Сергей Вавилов - Глаз и Солнце

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.

Не следует смешивать эту абсолютную скорость молекул жидкости со скоростью распространения возмущения. Первая меняется при изменении амплитуды колебания, вторая же, представляющая собою только быстроту, с которой движение передается от одного слоя к другому, не зависит от интенсивности колебаний. По этой причине слабый звук передается по воздуху с такой же быстротой, как и сильный, и наименее интенсивный свет распространяется с такой же быстротой, как и наиболее яркий. Когда говорят о скорости света, то под этим всегда подразумевают скорость распространения. Так, когда говорят, что свет пробегает семьдесят тысяч лье в секунду, то по волновой теории это не означает, что такова абсолютная скорость эфирных молекул, но это означает, что движение, сообщенное эфиру, нуждается только в одной секунде, чтобы перейти от данного слоя к другому слою, отдаленному от первого на семьдесят тысяч лье.