Рис. 61
Возьмите, например, третий луч и в той точке зеркала, на которую он упал, восставьте к зеркалу перпендикуляр. По другую сторону перпендикуляра отложите такой же угол, какой образовал к нему луч. Это будет луч отраженный. Продолжите его за зеркало, и он пересечется с продолжением первого луча. Сколько бы мы ни проводили лучей из одной светящейся точки, все продолжения их отражений пересекутся за зеркалом также в одной и той же точке. В этой именно точке мы и будем видеть в зеркале выбранную нами точку свечи.
Собрание изображений всех точек свечи дает нам изображение всей свечи. Мы можем изменять место свечи, и всегда ее изображение за зеркалом будет казаться нам на таком же расстоянии, на каком действительная свеча находится перед ним.
Бесконечные зеркальные отражения. Чтобы комната казалась больше, в ней иногда ставят зеркало во всю стену. Вся комната отражается в нем и таким образом как бы удваивается. Конечно, для полной иллюзии нужно, чтобы зеркало это было очень хорошим и совершенно чистым, чтобы оно ничем не выдавало себя. Если и противоположную сторону комнаты сделать зеркальной, комната покажется бесконечной. Отражение одного зеркала повторится в другом, затем опять в первом, и так — пока лучи совершенно не ослабеют и не сольются где-то в бесконечной дали.
Это можно проделать и в маленьком масштабе. Подберите два одинаковых зеркала, но не очень маленьких, и поставьте их на стол одно против другого, а между ними установите две свечи. Вы увидите бесчисленную вереницу свечей, уходящих вдаль.
Калейдоскоп. Вы видели уже, что два зеркала, поставленные друг против друга, отражают стоящие между ними предметы бесконечное число раз. Очень интересно рассмотреть, что получается, если зеркала составлены под углом.
В них отражения располагаются не по одной линии, а по многоугольнику. Вы это легко заметите, если начнете наклонять одно зеркало к другому. Чем больше вы наклоните зеркало, тем рельефнее будут отражения и тем большее число углов в многоугольнике вы увидите. Если углы наклона зеркал будут 18, 36, 45, 60 градусов, вы увидите 20, 10, 8, 6 изображений, считая в том числе и самый предмет.
На этом свойстве зеркала основано устройство очень интересной игрушки — калейдоскопа. Сделать его легко.
Склейте картонную трубку длиной 25 сантиметров и внутренним диаметром 8 сантиметров. Чтобы трубка получилась аккуратной, склейте ее на подходящем круглом цилиндре и при склейке намочите слегка картон.
Когда трубка высохнет, она получится очень твердой. Потом возьмите три полоски тонкого стекла такой же длины, как и трубка, а шириной 7/8 ее диаметра (для нашего калейдоскопа — 7 сантиметров). Все стекла с одной стороны промажьте черным лаком и, когда он высохнет, вставьте в трубку так, чтобы два стекла были повернуты внутрь стеклом, а третье — черной стороной. Эта черная стенка вставляется для того, чтобы не слишком путать картину бесчисленными отражениями.
Лучше самому сделать стекла с черными поверхностями, чем брать обычные посеребренные, потому что они толстые и всегда дают изображение с двойными контурами. Чтобы стекла не болтались, заложите между ними и стенками скомканную бумагу.
Один конец трубки заклейте кружком с маленьким отверстием для глаза посредине. Затем подыщите круглую коробочку диаметром немного большим, чем диаметр трубки. В крышке и в дне этой коробочки вырежьте круглые отверстия во всю величину их. Оставьте только узенькие края.
Дно коробочки заклейте самой прозрачной, но крепкой бумагой, а крышку заклейте стеклянным кружком. Коробочка получится с прозрачной стеклянной крышкой и с пропускающим свет дном. Подклейте ее крышку под трубку калейдоскопа. Теперь насыпьте в коробочку разной пестрой мелочи — пестрых бус, фигурок и звезд из цветной бумаги, колечек — и направьте трубку на свет. Посмотрите в маленькое отверстие и попробуйте вращать трубку вокруг оси. Вы увидите бесконечное разнообразие фигур, когда вся насыпанная в коробку мелочь, перекатываясь, будет отражаться в зеркалах. Когда фигурки попадут в угол между зеркалами, будут появляться различные звезды; когда они очутятся в углу против черного стекла, вы увидите венки. Все фигуры будут симметрично построены.
Как можно смотреть сквозь камень. Конечно, это фокус, потому что сквозь непрозрачное тело, как ни смотри, все равно ничего не увидишь. Тут секрет в зеркалах. Прибор для смотрения сквозь непрозрачные предметы сделать нетрудно. Размеры его можете взять какие захотите.
Склейте, например, П-образную картонную коробку длиной 25 сантиметров и высотой 20 сантиметров (рис. 62).
Поперечник коробки можно взять равным 7 сантиметрам. С наружных сторон коротких частей коробки приклейте две трубки Ап Б, ас внутренней, точно против этих трубок, — короткие трубочки а и б. Лучше всего врежьте трубки в стенки коробки, чтобы казалось, что трубки А и a одно целое и также одно целое трубки Б и б. Теперь в коробке надо поместить 4 зеркала З1, 32, З3 и 34. Это самая трудная часть работы.
Зеркала нужно вклеить очень точно, под углом 45° к стенкам коробки. Два верхних зеркала нужно вклеить зеркальной стороной вниз, а нижние — зеркальной стороной кверху. Тогда свет, попавший в трубку, например от свечи, отразится зеркалом 31 под углом 45° и упадет на зеркало 32. От этого зеркала под тем же углом 45° он отразится на зеркало З3, потом на зеркало 34 и, наконец, попадет в наш глаз (рис. 62). Фокус, как видите, простой, и отражение получается таким ясным, что кажется, будто действительно видишь свечу.
Рис. 62
Поставьте между трубками а и б камень, и, кто бы ни посмотрел в трубку А, увидит сквозь камень свечу. Если спрятать нижнюю часть коробки так, чтобы никто не мог подумать, что здесь сделано какое-нибудь приспособление, вряд ли кто догадается, как получается такой замечательный эффект.
Вы, вероятно, не раз замечали, проходя мимо окон магазина, что в них не только хорошо видно все находящееся за окном, но в стеклах, как в зеркале, отражаются прохожие и вся улица. Иногда предметы с улицы так хорошо отражены в оконном стекле, что кажется, будто они стоят в магазине.
Таким свойством обыкновенных стекол можно воспользоваться, чтобы устроить интересный оптический обман. На рис. 63 вы видите стол и поставленный перед ним стул. Между спинкой стула и столом остается промежуток примерно 3/4 метра. Стул покрывается чем-нибудь черным так, чтобы тот, кто будет стоять за стулом, не видел ничего под столом.
На стол поставьте, например, низкую цветочную вазу, а со стороны стула, на краю стола, установите на шнурках большое стекло в наклонном положении. На стул положите букет цветов и осветите букет из-под стола. Цветы отразятся в стекле, а сквозь стекло будет видна и ваза. Наблюдателю покажется, что в вазе появились цветы. Только когда будете показывать кому-нибудь этот опыт, сначала точно установите цветы, стекло и вазу так, чтобы отражение букета получалось на нужном месте.
Рис. 63
Если вы закроете чем-нибудь свечу, цветы из вазы исчезнут. Замените вазу банкой с водой или настоящим аквариумом, но без рыб, а рыбок из золотой бумаги положите на сиденье стула, — и все зрители увидят рыб в аквариуме. Если вы будете удалять свет, рыбки будут исчезать, а когда приблизите свет, — они снова появятся.
Еще не так давно в театрах показывали пьесы с привидениями. Для этого, конечно, были нужны громадные стекла. Изображали, например, борьбу привидения с трусливым или неустрашимым рыцарем. Края стекла при этом заделывали в стены, и тот, кто изображал рыцаря, помещался позади стекла на сцене. Перед стеклом в полу находился большой люк. В этом люке на черном фоне помещался тот, кто изображал привидение. Когда это привидение освещали сильным электрическим светом, зрители видели его прозрачную фигуру на сцене. Меч рыцаря, как казалось зрителю, проникал в тело привидения, но не поражал его. Привидение не знало никаких препятствий: ни столы, ни стулья, ни стены не могли преградить ему дорогу. Если нужно было, чтобы привидение исчезло, достаточно было только нажать кнопку и погасить свет.
В шекспировской драме «Ричард III» таким образом на сцене появлялись духи перед смертью Ричарда.
Вогнутые зеркала. В зеркалах с вогнутой шаровой поверхностью изображения сильно отличаются от получаемых в обычных плоских зеркалах. В опытах со звуками мы пользовались уже вогнутыми зеркалами. Там зеркало отражало звуковые лучи. Поэтому его не обязательно было делать блестящим. Для опытов со светом поверхность зеркала обязательно должна быть полированной — гладкой. Дуги на рис. 64 изображают разрезы вогнутых зеркал. Естественно, что от каждого предмета лучи будут отражаться на внутренних сторонах этих зеркал. Точки К, которые служили нам центрами для построения зеркал, называются центрами кривизны и имеют очень важное значение. Если в эту точку поместить, например, свечу, все лучи от нее будут падать на поверхность зеркала перпендикулярно и отразятся в тех же направлениях (рис. 64, А).
Посмотрим теперь, что произойдет, если мы будем приближать свечу к зеркалу по центральной линии, которая называется оптической осью зеркала. Лучи света будут падать уже не перпендикулярно к поверхности зеркала, кроме одного, центрального луча. Их путь вам легко определить. На рис. 64, Б из точки а, лежащей на оптической оси, проведены три луча. Для того чтобы узнать, куда отразятся эти лучи, достаточно провести радиусы через точки падения лучей на зеркало, так как радиус является перпендикуляром к зеркалу в той точке, куда он проведен. Тогда, отложив по другую сторону радиуса такие же углы, вы увидите, что все отраженные лучи сойдутся в одной точке