БИОФИЗИКА: ПОЧЕМУ У КОШКИ ГЛАЗА СВЕТЯТСЯ?

Одно из проявлений красоты физики состоит в том, что даже в тех явлениях, к которым мы привыкли настолько, что не обращаем на них внимания, можно обнаружить интереснейшие физические процессы. Иногда внимательное рассмотрение привычных, обыденных явлений открывает в них совершенно неожиданные стороны. Рассмотрим один пример такой «физической неожиданности и интересности» ;-) Почему у кошки глаза светятся?

Ответить на этот вопрос совсем просто. Рассмотри светящуюся точку, равномерно испускающую свет во все стороны (рис. 1а). При удалении от неё точка будет видна всё хуже и хуже, так как в глаза будет попадать всё меньше и меньше света.

Поднесём к точке собирающую линзу так, чтобы она оказалась в фокусе линзы. Часть лучей соберётся при этом в параллельный пучок, который при удалении от линзы ослабевать не будет (рис. 1б). Если на пути этого пучка окажется глаз, то наблюдатель сможет увидеть свет с очень большого расстояния.
Настоятельно прошу учесть, что это идеализированная картина, не учитывающая дифракционной расходимости пучка света, прошедшего через линзу!

Рассмотрим другую ситуацию. Пусть пучок почти параллельных лучей падает на линзу и собирается в небольшое пятно на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы (рис. 2). Светлое пятно на экране само является источником света – часть световой энергии будет экраном поглощаться, а часть будет рассеиваться во все стороны. Как будет распространяться этот испускаемый пятном свет? Очевидно, что мы имеем здесь ситуацию, сходную с уже рассмотренной: в некотором направлении свет будет распространяться узким, почти неослабевающим пучком. Это направление совпадает с направлением света, падающего на линзу от внешнего источника.

Заметим теперь, что глаз тоже является системой «линза + экран в фокальной плоскости». Линза – это хрусталик глаза, а роль экрана играет сетчатка, на которой формируется изображение. Поэтому глаз отражает падающий на него пучок света не во все стороны, а преимущественно туда, откуда этот пучок пришёл. И если Вы со свечой в руках войдёте в тёмную комнату, в которой сидит кошка, то не удивляйтесь тому, что её глаза будут выглядеть светящимися.

ПОЧЕМУ У КОШКИ ГЛАЗА СВЕТЯТСЯ? фотосессия нашего драгоценного Шмелюши на синтезаторе Сверкающие жёлтые топазы
Сверкающие жёлтые топазы		Позируем с удовольствием

У читателей может возникнуть вполне естественный вопрос: «А почему в соответствующей ситуации не светятся глаза у человека?».

Причина заключается в несколько различном строении глаз кошки и человека. Различия эти обусловлены тем, что кошка является ночным животным и глаза её специально приспособлены природой к тому, чтобы хорошо видеть при слабом ночном освещении.

Во-первых, зрачок глаза у кошки значительно больше зрачка глаза у человека. Несмотря на то, что общий размер кошачьего глаза несколько меньше, чем человеческого, наибольший размер зрачка кошки составляет 12–13 мм, в то время как у человека – всего 8 мм.

Во-вторых, зрачок кошачьего глаза в суженном состоянии представляет собой вертикальную щель, а зрачок человека всегда сохраняет круглую форму. Такое различие в устройстве зрачка позволяет кошке регулировать количество попадающего на сетчатку света в более широком диапазоне, чем это может делать человек. У кошки вариации в размере зрачка могут изменять освещённость сетчатки в 100 раз, а у человека соответствующая цифра равна всего лишь 16.

В-третьих, и у человека, и у кошки обладает разными свойствами слой, расположенный позади сетчатки на внутренней поверхности глазного яблока. Этот слой называется тапетумом. У животных, ведущих дневной образ жизни, тапетум позади сетчатки чёрный и поглощает свет. А у кошки и других ночных животных тапетум является светоотражающим. Свет, отражённый тапетумом, вторично проходит через сетчатку с её слоем светочувствительных клеток и доля света, поглощаемая фоторецепторами, увеличивается. Тем самым условия для зрения при малых освещённостях улучшаются. Совокупность этих трёх причин и приводит к тому, что глаза кошки светятся гораздо ярче, чем глаза человека.

ПОЧЕМУ У КОШКИ ГЛАЗА СВЕТЯТСЯ? фотосессия нашего драгоценного Шмелюши на синтезаторе

Без кота графа Дракулы в родословной дело явно не обошлось :-) Сдаётся нам, что наш Шмель благородных кровей – роскошные клыки, сверкающие драгоценными камнями глаза… без кота графа Дракулы в родословной дело явно не обошлось :-)

Свойство линзы и экрана вблизи её фокальной плоскости отражать свет преимущественно туда, откуда он падает, используется при окраске дорожных знаков. В краску добавляют мелкие стеклянные шарики и при нанесении такой краски на дорожный знак он становится хорошо заметным ночью, поскольку отражает свет автомобильных фар точно так же, как и кошачий глаз.

§ Итак, с вопросом «Почему у кошки глаза светятся?» мы разобрались довольно основательно :-) А теперь внимание! Ещё одна «физическая неожиданность и интересность» – выясним отношения с поговоркой «Все кошки ночью серы» на зелёной страничке «Физика и художественная литература (Гёте «Фауст»)»

§ Не знаю, как читателям зелёных страничек, а мне страшным образом любопытно, как относятся к своему отражению в зеркале кошки – узнают ли они себя? Если у вас появился интерес к этому вопросу ;-) приглашаю на зелёную страничку «Физика и художественная литература: Оптика (Басня «Зеркало и Обезьяна» Крылова)»

§ Всем мартовским котам посвящается ;-) Неподражаемые кошачьи песнопения в качественной задаче по физике на зелёной страничке «Физика и художественная литература (Антон Павлович Чехов)». Вашему вниманию частотные характеристики звука и беглое знакомство с некоторыми музыкальными терминами.

Заключительный аккорд статьи ;-)
По сложившейся традиции зелёных страничек побалуем себя живописью.

КОШКИ В ЖИВОПИСИ

Восхитительные кошки и котята в исполнении голландской художницы Генриетты Роннер-Книп.

Разбираем корзинку с письмами ;-)		Разбираем коробки и чемоданы ;-)

Приобщаемся к музыке ;-)		Приобщаемся к живописи ;-)

Знакомимся с географией ;-)		Знакомимся с чайником ;-)

Генриетта Роннер-Книп (Henriette Ronner-Knip; 31.05.1821–02.03.1909) – голландская художница-анималист, иллюстратор.

БИОФИЗИКА НА УРОКАХ ФИЗИКИ

§ Биофизика: Звучание насекомых
Басня «Стрекоза и Муравей» Ивана Андреевича Крылова
Суть басни Крылова «Стрекоза и муравей», казалось бы, лежит на поверхности – «Кто не работает, тот не ест», но в реалиях современной России получается всё шиворот-навыворот :-(

§ Биофизика: Ноги, хвосты… главное… – уши!
Познавательный материал, посвящённый приспособлению животных к различной температуре на примере представителей семейства псовых – фенека, лисицы, песца…

§ Биофизика: Эхо в мире живой природы – сонары летучих мышей
Цель моя – вызволить ум из цепких суеверий. Тит Лукреций Кар
Почему летучие мыши даже в полной темноте не налетают на препятствия?
Познавательный биофизический материал, посвящённый удивительным животным – летучим мышам, незаслуженно обиженным человеческим родом…

§ Биофизика: Тайны дельфина
Занимательно-познавательный биофизический материал, который приоткрывает завесу тайны над некоторыми особенностями организации дельфинов: самонастраивающаяся кожа и непревзойдённый гидролокатор…

§ Биофизика: Реактивное движение в живой природе
По принципу реактивного движения в живой природе передвигается целый ряд животных, например медузы, морские моллюски гребешки, личинки стрекозы-коромысла, кальмары, осьминоги, каракатицы…
Познакомимся с некоторыми из них поближе ;-)

Предлагаю почитателям физики заглянуть на зелёные странички:

§ Физика и художественная литература (Константин Георгиевич Паустовский)
Холодное свечение в природе – биолюминесценция

§ Физика и художественная литература: Оптика (Н.В. Гоголь и Х.К. Андерсен)
Интегрированные качественные задачки по физике Николая Васильевича Гоголя и Ханса Кристиана Андерсена ;-)

§ Физика и художественная литература (Иван Алексеевич Бунин)
«Литературные иллюстрации» для сформулированных к ним вопросов и задач по физике

§ Шкатулка качественных задач по физике: Световые явления (Оптика)
Вашему вниманию 50 качественных задач по физике на тему «Световые явления»

§ Шкатулка качественных задач по физике: Электричество
Биологическое электричество: рыбы, обладающие электрическими свойствами

Любителям анималистики предлагаю заглянуть на зелёные странички:

§ Цуцик это кто? Малюсенькое исследование
Цуцик бывает разный :-)

§ Картины-загадки художника Стивена Гарднера (I часть)
Панды, чёрные медведи (барибалы), совы, волки (4 картинки-загадки)

§ Картины-загадки художника Стивена Гарднера (II часть)
Лошади, койоты, пумы, моржи (4 картинки-загадки)

§ Картины-загадки художника Стивена Гарднера (III часть)
Морские черепахи, киты, косатки, дельфины (4 картинки-загадки)

_statistics

---