Владимир Мезенцев - Когда появляются призраки

Теперь уже сомнений не было: белый свет содержит в себе разноцветные лучи и в то же время может казаться белым.

Но почему же все-таки луч белого света, проходя через кусок стекла, имеющего форму клина, разлагается на свои составные части? Почему этого не происходит в других случаях, например когда луч света проходит через оконное стекло или когда свет преломляется, входя в воду?

Ответ на этот вопрос был найден, когда Ньютон проделал следующий опыт. На экране, там, где находилась радужная полоса, он сделал отверстие, такое маленькое, что через него проходил лишь один красный луч, а позади отверстия поставил второй экран.

На этом экране появилось красное пятно. Тогда на пути красного луча, между первым и вторым экраном, ученый установил вторую стеклянную призму. Красный луч прошел через эту призму, слегка преломился, но не изменил своей окраски: на экране было видно то же красное пятно. Значит, красный свет — это уже свет простой.

Первая призма была насажена на ось и могла поворачиваться. Медленно поворачивая призму, ученый подводил к отверстию на экране оранжевый, желтый и другие лучи; все они поодиночке проходили через отверстие, через поставленную за ним вторую призму и падали на второй экран. И все цветные лучи не изменили своей окраски: они были простые.

Но вот что было интересно: когда исследователь стал отмечать кружком те места на втором экране, куда падали по очереди цветные лучи, то он увидел, что каждый луч находил здесь свое определенное место. Так, красный луч преломлялся в призме совсем немного; оранжевый отклонялся уже больше и поэтому ложился на экране не на место красного, а рядом с ним; желтый отклонялся еще больше и располагался на экране за оранжевым и так далее до последнего — фиолетового, который преломлялся в призме больше всех.

Так вот в чем секрет призмы! Разложение белого света стеклянной призмой объясняется тем, что отдельные цветные лучи преломляются в ней неодинаково: одни больше, другие меньше. Поэтому-то они и становятся видны после того, как белый луч пройдет сквозь призму. Наоборот, в других стеклах, например в оконном, все цветные лучи, составляющие белый свет, преломляются в одинаковой степени, и вы видите поэтому тот же белый луч.

Отсюда ясно и то, почему разноцветные полоски всегда располагаются в одном и том же порядке — от красного до фиолетового: ведь в стеклянной призме меньше всего преломляется красный луч, а больше всего — фиолетовый, значит, и положение цветов всегда будет одинаковым.

Латинское слово «спектрум» означает «видение», «призрак». Многоцветная полоса разложенного белого света, ярким видением падающая на экран, и была названа спектром.

Так можно получить радугу в комнате.

Вот с таким же разложением белого солнечного света на разноцветные лучи связано и образование небесной радуги.

Конечно, в воздухе нет никаких стеклянных призм. Но их и не нужно. Роль таких призм с успехом выполняют дождевые капли.

Предположите, что вы видите увеличенную каплю дождя, висящую в воздухе. Один из мириадов лучей света, идущих от солнца, встречает на своем пути эту каплю. Он проходит внутрь капли и при этом преломляется. Дойдя до задней поверхности капли, солнечный луч отражается от нее и выходит из капли, снова преломившись. При этом двойном преломлении света в капле различные цветные лучи преломляются неодинаково. Белый луч света разлагается в спектр.

Таким образом, в дождевой капле происходят сразу три явления: преломление света, его отражение и разложение света на составные цвета. Что же происходит дальше?

Из капли, на которую упал белый солнечный луч, выходят разноцветные лучи спектра. При этом все они преломляются в капле дождя неодинаково: одни меньше, другие больше. Меньше всего в капле дождя преломляются лучи красного цвета, а больше всего — фиолетовые лучи. Поэтому в глаза наблюдателя может попасть от каждой капли лишь какой-нибудь один цветной луч, например голубой. Все остальные лучи, преломившиеся в этой капле, упадут на землю в другом месте, они пройдут выше или ниже глаз наблюдателя.

Зато от другой капли мы увидим луч другого цвета, третья капля пошлет нам в глаза третий цветной луч и т. д.

В то же время в воздухе будет находиться много и таких капель, от которых мы не увидим ни одного отраженного луча.

Можно ли сказать, как будут располагаться все такие капли в воздухе?

Можно. Возьмем ряд капель, расположенных в воздухе одна над другой. В каждой из этих капель отражаются и преломляются лучи солнца. От каждой из них на землю падают разноцветные лучи.

Радужные лучи, идущие от верхних капель, мы совсем не увидим — все они пройдут выше и упадут на землю позади нас. Но от одной из ниже расположенных капель мы уже видим красный луч, все другие лучи также пройдут выше наших глаз. Следующая капля пошлет в наши глаза только один оранжевый луч света; красный луч упадет ниже глаз наблюдателя, а все другие — выше.

Капля, расположенная еще ниже, пошлет наблюдателю следующий, желтый луч спектра и т. д. Последний луч света, который наблюдатель увидит, будет фиолетовый. От капель, расположенных ниже, человек не увидит радужных лучей. Отраженные этими каплями лучи упадут на землю уже ниже его глаз.

Вот почему люди видят в радуге ряд цветных полос, расположенных всегда в одном порядке — от красной до фиолетовой.

Почему мы видим именно «радужную дугу», объяснимо. Дело в том, что все капли, которые посылают к нам в глаза отраженные лучи спектра, располагаются в воздухе по окружности. Капли на этой окружности находятся в одном положении к солнцу и к наблюдателю. Только от этих капель и попадают в наши глаза радужные лучи. Сливаясь, они дают нам яркую картину радуги.

Одним из первых, кто дал научное объяснение радуги, был итальянский ученый Доминис. Это было в начале XVII века.

Католическая церковь тогда жестоко расправлялась со всеми, кто пытался научно объяснить явления природы. Поплатился за это и Доминис. Он был заключен в тюрьму, где и умер. Инквизиторы сожгли труп ученого и его труды.

Вечером и утром, когда солнце стоит низко, радуга имеет вид полного полукруга. Чем выше солнце поднимается над горизонтом, тем радуга меньше. Когда солнце находится над горизонтом выше 42°, радуга совсем уходит за горизонт.

Поднявшись высоко в воздух, можно увидеть и весь радужный круг. Эту замечательную картину не раз наблюдали воздухоплаватели, поднимавшиеся над землей на воздушных шарах.

Каждый из нас видит на небе свою собственную радугу. И в самом деле, отойдите немного в сторону — и радужная полоса передвинется вместе с вами: вы увидите радугу в новых каплях, отраженные лучи которых проходили раньше мимо. Поднимитесь на гору— и радуга поднимется вместе с вами. Это вполне понятно: ведь когда вы переходите на другое место, вы уже видите радужные лучи солнца, отраженные другими каплями. Так объясняется это довольно сложное атмосферное оптическое явление — радуга.