Когда мы смотрим на поверхность воды, предметы в воде всегда кажутся ближе, чем они есть на самом деле. Например, дно кастрюли кажется ближе, когда в ней налита вода, – это так называемый «эффект лупы».
Можно легко понять этот феномен, вспомнив о световых лучах. Взгляните на рыбу под водой: поскольку мы ее видим, это значит, что лучи, исходящие от рыбы, достигают нашего глаза. Изобразим два световых луча рыбы, как показано на рис. 21.1: сначала они идут в воде по прямой, затем отклоняются на поверхности, потому что коэффициент преломления среды меняется. Лучи переходят из среды более высокого преломления (n=1,33) в среду преломления более низкого (n=1), то есть они удаляются от прямой, перпендикулярной поверхности («нормали»), прежде чем достичь нашего глаза. На рис. 21.1 мы видим, что эти лучи как будто идут из точки, более близкой к поверхности воды, чем рыба. Нам кажется, что рыба не так глубоко, как на самом деле.
Можно также рассуждать, используя термин «видимый диаметр». Возьмем теперь два луча, исходящие от головы и от хвоста рыбы. Если бы не было воды, рыба была бы видна под определенным углом (этот угол является «видимым диаметром» рыбы). Но на рис. 21.1 мы видим, что этот угол больше, когда рыба находится в воде: рыба выглядит более крупной, и это напрямую связано с тем, что она кажется ближе к поверхности.
Рис. 21.1 – Вид рыбы под водой
С точки зрения глаза, лучи, исходящие из точки А, кажутся исходящими из точки А': рыба кажется ближе к поверхности воды.
Рис. 21.2 – «Видимый размер» рыбы
Посмотрите на свое отражение в плоском зеркале: вам кажется, что вы находитесь «по ту сторону» зеркала. Это впечатление также можно легко объяснить с помощью световых лучей.
Предположим, что видите себя с головы до ног. Это значит, что лучи, исходящие от ваших ног, достигают вашего глаза с помощью зеркала (➙ рис. 21.3). Изобразим два таких луча, исходящие от ваших ног. Благодаря закону отражения мы знаем, что происходит с ними после попадания на зеркало. В этом случае они отражаются под тем же углом, под которым падают.
На рис. 21.3 мы видим, что с точки зрения глаза эти два луча кажутся исходящими из точки, расположенной по ту сторону зеркала. Если точнее, мы видим, что эта точка находится на том же расстоянии, что и реальная нога, но с другой стороны, можно продемонстрировать, что картинка, видимая глазом, симметрична видимому предмету относительно зеркала.
Рис. 21.3 – Наблюдение через зеркало
С точки зрения наблюдателя, оба луча, исходящие из точки А, кажутся исходящими из точки А', расположенной по ту сторону зеркала: человек видит свою ногу (в том числе) с той стороны зеркала. Если точнее, изображение самого себя, которое наблюдает человек, симметрично ему самому относительно зеркала.
Очевидно, что в повседневной жизни мы сталкиваемся с множеством иллюзий… На самом деле наш мозг всегда предполагает, что световые лучи перемещаются по прямой, и интерпретирует положение объекта согласно этому предположению; тогда как в действительности эта идеально линейная траектория далеко не подтверждена.