Глаз и Солнце - Сергей Вавилов

Опыт 6. В середине двух тонких досок я проделал круглые отверстия диаметром в треть дюйма, а в оконной ставне было сделано значительно более широкое отверстие, для того чтобы впускать в мою затемненную комнату широкий пучок солнечного света; я поместил за ставней призму для того, чтобы пучок преломлялся к противоположной стене; непосредственно за призмой я закрепил одну из досок таким образом, чтобы середина преломленного света могла проходить через отверстия в доске, остальная же часть задерживалась доскою. Затем на расстоянии около двенадцати футов от первой доски я закрепил другую доску так, что середина преломленного света, проходящая через отверстие в первой доске и падающая на противоположную стену, могла проходить через отверстие во второй доске, остальная же часть, задержанная доскою, могла отбрасывать на ней окрашенный спектр солнца. Непосредственно за этой доской я поместил другую призму для преломления света, проходящего через отверстие. Затем я быстро вернулся к первой призме и, медленно вращая ее в ту и в другую сторону вокруг ее оси, заставил изображение, падающее на вторую доску, двигаться вверх и вниз по доске, так что все его части могли последовательно проходить через отверстие в этой доске и падать на призму за нею. В то же время я отмечал на противоположной стене положения, до которых доходил свет после преломления во второй призме; по разностям этих положений я нашел, что свет, наиболее преломлявшийся в первой призме, шел к синему концу изображения и во второй призме снова больше преломлялся, чем свет, шедший к красному концу того же изображения, что доказывает как первое, так и второе предложение. Это получалось как в том случае, когда оси двух призм были параллельны, так и тогда, когда они были наклонны одна к другой и к горизонту под любыми углами.

Рис. 65

Пояснение. Пусть F (рис. 65) – широкое отверстие в ставне окна, через которое солнце освещает первую призму АВС, и пусть преломленный свет падает на середину доски DE, средняя же часть света – на отверстие G, сделанное в середине этой доски. Пусть эта пропущенная часть света снова падает на середину второй доски de и образует здесь такое же удлиненное изображение солнца, как было описано в третьем опыте. Вращая призму АВС медленно в ту и другую стороны вокруг ее оси, можно передвигать это изображение вверх и вниз по доске de; таким способом все его части от одного конца до другого можно заставить последовательно проходить через отверстие g, сделанное в середине этой доски. В то же время другая призма abc помещается вблизи за отверстием g для второго преломления пропущенного света. Установив таким образом предметы, я отмечал места М и N на противоположной стене, на которые падает преломленный свет, и нашел, что если обе доски и вторая призма остались неподвижными, то эти места постоянно изменялись при вращении первой призмы вокруг ее оси. Когда через отверстие g пропускалась нижняя часть света, падающего на вторую доску de, то свет приходил к нижнему положению М на стене; когда пропускалась верхняя часть света через то же отверстие g, то она доходила до более высокого места N на стене; при пропускании промежуточной части света через отверстие свет падал в некоторое место на стене между М и N. При неизменном положении отверстий в досках падение лучей на вторую призму оставалось тем же самым во всех случаях. И, однако, при таком одинаковом падении одни лучи преломлялись больше, другие меньше. Больше преломлялись во второй призме те лучи, которые больше всего отклонялись от своего пути при большем преломлении и в первой призме, и в силу этого постоянства большей преломляемости они по праву могут быть названы более преломляемыми.

Опыт 8. Летом, когда солнечный свет бывает самым сильным, я поместил призму у отверстия оконной ставни, как в третьем опыте, однако так, что ось ее была параллельной оси мира; у противоположной стены в преломленном свете солнца я поставил открытую книгу. Затем, отойдя на шесть футов и два дюйма от книги, я поместил там упомянутую выше линзу, посредством которой свет, отраженный от книги, делается сходящимся и собирается снова на расстоянии шести футов и двух дюймов за линзой, где рисует изображение книги на листе белой бумаги подобно тому, как и во втором опыте. Закрепив книгу и линзу, я отметил то место, где при освещении книги полным красным светом солнечного изображения, падающего на нее, на бумаге получается наиболее отчетливое изображение букв книги; затем я выжидал, пока благодаря движению солнца и, следовательно, движению изображения книги все цвета от красного до середины синего проходили по буквам; когда буквы освещались синим, я снова отмечал положение бумаги, при котором отбрасывается наиболее отчетливое изображение букв, и я нашел, что это последнее положение бумаги было ближе к линзе, чем ее прежнее положение, приблизительно на два с половиною или два и три четверти дюйма. Настолько скорее, следовательно, собирается и встречается свет фиолетового конца изображения, вследствие большего преломления, чем свет красного конца. В этом опыте комната затемнялась настолько, насколько я мог это сделать, ибо если эти цвета растворяются и ослабляются примесью постороннего света, то расстояние между двумя положениями бумаги не будет столь большим. Это расстояние во втором опыте, где использовались цвета естественных тел, было равно только полутора дюймам, вследствие несовершенства этих цветов. Здесь же в цветах призмы, которые, очевидно, более полны, интенсивны и живы, чем цвета естественных тел, расстояние было два дюйма и три четверти. Я не сомневаюсь, что расстояние будет значительно больше, если цвета будут еще полнее, ибо окрашенный свет призмы, вследствие наложения кругов, изображенного во второй фигуре пятого опыта, а также благодаря свету очень ярких облаков вблизи солнечного тела, смешивающемуся с этими цветами, и вследствие света, рассеиваемого неоднородностями в полировке призмы, был столь сложен, что изображения, отбрасываемые такими слабыми и темными цветами, как индиго и фиолетовый, не были достаточно ясными для хорошего наблюдения.

Опыт 9. Я помещал призму, углы которой при основании равнялись половине прямого и были равны между собою, а третий угол был прямым, в пучок солнечного света, впускавшегося в темную комнату через отверстие в оконной ставне, как в третьем опыте. Медленно поворачивая призму вокруг ее оси до тех пор, пока весь свет, который ранее проходил через один из ее углов и преломлялся ею, не отражался от ее основания, через которое до сих пор он выходил из стекла, я наблюдал, что те лучи, которые претерпевают наибольшее преломление, скорее отражаются, чем остальные. Я заключил отсюда, что наиболее преломляемые лучи отраженного света первые становятся обильнее других при полном отражении, после чего и остальные также, вследствие полного отражения, становятся столь же обильными, как и первые. Для того чтобы проверить это, я пропускал отраженный свет через другую призму, в которой он преломлялся и после этого падал на лист белой бумаги, помещенный на некотором расстоянии сзади, и отбрасывал обычные цвета призмы. Поворачивая затем первую призму вокруг ее оси, как и выше, я наблюдал, что в том случае, когда лучи, претерпевающие наибольшее преломление в призме и кажущиеся синими и фиолетовыми, начинали полностью отражаться, то синий и фиолетовый свет на бумаге, более всего преломляющийся во второй призме, заметно увеличивался в сравнении с менее преломляемым красным и желтым светом; когда после этого и остальной, зеленый, желтый и красный свет начинал полностью отражаться в первой призме, то соответствующие цвета на бумаге возрастали так же, как прежде фиолетовый и синий. Отсюда явствует, что пучок света, отраженный у основания призмы и усиливающийся сначала в отношении более преломляемых лучей, а затем и менее преломляемых, состоит из лучей различной преломляемости. Ни один человек никогда не сомневался, что весь такой отраженный свет имеет ту же природу, как и солнечный свет до его падения на основание призмы; обычно предполагается, что свет не претерпевает никаких изменений в своих модификациях и свойствах при подобных отражениях. Я не обращал здесь внимания на какие-либо преломления, происходящие по сторонам первой призмы, так как свет входит в призму перпендикулярно первой грани и выходит перпендикулярно второй грани и поэтому не испытывает преломления. Таким образом, падающий свет солнца – того же характера и строения, как и выходящий свет; последний же составлен из лучей различной преломляемости, поэтому и падающий свет должен быть составлен так же. <…>