Парабола: оптическое свойство

Опти­че­ское свойство пара­болы:

лучи, вышед­шие из фокуса пара­болы, отра­зившись от неё, пой­дут парал­лельно оси симмет­рии;

лучи, при­шед­шие парал­лельно оси симмет­рии пара­болы, отра­зившись от неё, при­дут в фокус.

Опти­че­ское свойство пара­болы можно про­ил­лю­стри­ро­вать отпус­кая из рук шарик над лежащей пара­бо­ли­че­ской тарел­кой (напри­мер, от небольшой спут­ни­ко­вой антенны) с закреп­лён­ным в фокусе шаром.

Фотоны света — свое­об­раз­ные шарики из преды­дущего экс­пе­римента. Даже небольшое желез­ное пара­бо­ли­че­ское зер­кало наве­дён­ное на Солнце соби­рает в фокусе доста­точно энергии чтобы зажечь бумагу.

Внутри помеще­ния для экс­пе­римента необ­хо­димо рас­по­ложить два пара­бо­ло­ида на одной оси. Зажига­ние лампочки в фокусе одного пара­бо­ло­ида при­во­дит к возго­ра­нию бумаги в фокусе другого пара­бо­ло­ида.

Большее удив­ле­ние вызы­вает сле­дующий экс­пе­римент. В фокусе одного пара­бо­ло­ида помещают термо­метр, а через неко­то­рое время, когда термо­метр при­дёт в рав­но­ве­сие, в фокусе вто­рого пара­бо­ло­ида ста­вят что-то холод­ное, напри­мер, кусок льда. Пока­за­ния термо­метра немного уменьшатся. Дело в том, что в помеще­нии при­сут­ствует фоно­вое инфра­крас­ное излу­че­ние (то, что «пере­даёт» тепло). Когда в фокус вто­рого пара­бо­ло­ида помеща­ется холод­ное тело, то часть фоно­вого инфра­крас­ного излу­че­ния, про­хо­дившего через этот фокус, поглоща­ется и пере­стаёт попа­дать в фокус пара­бо­ло­ида, где рас­по­ложен термо­метр. Ника­ких «лучей холода», конечно, не суще­ствует.

Опти­че­ское свойство пара­болы исполь­зуют и для при­го­тов­ле­ния еды в поле­вых усло­виях. Стоит попро­бо­вать про­ве­сти со школь­ни­ками этот захва­ты­вающий экс­пе­римент, но и в этом, и в преды­дущих опытах, нужно быть акку­рат­ными: темпе­ра­тура в фокусе ока­зы­ва­ется очень большой.

Лите­ра­тура

Васи­льев Н. Б., Гутенма­хер В. Л. Прямые и кри­вые. — 2-е изд. — М. : Наука, 1978. — [Интер­нет-вер­сия].

Пара­бо­ли­че­ская антенна // Матема­ти­че­ская состав­ляющая / Ред.-сост. Н. Н. Андреев, С. П. Коно­ва­лов, Н. М. Паню­нин. — Вто­рое изда­ние, расши­рен­ное и допол­нен­ное. — М. : Матема­ти­че­ские этюды, 2019. — С. 46—47, 297—302.

Гер­видс В. И. Суще­ствуют ли лучи холода // Видео­за­писи физи­че­ских демон­страций НИЯУ МИФИ.