«Детская книга науки»

Первый сконструирован путем размещения двух вертикальных досок на деревянной подставке на умеренном расстоянии друг от друга; стереоскопические изображения прикрепляются к этим доскам, которые могут перемещаться вверх или вниз, и если картины удерживаются в пазах, их можно тянуть вправо или влево по желанию, и таким образом обеспечиваются четыре движения — а именно: вверх, вниз, вправо или влево. Между двумя стереоскопическими изображениями помещены два зеркала, отрегулированные так, что их тыльные стороны образуют угол девяносто градусов друг с другом. (Рис. 308.)

Fig. 308.

Отражательный стереоскоп Уитстона.

Изображения освещаются в ночное время лампой или газовым пламенем, расположенными позади зеркал, которые в скрепленном виде имеют форму призмы; собственно, профессор Уитстон заменил зеркала призмой, тем самым проложив путь к изобретению линзового стереоскопа.

Стереоскопический эффект достигается путем приближения глаз к наклонным зеркалам, так чтобы два отраженных изображения совпадали в точке пересечения оптической оси; совпадение изображений дополнительно обеспечивается перемещением любого из снимков немного вправо или влево, а если вертикальные доски перемещаются целиком в пазах к центральному зеркалу или от него, достигается величайшая точность настройки.

В течение последних трех лет директорства автора в Политехническом институте — а именно в 1856, 1857, 1858 годах — почти все изображения, демонстрируемые с помощью аппарата для растворяющихся видов, представляли собой раскрашенные фотографии с оригинальных картин мистера Хайна, написанных на квадратах со стороной два фута и уменьшенных на стекле до размера около шести дюймов. Коллоидная пленка, часто бывавшая толстой и труднопроницаемой для света, при необходимости протравливалась и соскабливалась, а затем заполнялась цветом, и когда на эти изображения смотрели только одним глазом, они казались на диске почти объемными или стереоскопическими.

Линзовый стереоскоп состоит из ящика пирамидальной формы, открытого у основания и снабженного пазами, в которые помещаются стереоскопические снимки; если последние сделаны на стекле, основание ящика направляется прямо на свет, но если это дагеротипы или бумажные снимки, то боковой свет отражается на них с помощью крышки, покрытой изнутри станиолем, которую можно по желанию поднимать или опускать с верхней части ящика. В узкую часть ящика теперь вставлены две полулинзы, расположенные на таком расстоянии друг от друга, чтобы центры полулинз соответствовали зрачкам глаз, и это расстояние, как уже было сказано, составляет 2½ дюйма. (Рис. 309.)

Fig. 309.

Линзовый стереоскоп Брюстера.

Принцип линзового стереоскопа, пожалуй, лучше виден на следующей диаграмме, где центры полулинз (т. е. линзы, разрезанной пополам) расположены на расстоянии 2½ дюйма друг от друга, своими тонкими краями друг к другу, и обозначены a b, рис. 310. Центры двух стереоскопических снимков c d соответствуют центрам линз, и лучи света, расходящиеся от c d, падают на полулинзы и, преломляясь почти параллельно, благодаря призматической форме полулинз отклоняются от своего курса и покидают поверхности линз в том же направлении, как если бы они на самом деле исходили из e; и поскольку все изображения тел кажутся исходящими по прямой линии из точки, откуда их видят, два изображения накладываются друг на друга и вместе создают видимость объемности, так что стереоскопический результат достигается, когда спектральные изображения двух стереоскопических снимков заставляют перекрывать друг друга. Взяв по одной полулинзе в каждую руку и глядя на два снимка, перекрытие спектральных изображений становится очень заметным, так что, когда мы смотрим в стереоскоп, мы видим объединенные спектральные изображения, а не сами снимки. (Рис. 310.)

Fig. 310.

Сэр Дэвид Брюстер говорит: «Для того чтобы два изображения могли слиться без каких-либо усилий или напряжения со стороны глаза, необходимо, чтобы расстояние между сходными частями двух рисунков было равно удвоенному разделению, создаваемому призмой. Для этой цели измерьте расстояние, на котором полулинзы дают наиболее четкое изображение стереоскопических снимков, и, установив с помощью одного глаза величину преломления, создаваемого на этом расстоянии, или величину, на которую смещено изображение одного из снимков, поместите стереоскопические снимки на расстоянии, равном удвоенной этой величине — то есть расположите снимки так, чтобы среднее расстояние между сходными частями в каждом из них было равно удвоенной этой величине. Если это сделано неточно, глаз наблюдателя исправит ошибку, заставив изображения слиться, даже не осознавая, что он прилагает какие-либо усилия. Когда несходные стереоскопические изображения таким образом объединяются, объемное тело будет казаться стоящим, как бы в рельефе, между двумя плоскими изображениями».

XV. Стереомоноскоп.

М. Клоде, чье имя давно прославилось в связи с искусством фотографии, описал прибор, с помощью которого одиночное изображение имитирует видимость объемности, и он утверждает, что с помощью этого устройства несколько человек могут наблюдать эффект одновременно. Необходимый аппарат очень прост и состоит из большой двояковыпуклой линзы и экрана из матового стекла. Объект a (рис. 311) сильно освещен и помещен в фокусе двояковыпуклой линзы b, при этом изображение объекта проецируется и будет находиться подвешенным в воздухе в сопряженном фокусе линзы в точке c, и из этой точки лучи света будут расходиться, как от реального объекта, что будет видно отдельным наблюдателям в точках d d и e e; и если экран из матового стекла поместить в g g, изображение появится со всем эффектом длины, ширины и глубины, присущим твердым телам. (Рис. 311.)

Fig. 311.

Стереомоноскоп.

Изображение, сформированное на матовом стекле таким образом, можно увидеть только в направлении падающих лучей, а стереоскопический эффект не проявляется, когда изображение принимается на ситцевый или прозрачный экран из-за того, что лучи рассеиваются во всех направлениях.

XVI. Стереомоскоп.

Это устройство является важной модификацией предыдущего и состоит из экрана из матового стекла (a b, рис. 312) и двух выпуклых линз (c d и e f), расположенных таким образом, что они проецируют изображения стереоскопических снимков g h в одну и ту же точку на экране a b.

Можно было бы подумать, что проецирование двух изображений в одну точку p — а именно в фокус двух линз — приведет к путанице изображений; но поскольку каждая фотография видна только в направлении своих собственных лучей, из этого следует, что если глаза расположены так, что каждый получает впечатление от одного стереоскопического снимка, два изображения должны слиться, и результатом будет стереоскопический эффект, что очевидно в точках k k и l l; так что несколько человек могут смотреть в стереоскоп одновременно. (Рис. 312.)

Fig. 312.

Стереомоскоп.

XVII. Псевдоскоп.

Этот любопытный оптический прибор, как следует из его названия, создает ложное изображение с помощью преломляющей силы призм и является изобретением профессора Уитстона. При использовании обоими глазами, так же как и стереоскоп, он инвертирует рельеф твердого тела и заставляет его выглядеть точно так же, как если бы это была инталия или углубление под окружающей его линией. Например, земной шар при взгляде через псевдоскоп кажется вогнутым, как глобус Уайлда на Лестер-сквер, вместо выпуклого. Ваза с рельефными украшениями на ней выглядит так, как будто ее вывернули (если изменить обычное выражение) наизнанку, и вся ее выпуклость превратилась в вогнутость; и, конечно, лицо, увиденное при таких обстоятельствах, выглядит очень странно. (Рис. 313.) Причину, возможно, несколько трудно понять; но, взяв другие и более простые примеры того же эффекта, принцип можно постепенно усвоить.

Fig. 313.

Горизонтальный разрез псевдоскопа, показывающий в точках a b две призмы, приставленные к деревянному бруску длиной около двух дюймов и шириной полтора дюйма, вырезанному в центре для размещения носа в точке d. Предполагается, что глаза смотрят на глобус c в направлении стрелок. e e — латунные пластины, зачерненные, которые отсекают боковой свет и помогают удерживать призмы в нужном положении.

Сэр Дэвид Брюстер в своих «Письмах о естественной магии» отмечает, что «одним из самых любопытных явлений является то ложное восприятие в зрении, посредством которого мы воспринимаем впадины как возвышения, а возвышения как впадины — или посредством которого инталии превращаются в камеи, а камеи в инталии. Этот любопытный факт, по-видимому, наблюдался на одном из ранних заседаний Лондонского королевского общества, когда один из членов, глядя на гинею через составной микроскоп новой конструкции, был удивлен, увидев, что голова на монете впалая, в то время как другие члены могли видеть ее только выпуклой, как она была на самом деле... Лучший способ наблюдения этого обмана — рассмотреть гравированную печать часов с помощью окуляра ахроматического телескопа, или составного микроскопа, или любой комбинации линз, которая инвертирует объекты, рассматриваемые через нее; одна выпуклая линза подойдет для этой цели, при условии, что мы будем держать глаз на шесть или восемь дюймов позади изображения печати, сформированного в ее сопряженном фокусе».

Приведя различные интересные эксперименты для дальнейшего объяснения причины, сэр Д. Брюстер заявляет о своем убеждении, что иллюзия является результатом операции нашего собственного разума, посредством которой мы судим о формах тел по знаниям, приобретенным нами о свете и тени. Следовательно, иллюзия зависит от точности и объема наших знаний по этому предмету; и в то время как некоторые люди находятся под ее влиянием, другие совершенно невосприимчивы к ней. Это утверждение подтверждается опытом, поскольку автор, будучи постоянным директором Политехнического института, разместил в галерее четыре псевдоскопа Уитстона с соответствующими объектами позади них; и он часто замечал, что некоторые посетители смотрели в прибор и не видели никаких изменений выпуклых объектов, в то время как другие кричали от восторга и звали своих друзей стать свидетелями странной метаморфозы, которые, в свою очередь, могли разочаровать зовущего, будучи совершенно невосприимчивыми к его странным эффектам.

Псевдоэффекты зрения не ограничиваются уже объясненными результатами, но наблюдаются особенно во время путешествия в экипаже, когда глаза могут быть зафиксированы так, что создается впечатление движения деревьев и домов, в то время как экипаж кажется стоящим на месте. В железнодорожных вагонах, после того как проедешь некоторое время, а затем остановишься, если другой поезд медленно приводится в движение тем, который находится в покое, часто случается, что последний кажется движущимся вместо первого.

ГЛАВА XXIV.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА.

Анализ света был объяснен в предыдущей главе, и было показано, как создается спектр. Цвет, однако, может быть получен и другими способами, и свойство, присущее некоторым телам поглощать определенные цветные лучи в предпочтение другим, предлагает еще один способ разложения света.

Свойство поглощения проявляется перед нами в любой степени бесчисленными природными и искусственными веществами; и, исследуя спектр через клин из синего стекла, сэр Дэвид Брюстер смог разделить семь цветов спектра на три основных цвета: красный, желтый и синий, которые, как он доказал, существуют в каждой точке спектра и, перекрывая друг друга в различных пропорциях, создают составные цвета: оранжевый, зеленый, индиго и фиолетовый.

С этим свойством связан замечательный эффект, производимый цветным светом на обычные цвета, а болезненный оттенок, отбрасываемый на призрака в мелодраме, или огненный цвет, придаваемый волосам «Вольного стрелка», или желтушный вид, который приобретает каждый член юношеского собрания при освещении желтым светом от соли и горящего спирта «снапдрэгона», слишком хорошо известны, чтобы требовать здесь пространного описания.

Если на картоне нарисовано множество цветов или группы растений, цветов, флагов и шалей освещаются монохроматическим светом, и особенно светом, полученным от большого факела из пакли, хорошо снабженного солью и спиртом, эффект, безусловно, очень примечателен; в то же время это показывает, насколько полностью вещества обязаны своим цветом свету, которым они освещаются, а также указывает, почему дамы не могут выбирать цвета при свечах, если, конечно, они не собираются носить платье только ночью, когда вполне благоразумно видеть цвета в комнате, освещенной газом; и этот факт настолько хорошо известен, что у главных драпировщиков, таких как у Messrs. Halling, Pearce, and Stone's, Waterloo House, в дневное время предоставляется затемненная комната, освещенная газом, чтобы покупатели цветных платьев могли судить о влиянии на них искусственного света. В то время как цветы и т. д. освещаются желтым светом, магическое изменение происходит при внезапном включении лучей от оксиводородного света, когда цвета снова восстанавливаются; или, если последний аппарат не готов, сжигание фосфора в банке с кислородом послужит той же цели. Свет, полученный от сжигания газа, дает избыток желтых или красных лучей света, что вызывает разницу между цветами при свечах и при дневном свете, о которой уже упоминалось.

ГЛАВА XXV.

ИНФЛЕКЦИЯ ИЛИ ДИФРАКЦИЯ СВЕТА.

В этой части предмета совершенно необходимо вернуться к теории волновых колебаний, с которой был начат настоящий предмет. Инфлекция света предлагает третий метод, с помощью которого лучи света могут быть разложены и получен цвет. Явления чрезвычайно красивы, хотя объяснение их почти слишком сложно для популярной работы такого рода.

Случаев, когда цвет создается путем инфлекции, больше, чем можно было бы предположить на первый взгляд; так, если мы посмотрим на газовый свет или заходящее солнце через сетчатую занавеску, защитив глаз маленьким резервуаром с разбавленными чернилами, становится виден красивейший цветной крест. Чрезвычайно тонкая пленка прозрачного вещества, такая как немного нафты или лака, капающая на поверхность теплой воды или мыльных пузырей, или очень тонкая пленка стекла, полученная путем выдувания шара из раскаленного стекла до тех пор, пока он не лопнет, или изысканно тонкая пластинка талька или слюды — все они представляют явления цвета, хотя они индивидуально прозрачны и при обычной толщине совершенно бесцветны.

Fig. 314.

Две линзы с пластинкой или пленкой воздуха между ними, создающие семь цветных колец, когда линзы достаточно сближаются друг с другом с помощью винтов.

Сэр Исаак Ньютон применил свой мощный интеллект к этим фактам и в качестве предварительного шага изобрел прибор для измерения точной толщины тех прозрачных веществ, которые придавали цвет, и аппарат, демонстрирующий кольца Ньютона, до сих пор является любимым оптическим экспериментом. Он состоит из плосковыпуклой линзы a (рис. 314), своего рода среза от стеклянного шара диаметром двадцать восемь футов, или радиус выпуклой поверхности которого составляет четырнадцать футов. Эта плосковыпуклая линза помещается на другую двояковыпуклую линзу b, выпуклые поверхности которой имеют радиус пятьдесят футов каждая, следовательно, линзы очень пологие, и пространство (c c), заключенное между ними, будучи заполненным воздухом, может, конечно, быть точно измерено. (Рис. 314.) Обычно линзы монтируют в латунные кольца, которые сближаются винтами, при этом становятся видны красивейшие цветные кольца, создаваемые чрезвычайной тонкостью пленки или пластинки воздуха, заключенной между двумя линзами; и относительные толщины пластинок воздуха, при которых отражается каждый цветной свет, следующие:

Red133 10 millionths of an inch. Orange120" " Yellow113½" " Green105½" " Blue98" " Indigo92½" " Violet83½" "

Разделив дюйм на десять миллионов частей и взяв 133 такие части, получаем толщину пленки воздуха, необходимую для отражения красного луча, и точно так же другие цвета требуют мельчайших толщин воздуха, записанных в таблице выше. Когда толщина пленки воздуха составляет около 12/178 000 дюйма, цвета перестают быть видимыми из-за объединения всех отдельных цветов, образующих белый свет, но если кольца Ньютона создаются в монохроматическом свете, то становится видно большее количество колец, но только одного цвета, чередующихся с черными кольцами, т. е. темное и желтое сменяют друг друга; этот факт имеет большое значение как иллюстрация волновой теории и демонстрирует важную истину, что два луча света могут интерферировать друг с другом таким образом, что создают темноту.

Сэр Дэвид Брюстер отмечает: «Из своих экспериментов с цветами тонких и толстых пластинок Ньютон сделал вывод, что они создаются особым свойством частиц света, в силу которого они обладают в разных точках своего пути «приступами» или предрасположенностями к отражению от прозрачных тел или прохождению сквозь них. Сэр Исаак не претендует на объяснение происхождения этих «приступов» или причины, которая их вызывает, но называет их «приступами прохождения» и «приступами отражения»».

Сэр Исаак Ньютон возражал против теории волновых колебаний, потому что эксперименты, по-видимому, показывали, что свет не может проходить через изогнутые трубки, что он должен был бы делать, если бы распространялся волновыми колебаниями, подобно звуку; и именно покойному доктору Юнгу суждено было доказать, что свет может и будет поворачивать за угол, в его высокофилософских экспериментах, иллюстрирующих инфлексию или изгибание лучей света.

Доктор Юнг поместил перед отверстием в ставне кусок плотной бумаги, проколотый тонкой иглой, и, принимая через него расходящиеся лучи на бумажный экран, обнаружил, что когда полоска картона шириной в одну тридцатую дюйма удерживалась в таком луче света, тень от картона была не просто темной полосой, а разделялась на светлые и темные параллельные полосы, и вместо того, чтобы центр тени был самой темной частью, он был на самом деле белым. Доктор Юнг установил, что если он перехватывал свет, проходящий с одной стороны полоски картона, любым непрозрачным телом и позволял свету свободно проходить с другой стороны полоски картона, то все полосы и белая полоса в центре исчезали, и поэтому он пришел к выводу, что полосы или бахрома внутри тени создавались интерференцией лучей, изогнутых в тень с одной стороны картона, с лучами, изогнутыми в тень с другой стороны. (Рис. 315).

Fig. 315.

Чтобы показать, как две волны могут интерферировать, усиливая или уничтожая друг друга, два набора волн могут распространяться по поверхности неподвижного резервуара или ванны с водой из двух точек a a (рис. 315), черные линии или круги представляют вершины волн. Будет видно, что вдоль линий b b волны интерферируют ровно на полпути между собой, так что во всех этих направлениях будет гладкая поверхность, при условии, что каждый набор волн создается с точно такой же степенью возмущающей силы, чтобы быть совершенно равными и одинаковыми во всех отношениях, и первая волна одного набора ровно на полволны опережает первую волну другого, в то время как на кривой в направлении всех линий c c волны совпадают и создают возвышения или колебания двойного размера; в промежуточных пространствах, конечно, будут создаваться промежуточные эффекты.

Профессор Уитстон изобрел несколько очень простых и красивых акустических приборов с целью доказать, что те же законы интерференции существуют и в звуке, который, как уже было сказано, состоит в вибрациях или колебаниях частиц воздуха.

Природа и эффекты интерференции также прекрасно иллюстрируются следующими моделями мистера Чарльза Вудворда, президента Ислингтонского научного института, о котором мы уже упоминали.

Fig. 316.

№ 1. Модель волн с подвижными стержнями. — № 2. Модель неподвижных волн. — № 3. Интенсивность волн удвоена за счет суперпозиции и совпадения двух равных систем. — № 4. Волны нейтрализованы за счет суперпозиции и интерференции двух равных систем, при этом выпуклая часть одной волны точно входит в углубление другой и делает его гладким, иллюстрируя тот факт, что две волны света или звука могут уничтожать друг друга.

Возвращаясь снова к цветным кольцам, мы обнаруживаем, что Ньютон обнаружил, что при любой толщине пленки воздуха, при которой впервые появлялось цветное кольцо, при удвоенной толщине обнаруживалось темное кольцо, при утроенной — цветное, при четырехкратной — темное и так далее, причем цветные кольца регулярно появлялись на нечетных числах, а темные — на четных. Это открытие хорошо иллюстрируется моделями (рис. 316); и можно заметить в № 3, что самые высокие и самые низкие части волн интерферируют, но совпадают и создают волну двойной интенсивности; маленькие крестики верхней модели находятся на прямой линии с числами 1, 3, 5, 7 и, как предполагается, представляют цветные кольца, в то время как в № 4 верхняя серия волн опережает нижнюю на полколебания; и если снова направить взгляд от маленьких крестиков вниз, становятся видны цифры 2, 4, 6, 8, четные числа, представляющие темные кольца, когда волны света уничтожают друг друга. Явления тонких пластинок, такие как цвета мыльных пузырей и пленок лака, хорошо объясняются законом интерференции. Свет, отраженный от второй поверхности пленки воздуха (которая, конечно, как бы тонка она ни была, должна иметь две поверхности, а именно верхнюю и нижнюю), интерферирует со светом, отраженным от первой, и, поскольку они приходят из разных точек пространства, один набор волн опережает другой, № 4, рис. 316; они достигают глаза с разной длиной пути и своей интерференцией образуют попеременно светлые и темные полосы, ленты или круги. Дифракционный аппарат Бриджа, производимый только братьями Эллиотт, специально предлагается как красивейший оптический прибор для гостиной. Цель этого аппарата — проиллюстрировать в большом разнообразии и в самой удобной и компактной форме явления дифракции или интерференции света. Это достигается с помощью фотографии. Прозрачные отверстия в непрозрачной коллоидной пленке создаются на стекле, и точка света рассматривается через эти отверстия. Формы отверстий чрезвычайно разнообразны — треугольники, квадраты, круги, эллипсы, параболы, гиперболы и их комбинации, помимо многих фигур причудливых форм, включены в набор. Когда изображение солнца рассматривается через эти отверстия, создаются фигуры необычайной красоты, как по форме, так и по цвету; и для каждой из них можно получить множество вариаций, помещая окуляр телескопа на разных расстояниях от объектива. Многие из созданных фигур, особенно когда телескоп не сфокусирован, могут подсказать очень полезные идеи тем, кто занимается проектированием узоров. Хотя явления представляют интерес главным образом для изучающего науку из-за их отношения к теориям света, их красота и разнообразие делают их забавными для всех. Несколько слов о способе использования аппарата могут быть полезны. (Рис. 318.)

Fig. 317.

Вид колец Ньютона при создании в желтом свете, где 1, 3, 5, 7 — желтые кольца, а 2, 4, 6, 8 — темные кольца. Свет — на нечетных числах; темнота — на четных числах. Центральное пятно, где две поверхности находятся в контакте, темное.

Fig. 318.

Дифракционный аппарат братьев Эллиотт.

Выберите очень солнечный день, ибо только тогда можно использовать аппарат. Поместите зеркало на солнце и позвольте свету отразиться на заднюю часть зачерненного экрана. Линза, вставленная в этот экран, сформирует чрезвычайно яркое изображение солнца. Затем на расстоянии не менее двенадцати футов закрепите телескоп на столе в таком положении, чтобы видеть сформированное таким образом изображение. Наденьте эксцентриковую крышку на конец телескопа, тщательно очистите стеклянные объекты и прикрепите их к крышке так, чтобы их можно было поворачивать по очереди перед телескопом. Таким образом можно просмотреть все те, которые состоят из серии фигур. Затем отсоедините эксцентриковую крышку и замените ее другой. Поместите в нее любой из одиночных объектов. При просмотре некоторых фигур яркость является преимуществом — в других — деликатность; в первом случае вставьте в экран линзу с длинным фокусом — во втором случае — с более коротким фокусом. В каждом случае наблюдайте явления не только тогда, когда телескоп сфокусирован, но и когда окуляр вдвинут на различные расстояния.

Мистер Уоррен де ла Рю остроумно воспользовался цветами, создаваемыми тонкими пленками лака, и фактически зафиксировал прекрасный переливчатый цвет, полученный таким образом, на высокополированной бумаге, которая называется «переливчатой бумагой». Предусмотрен резервуар с теплой водой при 80° по Фаренгейту, глубиной около шести дюймов и размером два фута шесть дюймов в квадрате, и лист высокоглянцевой белой или черной бумаги, предварительно смоченный на перфорированной металлической пластине, затем опускается вместе с пластиной под ее поверхность, при этом соблюдается осторожность, чтобы избежать пузырьков воздуха. Затем специфический лак медленно стекает по своего рода металлическому язычку, расположенному посередине одной из сторон резервуара, и как только лак касается поверхности воды, он начинает растекаться в изысканно тонкие пленки, и, наблюдая за операцией у окна и снимая все несовершенные пленки, наконец получается идеальная, и в этот момент бумага, лежащая на металлической пластине, поднимается со дна резервуара, и тонкая пленка лака закрепляется. Когда она высыхает, переливчатые цвета становятся заметны, и бумага используется для многих декоративных целей. Чрезвычайно простой и красивый метод получения колец Ньютона был изобретен Ридом и называется «ирископом Рида». Пластина стекла любой формы (возможно, круглая — лучшая) окрашивается с одной стороны какой-нибудь быстросохнущей черной краской или лаком, и после того, как другая сторона очищена, ее протирают куском влажного мыла, а затем стирают его чистой мягкой тряпкой. Предусмотрена трубка диаметром около половины дюйма и длиной двенадцать дюймов, которую держат примерно на один дюйм выше центра намыленной стороны стеклянной пластины, и как только дыхание направляется вниз по трубке на стекло, на стекле оседает огромное количество мельчайших частиц влаги, и они путем инфлекции разлагают свет, и создаются все цвета радуги. (Рис. 319.)

Fig. 319.

Ирископ Рида.

Переливчатые цвета, видимые на поверхности перламутра, который, как говорит нам превосходный коммерческий словарь мистера Симондса, является «названием переливчатой раковины жемчужной устрицы и других моллюсков», объясняются тонкими параллельными линиями, образованными его текстурой, и воспроизводятся, согласно экспериментам Брюстера, путем снятия с них отпечатков в мягком воске. Великолепные цвета некоторых раковин и рыб, перьев птиц, стальных пуговиц Бартона не обусловлены каким-либо внутренним пигментом или красящим веществом, которое можно было бы извлечь из них, а обязаны либо специфическим волокнистым, либо параллельно-линейным, либо ламинированным (пластинчатым) поверхностям, на которые падает свет, и, отражаясь путями разной длины, происходит интерференция, и создается цветной свет.

ГЛАВА XXVI.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА.

Эта ветвь явлений света включает в себя некоторые из самых замечательных и великолепных хроматических эффектов; в то же время, рассматриваемая философски, это, безусловно, самый сложный предмет для представления в чисто элементарной манере перед юными умами юных философов, и если предыдущая глава о дифракции света не будет тщательно изучена, обоснование иллюстраций поляризованного света вряд ли будет оценено. Мы должны сначала спросить: «Что такое поляризованный свет?» Ответ требует от нас снова перенести наши мысли к рассмотрению волновой теории света, уже проиллюстрированной и частично объясненной на стр. 262 и стр. 330.

После прочтения этой части предмета можно было бы подумать, что волны света состоят только из одного движения и что колебание может быть либо перпендикулярным, либо горизонтальным, в зависимости от обстоятельств. (Рис. 320.)

Fig. 320.

№ 1. Проволока, изогнутая для представления перпендикулярной вибрации, которая, если ее удерживать в последнем положении, пройдет только через перпендикулярное отверстие. — № 2. Проволока, изогнутая для представления горизонтальной волны, которая пройдет только через горизонтальное отверстие.

Это простое состояние волн света, однако, не могло быть теоретически согласовано с фактическими фактами, и при рассмотрении луча света необходимо рассматривать его как комбинацию двух вибрирующих движений, одно из которых, для простоты, можно рассматривать как перпендикулярное, а другое — как горизонтальное; и эта идея о природе колебания света возникла у покойного доктора Юнга, который, рассматривая результаты исследований сэра Д. Брюстера по законам двойного лучепреломления, впервые предложил теорию поперечного (крест-накрест) колебания. Доктор Юнг проиллюстрировал свою теорию натянутым шнуром, который, если его привести в движение или сильно встряхнуть перпендикулярно, создает волну, бегущую вдоль шнура к другому концу, и это часто можно увидеть на берегах реки, заросших высокими кустами; баржевики, которые управляют лошадьми, тянущими судно за веревку, постоянно останавливались бы из-за низкорослого густого кустарника, но, как только они приближаются к ним, они дают лошади удар кнутом, а затем сильно встряхивают веревку вертикально, которая превращается в волны, проходящие вдоль веревки и очищающие кусты самым совершенным образом. (Рис. 321.)

Fig. 321.

Баржевик, бросающий свою буксирную веревку в волны, чтобы перебросить ее через густые кусты.

Теперь, если подобное движение совершается с натянутой веревкой справа налево, будет создана другая волна, которая побежит вдоль шнура в горизонтальном положении, и если последнюю сравнить с перпендикулярным колебанием, станет очевидно, что каждый набор волн будет находиться в плоскостях под прямым углом друг к другу и независимо друг от друга. Это считается механизмом волны обычного света, так что если взять сечение такого колебания, оно будет представлено кругом a b c d (рис. 322) с двумя диаметрами a b и c d; или лучшее механическое представление о волне обычного света получается при осмотре другой картонной модели мистера Вудворда. (Рис. 323.)

Fig. 322.

Сечение волны обычного света, состоящее из поперечной вибрации a b и c d.

Fig. 323.

Модель волны обычного света.

Существование чередующегося движения какого-либо рода с минутными интервалами вдоль луча, говорит профессор Бэйден Пауэлл, «так же реально, как движение переноса, посредством которого свет распространяется в пространстве. Оба должны быть существенно объединены в любой правильной концепции, которую мы формируем о свете. То, что это чередующееся движение должно иметь отношение к определенным направлениям, поперечным направлению луча, столь же установлено как следствие явлений; и эти два принципа должны составлять основу любого объяснения, которое может быть предпринято». Луч обычного света, следовательно, следует рассматривать как быструю последовательность систем волн, в которых вибрации происходят в разных плоскостях.

Если две системы волн отделены одна от другой, а именно горизонтальная от перпендикулярной, каждая из них образует отдельно луч поляризованного света, и, как заметил Френель, обычный свет — это просто поляризованный свет, имеющий две плоскости поляризации под прямым углом друг к другу. Чтобы продолжить механическое представление о природе поляризованного света, необходимо снова обратиться к картонной волновой модели Вудворда (рис. 323), и, отделив две карточки одну от другой, можно продемонстрировать, как волна обычного света, сведенная к своему скелету или первичной форме, сводится к двум волнам поляризованного света, или как две карточки, сложенные снова вместе в поперечном положении, образуют луч обычного света. (Рис. 324.)

Fig. 324.

№ 1. Обычный свет, состоящий из двух волн поляризованного света, № 2 и 3.

На вопрос относительно природы поляризованного света, будучи отвеченным, необходимо в следующем порядке рассмотреть, как может быть осуществлено разделение этих поперечных вибраций, и, по сути, спросить, какие оптические устройства необходимы для получения луча поляризованного света? Свет может быть поляризован четырьмя различными способами — а именно: отражением, одиночным преломлением, двойным преломлением и турмалином — а именно: поглощением.

Поляризация отражением и одиночным преломлением.

Fig. 325.

№ 1. a — известковый свет. b — конденсорные линзы. c — луч обычного света. Здесь стеклянные пластины удалены. — № 2. a — известковый свет. b — конденсорные линзы. c c — пучок стеклянных пластин под углом 56° 45´. d — луч света, поляризованный отражением от стеклянных пластин c c, а e — луч поляризованного света при одиночном преломлении, прошедший через пучок стеклянных пластин c c.

В 1810 году знаменитый французский философ, г-н Малюс, глядя через призму исландского шпата на свет заходящего солнца, отраженный от окон Люксембургского дворца в Париже, обнаружил, что луч света, отраженный от стеклянной пластины под углом 56 градусов, обладает точно такими же свойствами, как один из лучей, образованных ромбом исландского шпата, и что он, по сути, поляризован. Одна из поперечных волн поляризованного света обычного света отражалась или отбрасывалась от поверхности стекла, в то время как другая и вторая поперечная вибрация проходила сквозь стеклянную пластину и была точно так же поляризована в другой плоскости, но путем одиночного преломления, так что эксперимент иллюстрирует два способа поляризации света — а именно: отражением и одиночным преломлением. Эта важная элементарная истина прекрасно иллюстрируется новой формой оксиводородного полярископа мистера Дж. Т. Годдарда, с помощью которого луч обычного света проходит через длинный квадратный жестяной ящик без изменений; но как только пучок стеклянных пластин, состоящий из десяти пластин тонкого сплющенного коронного стекла или шестнадцати пластин тонких параллельных стеклянных пластин, используемых для микроскопов, вдвигается в ящик под углом 56° 45´, тогда луч обычного света расщепляется на два луча поляризованного света, которые следуют своими соответствующими путями, один проходит путем одиночного преломления через стекло, а другой отражается и становится заметным при открытии отверстия над стеклянными пластинами, а затем снова при использовании небольшого количества дыма от коричневой бумаги ход лучей становится более заметным.

Та же истина хорошо иллюстрируется картонной моделью волны и деревянной плоскостью с горизонтальными и перпендикулярными щелями, расположенными под углом 56° 45´, как на рис. 326.

Fig. 326.

a a — модель из дерева пучка стеклянных пластин под углом 56° 45´. b — луч обычного света с поперечной вибрацией. c — свет, поляризованный отражением. d — свет, поляризованный преломлением.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДВОЙНЫМ ПРЕЛОМЛЕНИЕМ.

Название «двоякопреломляющий» или «исландский шпат» дано очень чистому, прозрачному и совершенно прозрачному минералу, состоящему из карбоната кальция и найденному на восточном побережье Исландии. Его кристаллографические особенности хорошо описаны преподобным Уолтером Митчеллом в его ученом труде по минералогии и кристаллографии, и для целей этой статьи достаточно сказать, что он кристаллизуется в ромбах и модификациях ромбоэдрической системы. Его не следует путать со скальным или горным хрусталем, который под названием кварц кристаллизуется в шестигранные призмы с шестигранными пирамидальными вершинами; кварц состоит из кремнезема, или кремниевой кислоты, а известковый шпат — из карбоната кальция. Очень крупные экземпляры последнего минерала редки и ценны, а «лев» среди экземпляров известкового или двоякопреломляющего шпата находится сейчас во владении профессора Теннанта, выдающегося минералога со Стрэндом. Он имеет высоту девять дюймов, ширину семь и три четверти дюйма и толщину пять с половиной дюймов; его оценочная стоимость составляет 100 фунтов стерлингов. Этот прекрасный экземпляр был сфотографирован, и его стереограф поразительным образом иллюстрирует свойства двойного лучепреломления шпата.

Если напечатанный листок бумаги поместить позади ромба исландского шпата, становятся видны два изображения первого, и стереограф, о котором уже упоминалось, показывает этот факт очень совершенно, в то же время иллюстрируя ценность стереоскопа. Вне стереоскопа слова «Stereoscopic Magazine» кажутся удвоенными, но, по-видимому, лежат в одной плоскости; но как только снимок помещается в прибор, становится ясно видно, что одно изображение находится в совершенно иной плоскости, чем другое. Двоякопреломляющая сила этого минерала иллюстрируется удержанием небольшого ромба исландского шпата, помещенного в соответствующую латунную трубку перед отверстием, как на рис. 327, из которого проходят лучи обычного света; если позади ромба вводится непрозрачный латунный экран, перфорированный маленьким отверстием, то вместо одного круга света, видимого на экране, создаются два, и оба луча, выходящие таким образом, поляризованы, один называется обыкновенным, а другой — необыкновенным лучом. (Рис. 327.)

Fig. 327.

a — конденсоры. b — отверстие в латунном экране или стопоре. c — ромб исландского шпата. o — обыкновенный, а e — необыкновенный луч, оба из которых являются поляризованным светом.

Поляризующее свойство ромба, пожалуй, лучше показано на следующей диаграмме, где a b представляет тупые углы исландского шпата, а линия, проведенная от a к b, была бы осью кристалла. Падающий луч обычного света показан в точке c, а противоположно поляризованные прошедшие лучи, называемые обыкновенным лучом o и необыкновенным лучом e, выходят из противоположной грани ромбоида. Если на листе бумаги проведена черная линия, как в k k, и рассматривается глазом в точке c, она кажется двойной, как в k k и j j. (Рис. 328.)

Fig. 328.

Ромб исландского шпата.

Картонная модель снова полезна для демонстрации поляризации света путем двойного преломления, и если модель ромба исландского шпата сделана из стеклянных пластин, одна грань которой имеет отверстие в виде креста, а другая — горизонтальную и перпендикулярную щель, как в № 1 и 2 (рис. 329), получение обыкновенного и необыкновенного лучей демонстрируется в привычной манере и легко усваивается.

Fig. 329.

№ 1. Одна грань модели ромба для пропускания поперечной вибрации, представленной картонной моделью. — № 2. Противоположная грань ромба, из которой исходят поляризованные, обыкновенный и необыкновенный лучи. — № 3. Вид модели сбоку.

В «Оптике» Ньютона мы находим следующее описание исландского шпата: — «Этот кристалл — прозрачный расщепляющийся камень, чистый, как вода или горный хрусталь (кварц), и без цвета... Будучи потертым о ткань, он притягивает кусочки соломы и другие легкие вещи, как янтарь или стекло, а с азотной кислотой он вызывает бурление... Если кусок этого кристаллического камня положить на книгу, каждая буква книги, увиденная через него, будет казаться двойной посредством двойного преломления».

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ТУРМАЛИНОМ.

Этот минерал был впервые обнаружен в XVI веке на острове Цейлон, затем в Бразилии, и с того периода в различных местах в четырех частях света. В коллекции Гревилла, приобретенной много лет назад правительством для Британского музея, есть прекрасный экземпляр красного турмалина, оцененный в 500 фунтов стерлингов. Зеленый турмалин называется бразильским изумрудом, а берлинский синий турмалин — бразильским сапфиром; минерал в основном состоит из песка (кремнезема) и глинозема, с небольшим количеством извести, или поташа, или соды, борной кислоты, а иногда оксида железа или марганца. Когда свет проходит через срез этого минерала, он немедленно поляризуется, одна из поперечных вибраций поглощается, останавливается или иным образом устраняется, а другая только выходит из турмалина, следовательно, это один из самых удобных поляризаторов, хотя поляризованный свет приобретает случайный цвет минерала. Зеленые, синие и желтые турмалины — плохие поляризаторы, но коричневые и розовые разновидности очень хороши, и это самый любопытный факт, что белый турмалин не поляризует. (Рис. 330.)

Fig. 330.

Кристалл турмалина, разрезанный (параллельно оси) на четыре пластины, которые при шлифовке и полировке могут быть использованы для поляризации света.

Минерал кристаллизуется в длинные призмы, примитивной формой которых является тупой ромбоид, имеющий ось, параллельную оси призмы. Термин «ось» по отношению к земле, как показано на стр. 16, — это воображаемая единственная линия, вокруг которой вращается масса, но в кристалле это означает единственное направление, потому что кристалл состоит из множества подобных кристаллов, каждый из которых должен иметь свою ось, таким образом, самый белый каррарский мрамор, превращенный в мелкий порошок, смоченный водой и помещенный под микроскоп, оказывается состоящим в основном из крошечных ромбоидов, подобных известковому шпату. Самый маленький кристалл этого минерала снова и без ограничений делится на другие ромбы, каждый из которых обладает осью. (Рис. 331.)

Fig. 331.

Рис. 331 представляет кристалл, осью которого является направление a b. Пунктирные линии показывают деление большого кристалла на четыре других и меньших, каждый из которых имеет свою ось: a c, c b, d e, f g; и каждая линия внутри большого кристалла, параллельная a b, является осью, следовательно, термин обычно используется во множественном числе — «оси».

Если пластину турмалина держать перед глазом, глядя на солнце (как веселый юноша на картине Хогарта, которого арестовывают, пока он поглощен чудесами турмалина, который во времена великого художника был популярной диковинкой), ее можно поворачивать во всех направлениях без малейшей разницы в появлении света, который будет окрашен случайным оттенком кристалла, но если второй срез турмалина поместить позади другого, найдутся определенные направления, в которых свет проходит через оба среза, в то время как в других положениях свет полностью отсекается.

Когда оси обеих пластин совпадают, свет, поляризованный одним турмалином, проходит через другой, но если оси не совпадают и расположены под прямым углом друг к другу, то поляризованный свет полностью задерживается. Принцип этого станет понятен сразу, если представить турмалин (механически) как решетку с перпендикулярными стержнями, через которую проходит поляризованный свет. Любое количество таких решеток с параллельными стержнями не остановит поляризованный свет, но если вторую решетку повернуть на девяносто градусов, стержни окажутся под прямым углом к стержням первой решетки, и перпендикулярная волна поляризованного света не сможет пройти. (Рис. 332.)

Fig. 332.

a. Модель первого среза турмалина, через который проходят поперечные колебания, b; горизонтальная волна поглощается, а перпендикулярно поляризованная проходит ко второму срезу турмалина, c, где стержни (оси), расположенные под прямым углом к стержням a, задерживают ее, и она не может пройти, пока стержни c не станут параллельны стержням a.

Великолепные хроматические эффекты, создаваемые поляризованным светом.

Обсудив различные способы получения поляризованного света, следующим шагом будет создание прибора, с помощью которого некоторые двоякопреломляющие кристаллы и другие тела будут расщеплять луч поляризованного света, а затем, при последующей обработке другой поляризующей поверхностью, разделенные лучи будут интерферировать друг с другом, создавая цветовые явления. Тела, которые преломляют свет одинарно, такие как газы, пары или жидкости, отожженное стекло, желе, камеди, смолы, кристаллизованные тела тесселярной системы, например куб и октаэдр, не дают никаких результатов, которые будут объяснены далее, за исключением случаев воздействия давления, как в неотожженном стекле или изогнутом холодном стеклянном стержне. Путем сжатия или растяжения они превращаются в тела, двоякопреломляющие свет. Тела, обладающие свойством двойного лучепреломления (хотя и не в такой видимой степени, как исландский шпат), — это все остальные тела, такие как кристаллизованные химические вещества, соли, кристаллизованные минералы, животные и растительные субстанции, обладающие однородной структурой, например рог и перо; все эти вещества разделяют луч поляризованного света на две части. Если поместить тонкую пленку кристалла селенита (который является одним из лучших минералов для этой цели) на пути пучка поляризованного света, идущего либо от стеклянных пластин, как в № 2 (рис. 325), стр. 338, либо от среза турмалина, а затем пропустить его через обычные фокусирующие линзы или объективы оксиводородного микроскопа, цвет в изображении селенита на экране еще не появится, пока другой турмалин или пакет стеклянных пластин не будет установлен под углом 56° 45´ и под прямым углом к плоскости отражения первого набора пластин; тогда на всех частях пленки селенита внезапно появятся самые великолепные цвета, как показано на экране, подобно другим объектам, демонстрируемым с помощью оксиводородного микроскопа. (Рис. 333.)

Fig. 333.

Поляризационный прибор Дюбоска. a. Источник света и конденсорная линза. b. Стеклянные пластины под нужным углом. c. Объект из селенита. d. Фокусирующая линза. e. Второй пакет стеклянных пластин, называемый анализатором. f. Диафрагма для посторонних лучей света. g. Изображение пленки селенита в прекрасных цветах.

Оксиводородный полярископ Годдарда — один из самых удобных, поскольку можно использовать как отраженные, так и преломленные поляризованные лучи; он состоит из прибора, показанного на рис. 325, стр. 338, к которому добавлены микроскоп с малым увеличением и предметный столик для размещения селенита или других объектов, а также еще один пакет из шестнадцати пластин тонкого микроскопического стекла или слюды, называемый анализатором. Вместо второго пакета отражающих пластин можно использовать срез турмалина или призму Николя. Когда луч поляризованного света, отраженный от первого набора стеклянных пластин, попадает в двоякопреломляющую пленку селенита толщиной около сороковой или пятидесятой доли дюйма, он расщепляется на обыкновенный и необыкновенный лучи, что называется диполяризацией, и образует две плоскости поляризованного света, колеблющиеся под прямым углом друг к другу. Когда эти лучи попадают на другой пакет стеклянных пластин, называемый анализатором, под углом 56° 45´, но под прямым углом к первому набору стеклянных пластин, они интерферируют, потому что при прохождении двух лучей через селенит они прошли его в разных направлениях с разными скоростями; поэтому один из этих наборов волн при выходе с противоположной грани селенита будет задержан и отстанет от другого; но, будучи поляризованными в разных плоскостях, они не могут интерферировать, пока их плоскости поляризации не будут приведены к совпадению, что осуществляется с помощью второго пакета стеклянных пластин, называемого анализатором; и когда он устанавливается в положение под прямым углом к первому набору отражающих стеклянных пластин, половина обыкновенной волны интерферирует с половиной необыкновенной волны; и, проходя через анализатор, дает, скажем, красный и оранжевый цвета, в то время как оставшиеся половины также интерферируют и, отражаясь, дают дополнительные цвета — зеленый и синий. (Рис. 334.) Термин «дополнительные» призван определить любые два цвета, содержащие красный, желтый и синий, поскольку все три вместе образуют белый свет; например, дополнительным цветом к красному будет зеленый, так как последний содержит желтый и синий; дополнительным цветом к оранжевому будет синий, так как первый содержит красный и желтый. Таким образом, любые два цвета, которые вместе содержат красный, желтый и синий, называются дополнительными; и если бы этот принцип понимался лучше, дамы никогда не совершали бы таких грубых ошибок, которые они иногда допускают при выборе цветов для шляпок и платьев, выбирая синюю шляпку к зеленому платью или наоборот. При вращении анализатора отраженные и преломленные лучи меняют цвета, и если первые — красные, а вторые — зеленые, то при повороте анализатора на 90° отраженные лучи становятся зелеными, а преломленные — красными; при 180° цвета снова меняются местами; при 270° отраженный луч снова станет зеленым, а преломленный — красным; чтобы снова вернуться в исходное положение при 360°, т.е. отраженные лучи красные, преломленные зеленые. Толщина пленок селенита определяет конкретный полученный цвет.

Fig. 334.

Электрическая лампа и фонарь Дюбоска, показывающие проекцию угольных полюсов на диск. Этот эксперимент выполняется с помощью плосковыпуклой линзы a, и лучи проходят через очень узкое отверстие в b.

Fig. 335.

a a. Картонная модель пучка поляризованного света, идущего от первого пакета стеклянных пластин, показанного на рис. 326, стр. 339. b. Модель пленки селенита, которая разделяет или диполяризует луч a a на c и d, которые, интерферируя с помощью второго пакета стеклянных пластин, называемого анализатором z, создают отраженные хроматические эффекты путем интерференции в e, и преломленные эффекты в f.

Если селенит имеет равномерную толщину, получается только один цвет, а путем искусного соединения кусков различной толщины (в тех же формах, что и витражное стекло для соборных окон) покойным г-ном Дж. Т. Купером-младшим были созданы прекраснейшие узоры, которые с тех пор производятся в большом количестве и разнообразии г-ном Даркером с Парадайз-стрит в Ламбете. Цвета этих объектов из селенита видны, если поместить их перед куском черного стекла, установленным под поляризационным углом, а затем рассмотреть узор с помощью среза турмалина или, что еще лучше, с помощью одноизображающей призмы Николя, когда получаются самые яркие цвета, меняющиеся при каждом изменении угла анализатора.

Селенит, или гипс, представляет собой природный кристаллизованный сульфат извести, содержащий кристаллизационную воду (CaO, SO3, 2H2O). Он часто встречается в лондонской глине, и рабочие, которые находят его на холме Шотовер близ Оксфорда, а также на острове Шеппи, называют его «карьерным стеклом».

В очень ранний период, до открытия стекла, селенит использовался для окон; и нам говорят, что во времена Сенеки его ввозили в Рим из Испании, Кипра, Каппадокии и даже из Африки. Он продолжал использоваться для этой цели до средних веков, ибо Альбин сообщает нам, что в его время окна купола Мерзебурга были сделаны из этого минерала. Первые теплицы, изобретенные Тиберием, были покрыты селенитом. Согласно Плинию, ульи заключали в селенит, чтобы можно было наблюдать за работой пчел.

Покойный д-р Перейра представил описанные явления в виде весьма поучительной диаграммы, которую мы заимствуем из его фундаментального труда «Поляризованный свет». (Рис. 336.)

Fig. 336.

a. Луч обычного или неполяризованного света, падающий на b. b. Поляризатор (пластина турмалина). c. Луч плоскополяризованного света, падающий на d. d. Двоякопреломляющая пленка селенита. e. Необыкновенный луч. o. Обыкновенный луч, полученный в результате двойного лучепреломления луча c. g. Анализатор (или двоякопреломляющая призма, или призма Николя). e o. Обыкновенный луч. e e. Необыкновенный луч, полученный в результате двойного лучепреломления необыкновенного луча e. o o. Обыкновенный луч. o e. Необыкновенный луч, полученный в результате двойного лучепреломления обыкновенного луча o.

Описанные хроматические эффекты не ограничиваются только объектами из селенита, но могут быть получены от стекла, при условии, что частицы находятся в состоянии неравномерного натяжения, как в массах неотожженного стекла различных форм. (Рис. 337.) Следовательно, поляризованный свет становится ценнейшим средством для определения состояния частиц, в противном случае невидимых и неопределимых. Один из самых красивых экспериментов можно провести со стержнем из листового стекла, который преломляет свет одинарно, пока к центру не приложено давление, чтобы согнуть его в арку или кривую, когда становится заметным вид, представленный на рис. 338.

Fig. 337.

№ 1. Неотожженное стекло для полярископа. №№ 2 и 3. Вид черного креста и цветных кругов в квадратном и круглом куске неотожженного стекла в полярископе.

Fig. 338.

a b. Стеклянный стержень под давлением винта c и вид полос или кайм цветного света, которые полностью исчезают при удалении винта. Эффект, конечно, виден только в поляризованном свете.

Перо, помещенное в поляризационный прибор, также оказывается в состоянии неравномерного натяжения, что обнаруживается по появлению внутри него цветных кайм, которые меняют цвет при каждом движении анализатора.

Еще одна серия прекрасных явлений возникает, когда луч белого поляризованного света проходит перпендикулярно через срез любого кристаллизованного вещества с одной осью; если анализатор состоит из среза турмалина, становятся видимыми концентрические цветные кольца с черным крестом в центре, который заменяется белым при перемещении турмалина через каждый квадрант круга.

Кристаллы исландского шпата демонстрируют это явление с большой красотой; и если кристалл (например, селитра) имеет две оси двойного лучепреломления, становится заметна двойная система цветных колец с самыми любопытными изменениями и комбинациями черных и белых крестов в них. (Рис. 339.)

Fig. 339.

Кристалл селитры с двумя осями, как он виден в поляризованном свете.

Г-н Годдард рекомендовал оптическую схему (рис. 340) для демонстрации колец с большим совершенством, а также количества колец, которое в некоторых кристаллах (например, топазе) увеличивается с расхождением лучей поляризованного света, проходящих через них.

Стол и оксиводородный полярископ и микроскоп г-на Вудворда, изготовленные Смитом и Беком с Коулман-стрит, благодаря своей простоте и совершенству хорошо приспособлены для демонстрации всех разнообразных и красивых эффектов поляризованного света; и мы лишь сожалеем, что недостаток места не позволяет нам описать его подробно, хотя читатель может увидеть корпус прибора на стр. 123, где описаны и изображены модификации оксиводородного света; а поляризационный прибор, конечно, будет помещен перед светом, исходящим из фонаря.

Fig. 340.

a a a. Поляризованный свет. b b. Линза с коротким фокусом, передающая конус света с углом расхождения лучей c c, равным 45°. d d. Кристалл топаза, исландского шпата или селитры. e e. Срез синего турмалина для анализа.

Наконец, вопрос о пользе (cui bono) может быть рассмотрен в ответ на вопрос: «Какова польза поляризованного света?»

Ценность знания природы этой модификации обычного света для ученых невозможно переоценить. Она дала философу новый вид теста, с помощью которого он открывает структуру вещей, которые иначе были бы совершенно неизвестны; она дала астроному дополнительные данные для упражнения его мыслительных способностей; в то время как для микроскописта красота объектов, демонстрируемых с помощью поляризованного света, долгое время была предметом восхищения и восторга и служила руководством для идентификации определенных разновидностей любого данного вещества, такого как крахмал.

Трубка, снабженная поляризатором из турмалина или одноизображающей призмой Николя, неоценима для наблюдателя на марсе в тех случаях, когда суда плавают во внутренних или морских водах, где подозревается наличие скрытых скал, поскольку поляризатор отсекает все блики света, возникающие от неравномерного отражения на поверхности воды, и позволяет наблюдателю вглядываться в глубины моря и исследовать скалы, которые могут быть идеально видны только благодаря преломленному свету, идущему от их поверхностей через воду.