Почему свет «расползается» лучами, когда прищуриваешься — и при чём тут CD-диски

Попробуйте прямо сейчас: посмотрите на любой источник света — лампу, фонарь за окном, экран телефона — и медленно прищурьтесь. Свет начнёт вытягиваться вертикальными лучами вверх и вниз, как звезда на рождественской открытке.

Это не усталость глаз и не проблемы со зрением. Это дифракция — явление, благодаря которому работают CD-диски, голограммы и даже телескоп «Хаббл».

И ваши ресницы — идеальный инструмент, чтобы её увидеть.

Что такое дифракция

Дифракция — это способность света огибать препятствия и проходить сквозь узкие щели, «расползаясь» в стороны. Название происходит от латинского diffractus — «разломанный».

В школе нам говорят, что свет распространяется прямолинейно. Это правда — но только пока ему ничего не мешает. Как только свет встречает край предмета или узкую щель, он начинает вести себя как волна: огибает препятствие и расходится веером.

Чем уже щель — тем сильнее свет «расползается». Именно поэтому эффект становится заметнее, когда вы сильнее прищуриваетесь.

Почему ресницы — это дифракционная решётка

Когда вы прищуриваетесь, происходят сразу две вещи:

1. Веки образуют узкую щель

Свет проходит через узкое отверстие между веками и начинает дифрагировать — расходиться вверх и вниз. Чем сильнее прищуриваетесь, тем уже щель и тем длиннее «лучи».

2. Ресницы работают как дифракционная решётка

Ресницы — это ряд тонких параллельных препятствий с промежутками между ними. В физике такая конструкция называется дифракционной решёткой. Когда свет проходит сквозь ресницы, каждый промежуток становится источником новой волны, и эти волны накладываются друг на друга.

Результат — свет не просто размывается, а разделяется на отдельные лучи и даже может раскладываться в радужный спектр (особенно если источник яркий и белый).

Научная инфографика: как ресницы создают дифракцию. Слева — схематичный глаз в профиль, прищуренный. Веки образуют узкую горизонтальную щель. Ресницы показаны как ряд параллельных вертикальных линий. Справа — источник света (лампочка). Между ними — лучи света проходят через щель между веками и сквозь ресницы. После ресниц свет расходится веером вверх и вниз, образуя характерные лучи. Волны света показаны как концентрические дуги от каждого промежутка между ресницами, накладывающиеся друг на друга. На выходе — радужный спектр

Эксперимент, который можно провести прямо сейчас

Базовый эксперимент: лучи от фонаря

1. Дождитесь темноты или выключите свет в комнате
2. Посмотрите на уличный фонарь или лампу
3. Медленно прищуривайтесь, пока веки почти не сомкнутся
4. Наблюдайте, как точечный свет вытягивается в вертикальную линию с лучами

Продвинутый эксперимент: радуга на ресницах

1. Посмотрите на яркий белый источник света (солнце НЕ использовать!)
2. Прищурьтесь и слегка наклоните голову
3. Вокруг источника появятся радужные полосы — это белый свет разложился в спектр на ваших ресницах

Где это используется

1. CD и DVD диски

Радужные переливы на поверхности диска — это дифракция. Микроскопические дорожки на диске работают как дифракционная решётка и разлагают белый свет в спектр. Именно так лазер считывает информацию — по изменению дифракционной картины.

2. Голограммы

Голограммы на банкнотах и кредитных картках — это тоже дифракция. Микроскопический рельеф поверхности заставляет свет интерферировать и создавать объёмное изображение.

3. Телескоп «Хаббл»

Знаменитые «крестики» на звёздах в снимках «Хаббла» — это дифракционные лучи. Их создают крепления вторичного зеркала телескопа. У каждого телескопа своя «подпись» — форма лучей зависит от конструкции.

4. Фотография

Профессиональные фотографы используют специальные «звёздные» фильтры с насечками, чтобы создать эффектные лучи от фонарей и солнца. По сути, это искусственные «ресницы» для камеры.

5. Подводные лодки

Гидролокаторы подводных лодок используют дифракцию звуковых волн для обнаружения объектов. Принцип тот же — волны огибают препятствия и «рассказывают» о том, что находится вокруг.

Почему это работает именно так: физика за 30 секунд

Свет — это волна. Когда волна проходит через узкую щель, она не летит прямо, а расходится веером. Это как вода, которая проходит через узкий проход в волнорезе — за ним волны расходятся кругами, а не идут прямой линией.

Чем уже щель по сравнению с длиной волны — тем сильнее расхождение. Длина волны видимого света — около 0,5 микрометра. Промежутки между ресницами — около 100–300 микрометров. Этого достаточно, чтобы дифракция была заметной, но не слишком сильной.

Когда несколько щелей (промежутков между ресницами) работают вместе, волны от них накладываются. В одних направлениях они усиливают друг друга (там мы видим яркие лучи), в других — гасят (там темно). Это называется интерференция.

Бонус: почему близорукие щурятся

Кстати, близорукие люди щурятся не только по привычке. Когда вы прищуриваетесь, вы уменьшаете входное отверстие для света — как диафрагма в фотоаппарате. Это увеличивает глубину резкости и делает изображение чётче (хотя и темнее).

Но теперь вы знаете, что при этом запускается ещё и дифракция — и если щуриться слишком сильно, изображение снова станет размытым, но уже по другой причине.

Итог

Ваши ресницы — это бесплатная дифракционная решётка, которая всегда с вами. Прищурившись на источник света, вы наблюдаете тот же физический эффект, который позволяет CD-дискам хранить музыку, голограммам защищать деньги, а телескопам фотографировать далёкие звёзды.

В следующий раз, когда будете щуриться на фонарь — вспомните, что видите чистую физику в действии.

Материал подготовлен с использованием технологий ИИ и отредактирован автором