Физика «метеорного» ореола вокруг луча фонарика

Когда луч фонарика проходит через мелкий водяной туман, он может сформировать чёткий ореол из капель, похожих на метеоры, застывшие в воздухе. Это не оптическая иллюзия, а тщательно выстроенное взаимодействие света, воды и экспозиции, использующее те же законы геометрической оптики, по которым звёздный свет проходит через атмосферу Земли.

Каждая капля ведёт себя как крошечная линза и зеркало одновременно, подчиняясь законам преломления, отражения и рассеянию Ми. Если направить фонарик немного в сторону от оси наблюдения, то свет к глазу или камере попадает только от капель в узком коническом слое. В результате виден не сплошной луч, а светящееся кольцо. Так как размеры многих капель близки, интерференционные полосы и дифракция сглаживаются до непрерывного ореола, а капли вне нужного угла остаются практически невидимыми.

Короткая выдержка камеры или очень краткая вспышка ограничивает время, за которое матрица успевает собрать свет, и «замораживает» баллистическое движение капель, так что они выглядят не как полосы, а как висящие в воздухе метеоры. Эффект определяется соотношением между выдержкой и скоростью капель, а также расходимостью луча и уровнем окружающей темноты. Достаточно чуть изменить угол, плотность капель или длину волны света, и ореол быстро исчезает, превращаясь в обычный на вид луч фонарика.

loading...