Сергей Вавилов - Глаз и Солнце

14

Печатается по изданию: Ньютон И. Оптика, или Трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света / Пер. С примеч. С. И. Вавилова. М.; Л., 1927.

Определение светового луча у Ньютона очень своеобразно. Опуская чисто геометрическую характеристику (ср. Определение II текста), Ньютон определяет световой луч как минимальное действующее количество света. В неявной форме с самого начала проводится корпускулярная точка зрения. – Примеч. перев.

Понятие «отражаемости» лучей, основывающееся на явлении полного внутреннего отражения, по существу совпадает с понятием «преломляемости». – Примеч. перев.

Этот метод установки призмы на угол наименьшего отклонения сохранился и в современной спектроскопии. – Примеч. перев.

Печатается по изданию: Беркли Дж. Сочинения / Пер. А. Ф. Грязнова. М., 1978.

Обман зрения (лат.).

Печатается по изданию: Френель О. Ж. О свете. Мемуар / Пер. под ред. В. К. Фредерикса. М.; Л., 1928.

Декарт (1596–1650) полагал, что распространение света представляет собой как бы мгновенное распространение давления, подобное распространению давления в жидкостях. Декарт пытался обосновать свои рассуждения с помощью астрономических соображений; подробная критика его доказательства и доказательство ошибочности его выводов были сделаны Гюйгенсом. Цвета Декарт рассматривает как аналогию музыкальным тонам. Гюйгенс (1629–1695) в своем классическом сочинении «Трактат о свете», резюмирующем его главные труды по оптике, исходя из волновой теории остроумно доказывал прямолинейное распространение света и законы преломления отражения в изотропных телах и в кристаллах. Эйлер (1707–1783) был одним из немногих, предпочитавших в восемнадцатом столетии волновую теорию перед общепризнанной в то время теорией истечения Ньютона. Эйлер был, по-видимому, первым, приписавшим происхождение цвета различным периодам световых колебаний, так как его предшественник Гюйгенс рассматривал световые волны скорее как отдельные импульсы, чем как правильно чередующиеся системы волн, приближаясь в этом отношении к Декарту. Т. Юнг своими опытными исследованиями может считаться предшественником Френеля; первый ввел в оптику принцип интерференции. – Примеч. перев.

В дальнейшем я буду называть блестящей полосой всякую полосу, заключенную между двумя смежными более темными полосами, как бы ни была мала при этом ее сила света.

Необходимо, чтобы на чечевицу попадали только те лучи, которые отразились от зеркала; лучи, падающие непосредственно, должны быть задиафрагмированы – в противном случае, при достаточно большом размере чечевицы, они смогут образовать вторую светящуюся точку, которая осложнит действие первой точки.

Для того чтобы хорошо видеть полосы, необходимо, чтобы фокус сводимых лупой лучей попадал на середину зрачка глаза; для этого лупа помещается на таком расстоянии от глаза, чтобы вся ее поверхность казалась освещенной, когда она не находится в тени непрозрачного тела; затем, сохраняя относительные положения лупы и глаза, нужно перемещать их по направлению к тени, возле которой желают наблюдать полосы.

Если лупа находится на расстоянии от тела, как раз равном фокусному расстоянию, то края тела, находясь в самом фокусе, т. е. в положении хорошей видимости, резко ограничены и полос не видно; но полосы сейчас же появляются, как только немного удалиться от этого положения. Они появляются также, если приблизиться к телу, переходя через фокус. Явления эти легко объясняются, но мы не будем входить в слишком подробные детали.

Для того чтобы хорошо различать эти цвета, нужно сделать полосы достаточно широкими; это достигается сближением обоих изображений светящейся точки.

Кроме лучей, правильно отраженных зеркалами, всегда находятся и такие, которые искривляются их краями и которые увеличивают таким образом пространство, общее обоим световым полям. Лучи, правильно отраженные одним из зеркал, интерферируя с лучами, искривленными краем другого, могут также образовать полосы, если разность пройденных ими путей достаточно мала; но своей кривой формой и направлением, которое больше не будет перпендикулярно к прямой, соединяющей оба изображения светящейся точки, эти полосы в общем отличаются от полос, полученных интерференцией правильно отраженных лучей.

Край тени в такой степени сливается с полосой первого порядка, что оказывается невозможным с помощью глаза судить о том, где находится граница геометрической тени, к которой во всех моих вычислениях я относил положение блестящих и темных полос различных порядков. Поэтому я определял ее положение не непосредственно, но с помощью очень простого вычисления, которое сейчас укажу. Экран, которым я пользуюсь, представляет собою металлическую нить или цилиндр, достаточно толстый для того, чтобы на самом большом расстоянии, при котором я наблюдаю внешние полосы, последние не могли бы подвергнуться заметному изменению под действием отклоненных лучей, которые могли бы попасть с противоположной стороны цилиндра или нити; я убеждался в этом, наклеивая с одной стороны на часть цилиндра маленький кусок картона, чтобы таким образом один его край оставался свободным, и рассматривая, не произведет ли это расширение экрана некоторого изменения в положении внешних полос и будут ли они совпадать с продолжением тех полос, которые соответствуют части цилиндра без экрана. После этого, если я желаю, например, знать, как в настоящем опыте, положение самой темной точки полосы третьего порядка по отношению к краю геометрической тени, то я должен измерить промежуток, заключенный между самыми темными точками обеих полос третьего порядка, расположенных с каждой стороны тени. Мы видим, что достаточно затем вычесть отсюда ширину геометрической тени и разделить остаток на два, чтобы получить расстояние каждой из этих минимальных точек темной полосы третьего порядка от края геометрической тени. Но если тщательно измерить диаметр применяемого цилиндра, если знать его расстояние от светящейся точки и от места, где наблюдаются полосы, то будет нетрудно вычислить ширину геометрической тени в том же самом месте. Для этого достаточно установить следующую пропорцию: расстояние светящейся точки от цилиндра относится к диаметру цилиндра так же, как расстояние светящейся точки от нити микрометра относится к четвертому члену пропорции, который как раз и представляет собой искомую ширину геометрической тени. Диаметр этих цилиндров я измеряю с помощью очень простого маленького инструмента, похожего на потяг сапожника, нониус которого мне сразу дает пятидесятые доли миллиметра и позволяет приблизительно определить сотые. Чаще всего, вместо того, чтобы применять цилиндры, я непосредственно пользовался этим инструментом; я раздвигал обе маленькие пластинки, расстояние между которыми мне указывал нониус, причем заботился о том, чтобы этот промежуток был достаточно велик для того, чтобы внешние полосы, произведенные одной из пластинок, не смешивались с полосами другой. Измерив затем расстояние, например, между двумя полосами третьего порядка, я вычитал из него ширину проекции отверстия между пластинками (которую я вычислял так же, как геометрическую тень в предшествующем способе): разделив остаток на два, я получал расстояние края геометрической тени каждой пластинки от темной полосы третьего порядка.

Я называю таким образом проекцию, получающуюся с помощью прямых линий, исходящих из светящейся точки и касательных к краям отверстия.

По крайней мере, если не наблюдать полосы слишком близко к экрану, или если поверхность, которой касаются лучи, не будет поверхностью слишком большого плоского зеркала.

Я предполагаю, что колебания этой площадки имеют достаточно малую амплитуду по отношению к длине d для того, чтобы можно было пренебречь ее небольшими перемещениями при вычислении расстояний, на которые распространились последовательные импульсы, сообщенные площадкой жидкости. Эта гипотеза имеет свои хорошие основания, так как естественно предполагать, что даже самые большие колебания раскаленных частиц чрезвычайно малы по отношению к длине световой волны, которая, хотя и очень мала, но все же заметная величина и может быть измерена. Кроме того, если даже и нельзя будет пренебречь амплитудой этих колебаний по сравнению с длиной волны, то достаточно будет рассмотреть достаточно удаленную от центра возмущения волну для того, чтобы иметь право считать расстояние, начиная от этого центра, пренебрегая при этом небольшими передвижениями колеблющейся частицы.