИ.

Кроме того, используя эффект Доплера, можно открыть планеты у звезд. «Если звезда испускает свет, то та частота света, которую мы  воспринимаем, будет всегда меняться. Если звезда движется к нам, мы будем воспринимать более высокий тон света, а если от нас – низкий (красный). Раз  тон звезды постоянно меняется, значит, она движется. А если она движется, значит, ее заставляет двигаться невидимый партнер – планета», - объяснил Александр Фишман.

Интенсивность рассеивания света зависит от длины волны. Чем больше длина волны, тем хуже она рассеивается. Красные волны имеют большую длину и плохо рассеиваются. Синие, наоборот, короткие и рассеиваются хорошо. «Кто-нибудь из вас видел это явление в жизни?» – обратился к зрителям профессор. Все пришедшие глубоко задумались, но ответ так дать и не смогли.

 «Давайте представим следующую ситуацию. Свет от солнца идет в глаз. На закате свет проходит самый длинный путь в атмосфере. По дороге лучше всего рассеиваются голубые волны, а красные плохо. И именно красные приходят к нам в глаз. Таким образом, мы наблюдаем красный закат.  А если человек смотрит на солнце не прямо, а сбоку, то к нему в глаз приходят лучи преимущественно те, которые рассеялись, поэтому небо голубое», - рассказал лектор.

Александр Фишман

Это явление можно использовать, например, для неинвазивного (термин используется для характеристики методов исследования или лечения, во время которых на кожу не оказывается никакого воздействия с помощью игл или различных хирургических инструментов - прим.) определения уровня сахара в крови. Увеличение концентрации глюкозы в межклеточной жидкости приводит к уменьшению разности показателей преломления, и тогда интенсивность  рассеянного света начинает уменьшаться. По рассеянному свету можно судить о концентрации сахара в крови. 

Напоследок Фишман решил рассказать о тепловом излучении. Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, которое возникает из-за движения молекул. Излучаемая энергия - это те же самые электромагнитные волны, только инфракрасного диапазона.  Их интенсивность пропорциональна температуре в 4-ой степени. Таким образом, если увеличить температуру тела, к примеру, в два раза, то интенсивность излучения возрастет в 16 раз. По этому принципу работает тепловизор. С помощью тепловизора легко обнаружить, например, места, где строители пожалели утеплитель. Существует также термограмма здорового человека. Если на термограмме в каком-то месте более теплый участок, то человек должен заподозрить там воспалительный процесс. А при активной мозговой деятельности выделяется примерно 15 Ватт.

Также, благодаря тепловизору, можно определять местоположение мин. Это происходит следующим образом. Разные части почвы по-разному поглощают свет. Когда мину кладут, то почву тревожат. И ее коэффициент поглощения изменяется относительно нетронутой почвы. А значит, когда солнце встает, то первым делом нагревает почву в том месте, где заложена мина. Похожим образом определяют прорыв газопровода. Если газ быстро расширяется, он охлаждается сам и охлаждает почву вокруг себя.  

На этом лекция «Физика вокруг нас: от простых наблюдений к неожиданным применениям» закончилась под громкие аплодисменты зрителей. Александр Фишман приоткрыл слушателям увлекательный мир физики, и показал, как, наблюдая простые явления, человек открывал фундаментальные законы природы и находил им неожиданные практические применения. Но уходить казанцы не торопились: вокруг профессора образовался круг людей, желающих задать вопрос лично.

Автор - Алиса  Маркелова

Подписывайтесь на наш Telegrambot @expertrtbot, чтобы быть в курсе самых важных новостей. Для этого достаточно иметь Telegram на любом устройстве, пройти по ссылке и нажать Start.
Подписаться Распечатать
Нашли ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Читать также
09:20 - Жители Татарстана записались к врачу через Портал госуслуг РТ 13 млн. раз 17 Декабря - В Челнах открылась первая городская ёлка 17 Декабря - МОК: Использование национальной символики для российских спортсменов недопустимо 17 Декабря - В Казани предполагают возвести памятник матерям 17 Декабря - 5-миллионная Lada вышла с конвейера в Ижевске 17 Декабря - Антон Силуанов: Нашему курсу доверяют, потому что это доходная инвестиция 17 Декабря - На МКС вместе с новым составом космонавтов отправились флаг WorldSkills и хоккейная шайба 15 Декабря - ЦБ России назначил Тимер банку инвестора 15 Декабря - В новогодние праздники ГЖД организует дополнительные поезда по маршруту Казань – Москва 15 Декабря - Татарстанским спасателям вручили ключи от 20 единиц спецтехники 15 Декабря - Экс-министр экономразвития Алексей Улюкаев признан виновным 15 Декабря - В бюджет Татарстана ГЖД перечислила около 1,5 млрд рублей 15 Декабря - В Челнах приняли трехлетний бюджет без дефицита 15 Декабря - 16 декабря пройдет совместная коллегия с участием министра финансов РФ Антона Силуанова 15 Декабря - Предприятия Татарстана приглашают к участию в совещании Российско-Австрийской комиссии 15 Декабря - В Татарстане 16 декабря пройдут сельскохозярмарки 15 Декабря - «Эксперт Татарстан» наградил победителя в номинации «Новые имена» на конкурсе «Экспортер года» 15 Декабря - Министерство лесхоза РТ напомнил об ответственности за срубленный незаконно елки 15 Декабря - Депутат от КПРФ предложил изменения в законопроект о строительстве МСЗ в Татарстане 15 Декабря - Промсвязьбанк работает в обычном режиме
Все события

Корпоративные Блоги

Все блоги

Опрос

Как Вы считаете, станет ли Казань местом проведения юношеских Олимпийских игр в 2023 году?

Экономика и финансы

  1. Россияне на покупку кроссоверов и внедорожников потратили 816,6 млрд рублей
    С января по октябрь 2017 года россияне приобрели внедорожников и кроссоверов на общую сумму в 816,6 млрд рублей. При этом выручка автомобильных дилеров составила порядка 96,2 млрд рублей, согласно дан
  2. Курс биткоина превысил 500 тысяч рублей
    В субботу курс биткоина достиг исторического максимума составив $8,658 тысяч.
  3. Акции "Яндекса" установили новый исторический максимум
    На торгах Московской биржи акции "Яндекса" по состоянию на 15:30 мск выросли на 4,6% и достигли 2079,5 руб. за бумагу, установив новый исторический максимум.
Подписаться

Топ

  1. Во главе Нацбанка Татарстана встал Марат Шарифуллин
    Марат Шарифуллин назначен на должность управляющего Отделением – Национальным банка по РТ Волго-Вятс...
  2. Министр связи РФ Николай Никифоров проведет заседание совета директоров АО «Иннополис»
    Заседание совета директоров АО «Иннополис» проведет сегодня министр связи и массовых коммуникаций Ро...
  3. Лучшие мировые практики в области мировой экономики обсуждают в Казани
    Двухдневный обучающий семинар компании «Ernst & Young» на тему «Цифровая трансформация государства и...
  4. Комиссия спортсменов РФ: Большинство готовы участвовать в Олимпиаде-2018 под нейтральным флагом
    Отнестись с пониманием и уважением к решению российских спортсменов принять участие в Олимпиаде -201...
  5. В Казани открылся Дома предпринимателя, где представлено более 180 услуг
    Открытие Дома предпринимателя прошло сегодня в Казани. Центр призван обеспечить качественными и комф...

Интервью

Будущее за окном

Будущее за окном

Интернет вещей, как и блокчейн, станет массовым явлением в ближайшие годы. Конкуренцию в бизнесе выдержат те компании, которые успеют перестроиться и вовремя внедрить новые технологии

Куда предпринимателю податься?

Куда предпринимателю податься?

Бизнес в России по-прежнему заявляет о недостатках отечественного законодательства, но для изменения ситуации от государства требуется не так много