актерных чертах оригинала. Напротив, удачно изготовленный силуэт отличается иногда поразительным сходством с оригиналом.
Эта особенность теневых изображений – при простоте контуров давать сходство с оригиналом – заинтересовало некоторых художников, которые стали рисовать в таком роде целые сцены, ландшафты и т. п. В парижских салонах середины XVIII века рисование силуэтов стало модным занятием, увлекшим все аристократическое общество. Оттуда мода на силуэты перешла сначала в Берлин, а потом и к нам, в Петербург; еще до сей поры сохранились два альбома с 200 черными профилями знатнейших особ двора Екатерины Великой. Вообще, силуэт, как и все в мире, имеет свою историю, которой мы здесь касаться не станем. Скажем только, что рисование силуэтов превратилось мало-помалу в особое искусство, создало целую школу художников; таковы, например, у нас в России Елизавета Бем, а за границей – немецкий художник Коневка.
Рис. 93. Великий Князь Александр Павлович.
Рис. 94. Императрица Екатерина Вторая.
Как измерить силу света с помощью тени?
Как ни странно, но для измерения силы света можно пользоваться тенью, – т. е. тем, что противоположно свету. Впрочем, здесь имеют дело с освещенною, а не абсолютною тенью. Освещенная тень… Опять как будто соединение противоположностей! Казалось бы, если тень освещена, то это уже не тень. Однако мы в действительности гораздо чаще имеем дело именно с такими освещенными тенями. Здесь нет никакого противоречия: тень только менее освещена, чем окружающее ее пространство, и этого достаточно, чтобы она казалась нам тенью.
Рис. 95. При помощи тени можно измерить силу света.
Итак, пусть требуется узнать, во сколько раз ваша рабочая лампа ярче обыкновенной свечи. Чтобы произвести сравнение, вы располагаете оба источника света перед экраном так, как показано на рис. 95. У экрана ставите незажженную свечу или какой-нибудь другой предмет, который и бросает на поверхность экрана две тени. Одна будет освещена светом лампы, другая – светом зажженной свечи. Лампу вы отодвигаете подальше, до тех пор, пока обе тени достигнут одинаковой густоты, другими словами – будут одинаково освещены. Если лампа при этом вчетверо дальше от экрана, нежели свеча (зажженная), то это значит, что свет её ярче свечи в 4 × 4 = 16 раз (свет убывает обратно пропорционально квадрату расстояния).
Когда черный бархат светлее снега?
Не думайте, что у вас есть возможность непосредственно, без всяких приспособлений, сравнивать силу света разных источников. Полагаться на непосредственное впечатление в этом отношении нельзя. Знаете ли вы, что белый снег в светлую лунную ночь темнее черного бархата, освещенного солнцем? Это кажется невероятным, а между тем, таковы результаты точных измерений при помощи фотометров.
Вообще, мы не имеем вполне правильного представления о силе солнечного света. Мы, например, и не подозреваем, что днем в так называемых темных углах комнаты нередко бывает все-таки светлее, чем в светлых частях той же комнаты вечером при лампе.
Цыпленок в яйце
Свойствами теней вы можете воспользоваться, чтобы показать товарищам интересную шутку. Из промасленной бумаги устройте экран; для этого достаточно затянуть такой бумагой квадратный вырез в листе картона. Позади экрана поместите две лампы; зрители будут сидеть впереди него, по другую сторону. Одну лампу, например левую, зажгите.
Между зажженной лампой и экраном поставьте на проволоке овальный кусок картона, и тогда на экране появится, конечно, силуэт яйца. (Правая лампа пока не зажжена.) Теперь вы заявляете гостям, что приведете в действие «рентгеновский аппарат», который обнаружит внутри яйца… цыпленка! И действительно, через мгновение гости видят, как силуэт яйца словно светлеет по краям, а в середине его довольно отчетливо вырисовывается силуэт цыпленка (рис. 96).
Рис. 96. Мнимый рентгеновский снимок.
Разгадка фокуса проста: вы зажигаете правую лампу, на пути лучей которой помещен картонный контур цыпленка. Часть овальной тени, на которую накладывается тень от «цыпленка», освещена правой лампой, поэтому края «яйца» светлее внутренней части. Зрители же, сидящие по ту сторону экрана и ничего не подозревающие о ваших действиях, могут, пожалуй, – если они несведущи в физике и анатомии, – вообразить, что вы в самом деле пропустили через куриное яйцо рентгеновские лучи.
Карикатурные фотографии
Многие не знают, что фотографический аппарат можно устроить и без увеличительного стекла (объектива), пользуясь просто маленьким круглым отверстием. Изображения получаются при этом менее яркие. Любопытное видоизменение такой камеры без объектива представляет «щелевая» камера, в которой вместо дырочки имеются две пересекающиеся щели. В передней части камеры помещаются две дощечки; в одной сделана вертикальная щель, в другой – горизонтальная. Если две дощечки прилегают друг к другу вплотную, изображение получается такое же, как и у камеры с дырочкой, т. е. неискаженное. Совсем иное наблюдается, если дощечки находятся на некотором расстоянии одна от другой (их нарочно делают подвижными); тогда изображение курьезным образом искажается (рис. 97 и 98). Получается скорее карикатура, нежели фотография.
Рис. 97. Фотография-карикатура, полученная с помощью щелевой камеры. Изображение растянуто горизонтально.
Рис. 98. Карикатурная фотография, вытянутая вертикально (получена щелевой камерой).
Чем же объясняется такое искажение? Рассмотрим случай, когда горизонтальная щель находится впереди вертикальной (рис. 99). Через первую щель C лучи от вертикальных линий фигуры D (креста) пройдут как через простое отверстие; задняя щель нисколько не изменит хода этих лучей. Следовательно, изображение вертикальной линии получится на матовом стекле A в том масштабе, который отвечает расстоянию стекла A от стенки C.
Иначе изобразится на стекле горизонтальная линия при том же расположении щелей. Через первую (горизонтальную) щель лучи пройдут беспрепятственно, не перекрещиваясь, пока не достигнут вертикальной щели B; через эту щель лучи пройдут как через дырочку и дадут на матовом стекле A изображение в том масштабе, который отвечает расстоянию A от второй перегородки B.
Рис. 99. Почему щелевая камера дает искаженные изображения.
Короче говоря, для вертикальных линий, при данном расположении щелей, как бы существует одна только передняя щель; для горизонтальных, напротив, – одна только задняя. А так как передняя щель дальше от матового стекла, нежели задняя, то все вертикальные протяжения должны получиться на стекле A в большем масштабе, нежели горизонтальные: изображение будет как бы вытянуто по вертикальному направлению.
Наоборот, при обратном расположении щелей должны получиться изображения, вытянутые в горизонтальном направлении (ср. рис. 97 и 98).
Понятно, что при косом размещении щелей будут получаться искажения соответственно иного рода.
Такой камерой можно пользоваться для получения не одних лишь карикатур. Она пригодна и для более серьезных практических целей, например для того, чтобы приготовить варианты архитектурных украшений, узоров для ковров, обоев и т. п., вообще получать орнаменты и узоры, по желанию растянутые или сжатые в определенном направлении.
Задача о солнечном восходе
Некто наблюдал восход солнца ровно в 7 часов. В котором часу наблюдал бы он тот же восход, если бы свет распространялся мгновенно?
Зная, что свет проходит от Солнца до Земли в 8 минут, отвечают обыкновенно, что наблюдатель при мгновенном распространении света увидел бы восход Солнца на 8 минут ранее – т. е. в 6 часов 52 минуты.
Однако такое решение неверно: расстояние от Солнца до Земли и скорость света тут совершенно не при чем.
Восход Солнца над горизонтом происходит не вследствие действительного движения Солнца, а вследствие вращения земного шара, который повертывает в уже освещенное пространство разные точки своей поверхности. Поэтому наблюдатель и при мгновенном распространения света заметил бы восход Солнца в тот же самый физический момент, что и при немгновенном распространении света, – т. е. ровно в 7 часов.
Если же принять во внимание так называемую атмосферическую рефракцию, то дело изменится. Рефракция искривляет путь лучей в воздухе и тем самым позволяет нам видеть восход Солнца ранее его появления над геометрическим горизонтом.
При мгновенном распространении света рефракции не будет – так как преломление обусловливается различием скоростей света в разных средах. Отсутствие же рефракции повлечет за собой то, что наблюдатель увидит восход Солнца немного позже, чем при немгновенном распространении света; эта разница, в зависимости от широты места наблюдения, температуры воздуха и других условий, колеблется от 2 минут до нескольких дней и даже более (в полярных широтах).
Таким образом, получается парадокс: при мгновенном (т. е. бесконечно быстром) распространении света мы увидим восход Солнца позднее, чем при немгновенном!..
Глава XОтражение и преломление света
Обводный путь световых лучей
Пользуясь зеркалами, можно заставить свет идти не прямо, а по ломаной линии, обходя непрозрачные предметы. Это свойство света пока не получило применения в практической жизни, – если не считать игрушек и фокусов.
Среди детских игрушек с недавнего времени появился в продаже любопытный прибор, носящий у торговцев громкое название «аппарата с лучами Рентгена». Поводом к такому названию послужило то, что прибор этот дает возможность как бы видеть сквозь непрозрачные тела. Устройство игрушки, с первого раза способной озадачить самого догадливого человека, видно из нашего рис. 100, изображающего старинный прототип описываемой игрушки – «загадочную трубу». Четыре зеркала, наклоненных под углом в 45°, отражают лучи несколько раз, ведя их, так сказать, в обход непрозрачного тела.