Журнал "Наука и жизнь", 2000 № 06

Подробности для любознательных

Журнал уже рассказывал о том, что такое поляризованный свет, чем он отличается от природного и как его можно получить (см. «Наука и жизнь» № 7, 1999 г.). Напомним основные его свойства.

Свет представляет собой совокупность электромагнитных волн. Волны эти поперечные — поле волны колеблется перпендикулярно направлению ее распространения. В естественном свете направление колебаний быстро и беспорядочно меняется — свет деполяризован. Если природный свет пропустить сквозь поляризатор или отразить его от поверхности диэлектрика (скажем, стекла), из хаотической смеси колебаний будут вырезаны волны, которые колеблются в одной плоскости. Возникнет плоско-, или линейно-поляризованный, свет. Еще более сложный случай — циркулярная или круговая поляризация, когда направление колебаний описывает круг (если при этом меняется еще и амплитуда, поляризация называется эллиптической). Циркулярную поляризацию можно представить себе как результат сложения двух линейно-поляризованных волн, перпендикулярных одна другой. Наглядно представить себе результат такого сложения можно при помощи несложной модели.

Пусть на вертикальной оси вращается планка, на конце которой укреплена спица с шариком. Если осветить ее двумя перпендикулярными пучками света, тени от шарика станут совершать правильные, гармонические колебания. Круговое вращение оказалось разложенным на два колебания. А поскольку физические явления такого рода обратимы, то и сумма двух гармонических колебаний даст круговое движение.

Человеческое ухо — орган очень чувствительный и надежный. Оно начинает воспринимать звуки, если давление звуковой волны составляет всего 2∙10^-5 Па, или 2∙10^-10 атм (эта величина называется порогом слышимости), а болевой порог, когда звук уже не слышен, равен 20 Па. Интенсивность звука (она равна квадрату давления) может меняться в 10¹² раз! Никакой другой орган чувств не имеет столь широкого динамического диапазона. При этом человек легко улавливает разницу громкостей звуков, слышных правым и левым ухом, всего на несколько процентов. Этот так называемый бинауральный эффект позволяет определять направление на источник звука с точностью до одного углового градуса.

Физиологический механизм ориентации не вполне ясен — ведь очевидно, что только за счет разности в расстояниях от каждого уха до источника звука такая точность не получится. Тем не менее в те времена, когда не существовало достаточно чувствительной электронной аппаратуры, бинауральный эффект использовался весьма часто. В 20—30-х годах некоторые измерительные приборы, собранные по мостовой схеме, имели акустический выход.

При измерении сопротивлений, например, сигналы в наушниках становились одинаковыми, если измеряемое сопротивление было равно эталонному.

Звукопеленгаторы, широко применявшиеся во время Великой Отечественной войны, имели две пары далеко разнесенных рупоров — приемников звука. От них к наушникам «слухачей» шли трубки одинаковой длины. Установку обслуживали два оператора: один наводил приемники на цель по углу места (по вертикали), другой — по азимуту (по горизонтали). Большой размер рупора позволял уловить звук летящего самолета за несколько километров, а широкая база (расстояние между приемниками) — запеленговать цель с точностью до нескольких угловых минут.