КОЕ-ЧТО O СВЕТЕ

Вы гораздо лучше воспримете учение о зрении, если ближе познакомитесь со светом и узнаете, как на него влияют линзы. Внимательно прочтите эту маленькую главу, прежде чем начнете экспериментировать.

Свет несет в себе энергию; это значит — он способен совершать работу. Он может, например, нагревать тела и вызывать химические реакции. B глазу свет так воздействует на определенные химические вещества (зрительные пигменты), что в результате высвобождаются порции особой энергии, называемые нервными импульсами. По зрительному нерву эти импульсы идут от глаза к мозгу.

Поток света состоит из мельчайших частиц (фотонов), движущихся с огромной скоростью, причем частицы, несущие разную энергию, движутся с различными интервалами — имеют разную длину волны. Белый свет, излучаемый любым источником — Солнцем или простой лампочкой накаливания, — движется соско- ростью около 300 000 километров в секунду. Это значит, что за время скачка секундной стрелки на одно деление свет успевает более чем семь раз обежать вокруг Земли. Такова скорость света в воздухе. Прозрачные вещества плотнее воздуха (стекло, вода) замедляют свет. B стекле свет движется лишь со скоростью около 200 000 километров в секунду.

Свойство стекла замедлять свет обусловливает и изменение направления движения света в стекле. Луч света, падающий на поверхность стекла под некоторым углом к ней, меняет свое направление, когда он входит в стекло, так как здесь скорость света умень- шаетсй. Выходя из стекла, луч снова меняет направление, скорость света опять возрастает.

Ha схеме 1 показано, как стеклянная пластина с параллельными поверхностями смещает луч света. Падающий на нее луч X отклоняется в пластине к нормали NlN2t то есть к линии, перпендикулярной поверхности пластины. Выходя из стекла, луч снова отклоняется на такой же уюл, но на этот раз от нормали N3JV4. Линия XXi параллельна линии выходящего луча YiY2: луч сместился, но направление его осталось прежним.

Поверхности призмы преломляют, как плоские стеклянные поверхности, но расположены они не параллельно друг другу, а под углом. Падающий луч отклоняется в призме к нормали NiN2 на некоторый угол, поскольку в стекле скорость света уменьшается; луч, выходящий из призмы, отклоняется от нормали N3N4 на такой же угол, но эти нормали не параллельны друг другу; в результате призма меняет направление проходящих через нее лучей.

C любым лучом, проходящим через линзу, происходит то же, что и с лучом, проходящим через призму,— направление его меняется. Направление выходящего луча зависит от угла, под которым луч вошел в линзу и вышел из нее. Особенность линз состоит в том, что поверхности у них кривые, и потому каждый луч входит в линзу и выходит из нее не совсем под тем же уг- Лом, что соседний, то есть преломляется не так, как остальные.

Нарисуйте собирательную и рассеивающую линзы. Проверьте, хорошо ли вы разобрались в том, как собирательная линза фокусирует свет, и поняли ли, как рассеивающая линза развертывает пучок света (кажется, будто лучи, составляющие его, выходят из одной фокуснойточки).

Насколько меняет стекло направление света, зависит, во-первых, от угла падения луча на поверхность стекла и, во-вторых, от плотности стекла. Меняя эти параметры, можно изменить направление лучей света, выходящих из стекла, а значит, свет можно фокусировать.

Рассмотрите внимательно обыкновенную лупу. Это самая простая из линз. Обычно изогнуты обе ее по-

Ствклянная

пластина

C X е м a

1.

верхности. Ha изогнутую поверхность параллельные лучи света падают не под прямым углом K Обратите внимание, что в центре лупа толще, чем по краям. Это собирательная линза. Выходящие из нее лучи собираются в пучок, конвергируют.

Линза, тонкая в центре и утолщающаяся к краям, называется рассеивающей. Выходящие из нее лучи расходятся, дивергируют. Линзы с таким действием называют еще вогнутыми. Рассматриваемые сквозь нее предметы кажутся уменьшенными.

Существует третий тип линз, к которому название «линзы», строго говоря, неприменимо, потому что их поверхности не изогнуты — лучи света, выходящие из них, не конвергируют и не дивергируют, а лишь меняют направление. Это призмы.

Призма — брусок стекла в форме клина. Лучи света, падающие под углом к одной из поверхностей призмы, не фокусируются, а отклоняются в одном направлении. Ho, так как не все частицы света движутся с одинаковой скоростью, они отклоняются по-разному: красный свет отклоняется меньше всего, голубой — больше всего. Призма разделяет белый свет на составляющие, каждая из которых имеет иную длину волны, свой цвет. Этим же свойством в малой степени обладают почти все линзы. Свет замедляется в стекле тем сильнее, чем меньше длина его волны. Именно поэтому красный свет отклоняется призмой меньше, чем, например, голубой.

Это основные типы прозрачных стекол, преломляющих свет. Сложные оптические системы, включая оптику глаза, представляют собой различные комбинации трех простых типов линз. Очки, телескопы, фотоаппараты, оптические следящие системы используют те же три типа линз.

Можно измерить силу каждой линзы; чем больше меняет линза схождение лучей света, тем она сильнее.

1 Кроме луча, проходящего точно через центр лупы и через середины обеих поверхностей; этот луч не меняет направления. — Здесь и далее прим, перев.

IO

Единицей измерения является диоптрия. Эта единица относится к той же системе мер, что килограмм, метр, минута. Tak, линза, собирающая параллельные лучи света в точку (фокус) на расстоянии метра от ее поверхности, имеет силу в + 1 диоптрию.

Свет излучают различные источники, например Солнце.

Огромное значение имеет также направление света, падающего на глаз. По этому направлению мы судим о том, где находится предмет, отражающий свет. Собирательные и рассеивающие линзы не меняют направления, в котором мы видим предметы, а призмы меняют.

Для работы глаза важны три вещи: количество света, длина его волны, направление света. Помните, что основная масса видимого света попадает в глаз, предварительно отразившись от различных предметов. Ha этой основе наши глаза извлекают в процессе зрения огромное число сведений об окружающем нас мире.