«Беседы о натурфилософии»

33.(Pg. 175) At what distance behind such a mirror, would an image, produced by parallel rays, be formed?

34.(Pg. 175) What is that point denominated?

35.(Pg. 176) What is meant by a focus?

36.(Pg. 176) Why is the point behind the mirror, called the imaginary focus?

37.(Pg. 176) Why does an object appear to be lessened by a convex mirror, (fig. 2.)?

38.(Pg. 176) What is a concave mirror, and what its peculiar property?

39.(Pg. 176) How are parallel rays reflected by a concave mirror, as explained by fig. 3, plate 18?

40.(Pg. 177) Where is the focus of parallel rays, in a concave mirror?

41.(Pg. 177) If rays fall on it convergent, how are they reflected?

42.(Pg. 177) How if divergent?

43.(Pg. 177) How, and why, may concave, become burning mirrors?

44.(Pg. 178) Why may rays of light coming from the sun, be viewed as parallel to each other?

45.(Pg. 178) If a luminous body, as a burning taper, be placed in the focus of a concave mirror, how will the rays from it, be reflected? (fig. 6.)

46.(Pg. 178) What fact is explained by fig. 7, plate 18?

БЕСЕДА XVI. О ПРЕЛОМЛЕНИИ И ЦВЕТАХ.

TRANSMISSION OF LIGHT BY TRANSPARENT BODIES. REFRACTION. REFRACTION BY THE ATMOSPHERE. REFRACTION BY A LENS. REFRACTION BY THE PRISM. OF COLOUR FROM THE RAYS OF LIGHT. OF THE COLOURS OF BODIES.

МИССИС Б.

Преломление света послужит темой сегодняшнего урока.

Кэролайн. Это свойство, о котором я не имею ни малейшего представления.

Миссис Б. Это эффект, который прозрачные среды производят на свет при его прохождении через них. Непрозрачные тела, вы знаете, отражают лучи, а прозрачные тела пропускают их; но установлено, что если луч при переходе из одной среды в другую, другой плотности, падает косо, он отклоняется от своего курса. Тогда говорят, что световой луч преломляется.

Кэролайн. Значит, на него должна воздействовать какая-то новая сила, иначе оно не отклонилось бы от своего первоначального направления.

Миссис Б. Силой, вызывающей отклонение луча, по-видимому, является притяжение более плотной среды. Давайте предположим, что двумя средами являются воздух и вода; если луч света переходит из воздуха в воду, он сильнее притягивается последней из-за ее большей плотности.

Эмили. В каком направлении вода притягивает луч?

Миссис Б. Луч притягивается перпендикулярно к воде, точно так же, как на тела воздействует гравитация.

Если луч А В (рис. 1, табл. 19) падает на воду перпендикулярно, то притяжение воды действует в том же направлении, что и ход луча: следовательно, оно не вызовет отклонения, и луч продолжит путь прямо к Е. Но если он падает наклонно, как луч С В, вода притянет его, отклонив от курса. Предположим, что луч приблизился к поверхности более плотной среды и начал испытывать на себе ее притяжение; если бы этому не противодействовала никакая другая сила, оно притянуло бы его перпендикулярно к воде в точке В; но на него также воздействует его собственная сила инерции, которую притяжение более плотной среды преодолеть не может. Таким образом, луч, находясь под воздействием обеих этих сил, движется в направлении между ними и вместо того, чтобы следовать по своему первоначальному курсу к D или быть направленным водой к Е, движется к F, из-за чего луч кажется изогнутым или преломленным.

Кэролайн. Я это прекрасно понимаю; не поэтому ли весла кажутся изогнутыми в воде?

Миссис Б. Это происходит из-за преломления лучей, отраженных веслом; но это происходит при переходе из плотной среды в менее плотную, ведь вы знаете, что лучи, благодаря которым вы видите весло, проходят из воды в воздух.

Эмили. Но я не понимаю, почему преломление происходит, когда луч переходит из плотной среды в менее плотную; я бы предположила, что последняя должна притягивать его слабее, чем первая.

Миссис Б. Именно по этой причине луч и преломляется. Пусть верхняя половина рис. 2 представляет стекло, а нижняя — воду; пусть С В представляет луч, проходящий наклонно из стекла в воду: поскольку стекло является более плотной средой, луч будет сильнее притягиваться той средой, которую он покидает, чем той, в которую входит. Притяжение стекла действует в направлении А В, в то время как импульс движения уносил бы луч к F; поэтому он движется между этими направлениями к D.

Эмили. Значит, при переходе луча из плотной среды в менее плотную происходит обратное преломление.

Plate xix.

Миссис Б. Правило на этот счет таково: когда луч света переходит из менее плотной среды в более плотную, он преломляется к перпендикуляру; когда из плотной среды в менее плотную — он преломляется от перпендикуляра. Под перпендикуляром понимается линия, проведенная под прямым углом к преломляющей поверхности. Это можно увидеть на рис. 1 и рис. 2, где линии А Е являются перпендикулярами.

Кэролайн. Но разве притяжение более плотной среды не воздействует на луч до того, как он коснется ее?

Миссис Б. Расстояние, на котором притяжение более плотной среды воздействует на луч, настолько мало, что оно незаметно; поэтому кажется, что он преломляется только в той точке, где переходит из одной среды в другую.

Теперь, когда вы поняли принцип преломления, я покажу вам реальное преломление луча света. Видите цветок, нарисованный на дне этой чайной чашки? (Рис. 3.)

Эмили. Да. Но теперь вы отодвинули ее так, что он скрылся из виду; край чашки закрывает его.

Миссис Б. Не двигайтесь. Я наполню чашку водой, и вы снова увидите цветок.

Эмили. Действительно вижу! Позвольте мне попытаться объяснить это: когда вы отодвинули чашку от меня так, что цветок скрылся, отраженные им лучи перестали попадать мне в глаза, а были направлены выше них; но теперь, когда вы наполнили чашку водой, они преломились и отклонились вниз при выходе из воды в воздух, так что снова попали мне в глаза.

Миссис Б. Вы объяснили это безупречно: рис. 3 поможет вам запечатлеть это в памяти. Вы должны заметить, что когда цветок становится видимым благодаря преломлению луча, вы видите его не в том положении, которое он занимает на самом деле, а изображение цветка кажется расположенным выше в чашке; поскольку объекты всегда кажутся расположенными в направлении лучей, входящих в глаз, цветок будет виден в точке В, в направлении преломленного луча.

Эмили. Значит, когда мы смотрим на дно прозрачного ручья, отраженные им лучи, преломляясь при переходе из воды в воздух, делают дно визуально выше, чем оно есть на самом деле.

Миссис Б. И, следовательно, вода будет казаться более мелкой. Это обстоятельство часто приводило к несчастным случаям; и мальчиков, которые привыкли купаться, следует предостеречь, чтобы они не доверяли кажущейся мелководности воды, так как она всегда оказывается глубже, чем кажется.

Преломление света мешает нам видеть небесные тела в их реальном положении: свет, который они посылают нам, преломляется при прохождении через атмосферу, поэтому мы видим Солнце и звезды в направлении преломленного луча; как описано на рис. 4, табл. 19, пунктирная линия представляет границы атмосферы над частью Земли E B E: луч света, исходящий от Солнца S, падает на нее наклонно в точке А и преломляется к В; затем, поскольку мы видим объект в направлении преломленного луча, наблюдатель в точке В увидит изображение Солнца в точке С, а не в его реальном положении в точке S.

Эмили. Но если бы Солнце находилось прямо над нашими головами, его лучи, падая на атмосферу перпендикулярно, не преломлялись бы, и тогда мы видели бы реальное Солнце в его истинном положении.

Миссис Б. Вы должны помнить, что Солнце находится в зените только для жителей жаркого пояса; поэтому на нашей широте его лучи всегда преломляются. Существует и другое препятствие для того, чтобы видеть небесные тела в их реальном положении: свет, хотя и движется с огромной скоростью, проходит путь от Солнца до Земли примерно за восемь с четвертью минут; поэтому, когда лучи достигают нас, Солнце уже должно было покинуть ту точку, которую оно занимало в момент их испускания; однако мы видим его в направлении этих лучей и, следовательно, в положении, которое оно покинуло восемь с четвертью минут назад.

Эмили. Когда вы говорите о движении Солнца, вы, полагаю, имеете в виду его кажущееся движение, вызванное суточным вращением Земли?

Миссис Б. Разумеется; эффект остается тем же, движется ли наша Земля или небесные тела: проще представлять вещи такими, какими они кажутся, чем такими, какими они являются на самом деле.

Кэролайн. Значит, утром, когда Солнце поднимается к меридиану, мы должны (из-за времени, которое требуется свету, чтобы достичь нас) видеть изображение Солнца ниже того места, которое оно занимает на самом деле.

Эмили. Но поскольку преломление в атмосфере противодействует этому эффекту, возможно, благодаря сочетанию этих двух факторов мы видим Солнце в его реальном положении.

Кэролайн. А во второй половине дня, когда Солнце опускается на западе, преломление и время, которое требуется свету, чтобы достичь Земли, будут способствовать тому, что изображение Солнца будет казаться выше, чем оно есть на самом деле.

Миссис Б. Преломление солнечных лучей в атмосфере удлиняет наши дни, так как оно приводит к тому, что мы видим изображение Солнца как до его восхода, так и после его захода; когда оно находится под нашим горизонтом, оно все еще светит на атмосферу, и его лучи оттуда преломляются к Земле: точно так же мы видим изображение Солнца до его восхода, поскольку лучи, падающие на атмосферу, преломляются к Земле.

Кэролайн. С другой стороны, мы должны помнить, что свет находится в пути восемь с четвертью минут; так что к тому времени, как он достигнет Земли, Солнце, возможно, уже поднимется над горизонтом.

Эмили. Скажите, разве оконные стекла не преломляют свет?

Миссис Б. Преломляют; но это преломление было бы незаметно, если бы поверхности стекла были идеально плоскими и параллельными, потому что при прохождении через оконное стекло лучи претерпевают два преломления, которые, будучи направленными в противоположные стороны, дают почти такой же эффект, как если бы преломления не было вовсе.

Эмили. Я этого не понимаю.

Миссис Б. Рис. 5, табл. 19, прояснит это для вас: А А представляет толстое оконное стекло, вид с торца. Когда луч В приближается к стеклу в точке С, он преломляется им; и вместо того, чтобы продолжать свой путь в том же направлении, как описывает пунктирная линия, он проходит сквозь стекло к D; в этой точке, возвращаясь в воздух, он снова преломляется стеклом, но в направлении, противоположном первому преломлению, и в результате направляется к Е. Теперь вы должны заметить, что лучи В С и D Е параллельны, поэтому кажется, что свет не претерпел никакого преломления: кажущееся положение любого объекта при просмотре через стекло обычной толщины так мало отличается от истинного.

Эмили. Значит, эффект, который происходит при входе луча в стекло, аннулируется при выходе из него. Или, выражаясь более научно, когда луч света переходит из одной среды в другую, а затем обратно в первую, два преломления, будучи равными и противоположными по направлению, не производят заметного эффекта.

Кэролайн. Я думаю, эффект очень заметен, потому что, глядя через оконное стекло, я вижу объекты сильно искаженными; предметы, которые, как я знаю, являются прямыми, кажутся изогнутыми и сломанными, а иногда их части кажутся отделенными друг от друга на некоторое расстояние.

Миссис Б. Это потому, что обычное оконное стекло не является плоским, вся его поверхность неровная. Лучи от любого объекта, падающие на него под разными углами, соответственно преломляются по-разному и таким образом вызывают искажение, которое вы заметили.

Эмили. Не из-за преломления ли стекла в обычных очках увеличивают объекты, видимые через них?

Миссис Б. Да. Стекла такого типа называются линзами; существует несколько их видов, названия которых вам необходимо выучить. Каждая линза изготовлена из стекла, отшлифованного так, чтобы образовать сегмент сферы с одной или обеих сторон. Все они представлены на рис. 1, табл. 20. Самая распространенная — двояковыпуклая линза, D. Она толстая посередине и тонкая по краям, как обычные очки или лупы для чтения. А В — плоско-выпуклая линза, плоская с одной стороны и выпуклая с другой. Е — двояковогнутая, во всех отношениях противоположная D. С — плоско-вогнутая, плоская с одной стороны и вогнутая с другой. F называется мениском, или вогнуто-выпуклой, будучи вогнутой с одной стороны и выпуклой с другой. Линия, проходящая через центр линзы, называется ее осью.

Кэролайн. Я хотела бы понять, как лучи света преломляются с помощью линзы.

Миссис Б. Когда параллельные лучи (рис. 6) падают на двояковыпуклую линзу, только тот, который падает в направлении оси линзы, перпендикулярен поверхности; остальные лучи, падая наклонно, преломляются к оси и встречаются в точке за линзой, называемой ее фокусом.

Из трех лучей А, В и С, падающих на линзу D E, лучи А и С преломляются при прохождении через нее к а и с; а при выходе из линзы они претерпевают второе преломление в том же направлении, которое объединяет их с лучом В в фокусе F.

Эмили. И каково расстояние фокуса от поверхности линзы?

Миссис Б. Фокусное расстояние зависит как от формы линзы, так и от преломляющей способности вещества, из которого она изготовлена: в стеклянной линзе, обе стороны которой одинаково выпуклы, фокус расположен почти в центре сферы, частью которой является поверхность линзы; следовательно, он находится на расстоянии радиуса этой сферы.

Свойство линз, имеющих выпуклую поверхность, заключается в собирании лучей света в фокус; а линз, имеющих вогнутую поверхность, напротив — в их рассеивании. Ибо лучи А и С, падающие на вогнутую линзу X Y (рис. 7, табл. 19), вместо того чтобы сходиться к лучу В на оси линзы, будут притягиваться к толстым краям линзы как при входе, так и при выходе из нее, и поэтому в результате первого преломления будут расходиться к а, с, а в результате второго — к d, e.

Plate xx.

Кэролайн. А линзы, у которых одна сторона плоская, а другая выпуклая или вогнутая, как А и В (рис. 1, табл. 20), я полагаю, менее сильны в своем преломлении?

Миссис Б. Да; фокус плоско-выпуклой линзы находится на расстоянии диаметра сферы, частью которой является выпуклая поверхность линзы, как показано на рис. 2, табл. 20. Три параллельных луча А, В, С собираются в фокус плоско-выпуклой линзой X Y в точке F.

Эмили. Вы не объяснили нам, миссис Б., как линза служит для увеличения объектов.

Миссис Б. Вернувшись к рис. 6, табл. 19, вы легко это поймете. Пусть А С — объект, помещенный перед линзой, и предположим, что его рассматривает глаз в точке F; луч из точки А будет виден в направлении F G, а из точки С — в направлении F H; таким образом, угол зрения значительно увеличится, и объект должен казаться пропорционально больше.

Теперь я должна объяснить вам преломление луча света треугольным куском стекла, называемым призмой. (Рис. 3.)

Эмили. Три стороны этого стекла плоские; поэтому оно не может собрать лучи в фокус; и я не думаю, что его преломление будет таким же, как у плоского оконного стекла, потому что у него нет двух параллельных сторон; поэтому я не могу предположить, какой эффект может произвести преломление призмой.

Миссис Б. Преломления луча, как при входе, так и при выходе из призмы, происходят в одном и том же направлении (рис. 3). При входе в призму P луч А преломляется от В к С, а при выходе из нее — от С к D. В первом случае он преломляется к перпендикуляру, а в последнем — от него; каждое из них заставляет его отклоняться одним и тем же образом от своего первоначального курса А В.

Я покажу вам это на опыте; но для этого желательно закрыть ставни и пропустить через небольшое отверстие луч света, который я преломлю с помощью этой призмы.

Кэролайн. О, какие прекрасные цвета на противоположной стене! Там все цвета радуги, и с такой яркостью, какой я никогда не видела. (Рис. 4, табл. 20.)

Эмили. Я видела эффект, в некотором отношении похожий на этот, когда лучи солнца светили на стеклянные люстры; но как возможно, чтобы кусок белого стекла мог произвести такое разнообразие блестящих цветов?

Миссис Б. Цвета создаются не призмой, они существовали в луче до его преломления.

Кэролайн. Но до преломления он казался совершенно белым.

Миссис Б. Белые лучи солнца состоят из лучей, которые при разделении дают все эти цвета, хотя при смешивании они кажутся бесцветными или белыми.

Исаак Ньютон, которому мы обязаны важнейшими открытиями в области света и цветов, первым разделил белый луч света и обнаружил, что он состоит из совокупности цветных лучей, которые образуют изображение на стене, подобное тому, которое вы сейчас видите (рис. 4), где представлены следующие цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Эмили. Но как призма разделяет эти цветные лучи?

Миссис Б. Посредством преломления. По-видимому, цветные лучи имеют разную степень преломляемости; поэтому при прохождении через призму они принимают разные направления в зависимости от своей восприимчивости к преломлению. Фиолетовые лучи отклоняются от своего первоначального курса больше всего; они появляются на одном из концов спектра А В: рядом с фиолетовыми находятся синие лучи, которые имеют несколько меньшую преломляемость; затем последовательно следуют зеленые, желтые, оранжевые и, наконец, красные, которые являются наименее преломляемыми из цветных лучей.

Кэролайн. Я не могу представить, как эти цвета, смешанные вместе, могут стать белыми?

Миссис Б. Этого я не могу объяснить, но это факт, что соединение этих цветов в тех пропорциях, в которых они появляются в спектре, создает у нас представление о белизне. Если вы раскрасите круглый кусок картона секторами в эти семь цветов, как можно ближе к пропорциям и оттенкам, представленным в спектре, и быстро раскрутите его на булавке, он будет казаться белым, так как скорость движения приведет к смешиванию цветов в том впечатлении, которое они производят на глаз.

Но более убедительное доказательство состава белого луча дает воссоединение этих цветных лучей и формирование из них луча белого света.

Кэролайн. Если вы сможете разобрать белый луч света на части и собрать его снова, я буду вполне удовлетворена.

Миссис Б. Это можно сделать, направив цветные лучи, разделенные призмой, на линзу, которая соберет их в фокус; и если после такого воссоединения мы обнаружим, что они кажутся белыми, как и до преломления, я надеюсь, вы убедитесь, что белые лучи являются соединением нескольких цветных лучей. Призма P, как вы видите (рис. 5), разделяет луч белого света на семь цветных лучей, а линза L L собирает их в фокус в точке F, где они снова кажутся белыми.

Кэролайн. У вас все получилось идеально: это действительно самый интересный и убедительный эксперимент.

Эмили. Однако, миссис Б., я не могу отделаться от мысли, что в спектре может быть только три основных цвета: красный, желтый и синий; а остальные четыре могут состоять из двух этих цветов, смешанных вместе; ведь в живописи мы обнаруживаем, что при смешивании красного и желтого получается оранжевый; при разных пропорциях красного и синего мы получаем фиолетовый или любой оттенок пурпурного; а желтый и синий образуют зеленый. Теперь вполне естественно предположить, что преломление призмы может быть не настолько совершенным, чтобы полностью разделить цветные лучи света, и что те, которые находятся рядом в порядке преломляемости, могут накладываться друг на друга и при смешивании давать промежуточные цвета: оранжевый, зеленый, фиолетовый и индиго.

Миссис Б. Ваше наблюдение, я полагаю, не совсем неверно, но и не совсем верно. Доктор Волластон, который провел множество экспериментов по преломлению света более точным способом, чем это делалось ранее, пропуская очень узкую линию света через призму, обнаружил, что она образует спектр, состоящий из лучей только четырех цветов; но это были не совсем те, которые вы назвали основными цветами, ибо они состояли из красного, зеленого, синего и фиолетового. Очень узкая желтая линия была видна на границе красного и зеленого, что доктор Волластон приписал наложению краев красного и зеленого света.

Кэролайн. Но красный и зеленый при смешивании не дают желтого?

Миссис Б. Не в живописи; но это может быть так в первичных лучах спектра. Доктор Волластон заметил, что при увеличении ширины отверстия, через которое пропускалась линия света, пространство, занимаемое каждым цветным лучом в спектре, увеличивалось пропорционально тому, как каждая часть вторгалась в соседний цвет и смешивалась с ним; так что появление оранжевого и желтого между красным и зеленым, как он полагает, обусловлено смешением этих двух цветов; а синий смешивается с одной стороны с зеленым, а с другой — с фиолетовым, образуя спектр, как он был первоначально описан Исааком Ньютоном и который я вам только что показала.

Радуга, которая демонстрирует серию цветов, столь аналогичную цветам спектра, образуется в результате преломления солнечных лучей при их прохождении через капли дождя; каждая капля действует как призма, разделяя цветные лучи при прохождении через нее; совокупный эффект бесчисленных капель создает дугу, которую, как вы знаете, можно увидеть только тогда, когда есть и дождь, и солнце.

Эмили. Скажите, миссис Б., разве солнечные лучи нельзя собрать в фокус с помощью линзы так же, как с помощью вогнутого зеркала?

Миссис Б. Тот же эффект концентрации лучей достигается преломлением с помощью линзы, что и отражением от вогнутого зеркала: в первом случае лучи проходят сквозь стекло и сходятся в фокус за ним, во втором — они отражаются от зеркала и собираются в фокус перед ним. Линза, используемая для собирания солнечных лучей, называется зажигательным стеклом. Я уже объясняла вам, каким образом выпуклая линза преломляет лучи и собирает их в фокус (рис. 6, табл. 19); поскольку эти лучи содержат как свет, так и тепло, последнее, как и первый, преломляется; и интенсивный жар, так же как и свет, будет обнаружен в фокальной точке. Солнце сейчас светит очень ярко; если мы направим лучи на эту линзу, вы увидите фокус.

Эмили. О да: точка соединения лучей очень светящаяся. Я подержу кусок бумаги в фокусе и посмотрю, загорится ли он. Световое пятно чрезвычайно яркое, но бумага не горит?

Миссис Б. Попробуйте кусок коричневой бумаги — он, как видите, загорается почти мгновенно.

Кэролайн. Это удивительно; ведь свет казался более интенсивным на белой бумаге, чем на коричневой.

Миссис Б. Линза собирает в фокус равное количество лучей, независимо от того, держите ли вы там белую или коричневую бумагу; но белая бумага кажется более светящейся в фокусе, потому что большинство лучей, вместо того чтобы проникнуть в бумагу, отражаются ею; и именно по этой причине бумага не загорается легко: в то время как коричневая бумага, которая поглощает больше света и тепла, чем отражает, быстро нагревается и загорается.

Кэролайн. Это чрезвычайно любопытно; но почему коричневая бумага должна поглощать больше лучей, чем белая?

Миссис Б. Я далека от того, чтобы дать удовлетворительный ответ на этот вопрос. Мы можем строить лишь предположения на этот счет; предполагается, что склонность поглощать или отражать лучи зависит от расположения мельчайших частиц тела, и что это разнообразие расположения делает одни тела способными отражать один цветной луч и поглощать остальные; в то время как другие тела имеют тенденцию отражать все цвета, а третьи, опять же, поглощать их все.

Эмили. А как вы узнаете, какие цвета тела имеют тенденцию отражать, а какие — поглощать?

Миссис Б. Потому что тело всегда кажется того цвета, который оно отражает; ведь поскольку мы видим только благодаря отраженным лучам, оно может казаться только цвета этих лучей.

Кэролайн. Но мы видим все тела их собственного естественного цвета, миссис Б.; трава и деревья — зелеными; небо — синим; цветы — различных оттенков.

Миссис Б. Верно; но почему трава зеленая? Потому что она поглощает все лучи, кроме зеленых; поэтому именно их трава и деревья отражают в наши глаза, и это заставляет их казаться зелеными. Цветы таким же образом отражают различные цвета, которыми они нам кажутся; роза — красные лучи; фиалка — синие; нарцисс — желтые и т. д.

Кэролайн. Но это постоянные цвета травы и цветов, независимо от того, светят на них солнечные лучи или нет.

Миссис Б. Всякий раз, когда вы видите эти цвета, цветы должны быть освещены каким-то светом; а свет, из какого бы источника он ни исходил, имеет одну и ту же природу; он состоит из различных цветных лучей, которые раскрашивают траву, цветы и каждый цветной объект в природе.

Кэролайн. Но, миссис Б., трава зеленая, а цветы цветные, находятся ли они в темноте или на свету?

Миссис Б. Почему вы так думаете?

Кэролайн. Иначе и быть не может.

Миссис Б. Поистине философское обоснование! Но так как я никогда не видела их в темноте, позвольте мне не согласиться с вашим мнением.

Кэролайн. Какого же цвета, по-вашему, они в темноте?

Миссис Б. Никакого; или черного, что одно и то же. Вы никогда не сможете увидеть объекты без света. Белый свет состоит из лучей, из которых образуются все цвета в природе; поэтому не может быть цвета без света; и хотя вещество является черным или бесцветным в темноте, оно может стать цветным, как только станет видимым. Оно видимым, по сути, становится только благодаря цветным лучам, которые отражает; поэтому мы можем видеть его только тогда, когда оно цветное.

Кэролайн. Все, что вы говорите, кажется очень верным, и я не знаю, что на это возразить; но в то же время это кажется невероятным! Что, миссис Б., мы все в темноте такие же черные, как негры? Вы заставляете меня содрогнуться от этой мысли.

Миссис Б. Вашему тщеславию не стоит тревожиться из-за этой идеи, так как вы можете быть уверены, что вас никогда не увидят в таком состоянии.

Кэролайн. Это, несомненно, некоторое утешение; но какое печальное размышление, что вся природа, которая кажется такой прекрасно разнообразной по цветам, на самом деле является одной однородной массой черноты!

Миссис Б. Становится ли природа менее приятной от того, что она окрашена, а не только освещена лучами света? И являются ли цвета менее красивыми от того, что они являются случайными, а не существенными свойствами тел?

Провидение, по-видимому, украсило природу чарующим разнообразием цветов, которыми мы так восхищаемся, с единственной целью — украсить сцену и сделать ее источником чувственного удовлетворения: это орнамент, который украшает природу всякий раз, когда мы созерцаем ее. Какая причина сожалеть о том, что она не носит его, когда она невидима?

Эмили. Признаюсь, миссис Б., что у меня были сомнения, как и у Кэролайн, хотя она избавила меня от труда выражать их: но мне только что пришел в голову эксперимент, который, если он удастся, я уверена, удовлетворит нас обеих. Несомненно, мы не можем видеть тела в темноте, чтобы узнать, имеют ли они тогда какой-либо цвет. Но мы можем поместить цветное тело в луч света, преломленный призмой; и если ваша теория верна, тело, какого бы цвета оно ни было на самом деле, должно казаться цвета того луча, в который оно помещено; ибо, поскольку оно не получает других цветных лучей, оно не может отражать никакие другие.

Кэролайн. О! Это отличная мысль, Эмили; вы готовы пройти проверку, миссис Б.?

Миссис Б. Я согласна: но мы должны затемнить комнату и допустить только тот луч, который должен быть преломлен; иначе белые лучи будут отражаться на исследуемое тело из разных частей комнаты. С чем вы хотите провести эксперимент?

Кэролайн. С этой розой: посмотрите на нее, миссис Б., и скажите, возможно ли лишить ее прекрасного цвета?

Миссис Б. Мы увидим. Я сначала подвергаю ее воздействию красных лучей, и цветок кажется еще более блестящим; но посмотрите на зеленые листья...

Кэролайн. Они кажутся ни красными, ни зелеными; а тускло-коричневыми с красноватым отливом?

Миссис Б. Они не могут казаться зелеными, потому что у них нет зеленых лучей для отражения; они также не красные, потому что зеленые тела поглощают большинство красных лучей. Но хотя тела из-за расположения своих частиц имеют тенденцию поглощать одни лучи и отражать другие, все же не естественно предполагать, что тела настолько идеально однородны в своем расположении, чтобы отражать только чистые лучи одного цвета и полностью поглощать остальные; напротив, обнаружено, что тело отражает в большом количестве лучи, которые определяют его цвет, а остальные — в большей или меньшей степени, пропорционально тому, насколько они ближе или дальше от его собственного цвета в порядке преломляемости. Зеленые листья розы, следовательно, будут отражать немного красных лучей, которые, смешиваясь с их естественной чернотой, придают им этот коричневый оттенок: если бы они не отражали ни одного красного луча, они казались бы совершенно черными. Теперь я подержу розу в синих лучах...

Кэролайн. О, Эмили, миссис Б. права! Посмотрите на розу: она больше не красная, а тускло-синего цвета.

Эмили. Это самое удивительное из всего, что мы до сих пор узнали. Но, миссис Б., в чем причина того, что зеленые листья более ярко-синие, чем роза?

Миссис Б. Зеленые листья отражают как синие, так и желтые лучи, которые создают зеленый цвет. Они сейчас находятся в цветном луче, который имеют тенденцию отражать; поэтому они отражают больше синих лучей, чем роза (которая естественным образом поглощает этот цвет), и, конечно, будут казаться более ярко-синими.

Эмили. Однако при прохождении розы через разные цвета спектра цветок воспринимает их легче, чем листья.

Миссис Б. Потому что цветок более бледного оттенка. Тела, отражающие все лучи, — белые; те, которые поглощают их все, — черные: между этими крайностями тела кажутся светлее или темнее пропорционально количеству лучей, которые они отражают или поглощают. Эта роза бледно-красная; она ближе к белому, чем к черному, и поэтому отражает лучи более обильно, чем поглощает их.

Эмили. Но если роза имеет такую сильную тенденцию отражать лучи, я бы вообразила, что она должна быть глубокого красного цвета.

Миссис Б. Я хочу сказать, что она имеет общую тенденцию отражать лучи. Бледно окрашенные тела отражают все цветные лучи до определенной степени, их бледность — это приближение к белизне: но они отражают один цвет больше, чем остальные; это преобладает над белым и определяет цвет тела. Таким образом, поскольку тела бледного цвета в некоторой степени отражают все лучи света, при прохождении через различные цвета спектра они будут отражать их все с достаточной яркостью; но будут казаться наиболее яркими в луче своего естественного цвета. Зеленые листья, напротив, темного цвета, имеющие большее сходство с черным, чем с белым; поэтому они имеют большую тенденцию поглощать, чем отражать лучи; и отражая очень мало каких-либо лучей, кроме синих и желтых, они будут казаться тусклыми при прохождении через другие цвета спектра.

Кэролайн. Они должны, однако, отражать большое количество зеленых лучей, чтобы создать такой глубокий цвет.

Миссис Б. Глубина или темнота цвета происходит скорее от недостатка, чем от избытка отраженных лучей. Помните, что если бы тела не отражали никаких лучей, они были бы черными; и если тело отражает лишь несколько зеленых лучей, оно будет казаться темно-зеленым; именно яркость и интенсивность цвета показывают, что отражается большое количество лучей.

Эмили. Белое тело, следовательно, которое отражает все лучи, будет казаться одинаково ярким во всех цветах спектра.

Миссис Б. Конечно. И это легко доказать, пропустив лист белой бумаги через лучи спектра.

Белый цвет, как вы понимаете, получается в результате того, что тело отражает все падающие на него лучи; черный — когда они все поглощаются; а цвет возникает из-за того, что тело обладает способностью разлагать солнечный луч, поглощая одни части и отражая другие.

Кэролайн. В чем причина того, что предметы, которые являются синими, часто кажутся зелеными при свете свечи?

Миссис Б. Свет свечи не такой чистый белый, как свет солнца: он имеет желтоватый оттенок, и при преломлении призмой преобладают желтые лучи; а синие тела отражают часть желтых лучей, поскольку они находятся рядом с синими в порядке преломляемости; избыток желтых лучей, который поставляется свечой, придает синим телам зеленоватый оттенок.

Кэролайн. Свет свечи должен тогда придавать всем телам желтоватый оттенок из-за избытка желтых лучей; и все же это обычное замечание, что люди с болезненным цветом лица кажутся более светлыми или белыми при свете свечи.

Миссис Б. Желтый оттенок их лица не так бросается в глаза, когда все окружающие объекты имеют желтый оттенок.

Эмили. Скажите, почему солнце кажется красным сквозь туман?

Plate xxi.

Миссис Б. Предполагается, что это происходит из-за того, что лучи, которые наиболее преломляемы, также наиболее легко отражаются: при прохождении через атмосферу, насыщенную влагой, как в туманную погоду, а также утром и вечером, когда преобладают дымки, фиолетовые, индиго, синие и зеленые лучи отражаются частицами, которые нагружают воздух; в то время как желтые, оранжевые и красные лучи, будучи менее восприимчивыми к отражению, проходят дальше и достигают глаза.

Кэролайн. И скажите, почему небо синего цвета?

Миссис Б. Вы должны скорее сказать: атмосфера; ибо небо — это очень расплывчатый термин, значение которого было бы трудно определить философски.

Кэролайн. Но цвет атмосферы должен быть белым, так как все лучи проходят через нее на пути к Земле.

Миссис Б. Не забывайте, что прямые лучи света, которые проходят от Солнца к Земле, не попадают нам в глаза, за исключением случаев, когда мы смотрим на это светило и таким образом перехватываем их; в этом случае, вы знаете, солнце кажется белым. Атмосфера — это прозрачная среда, через которую солнечные лучи свободно проходят к Земле; но частицы, из которых она состоит, также отражают лучи света, и кажется, что они обладают свойством отражать синие лучи наиболее обильно: свет, следовательно, который отражается обратно в атмосферу с поверхности Земли, падает на эти частицы воздуха, и синие лучи возвращаются путем отражения: это отражение происходит во всех возможных направлениях; так что всякий раз, когда мы смотрим на атмосферу, некоторые из этих лучей попадают нам в глаза; отсюда мы видим воздух синего цвета. Если бы атмосфера не отражала никаких лучей, хотя объекты на поверхности Земли были бы освещены, небо казалось бы совершенно черным.

Кэролайн. О, как печально это было бы; и как вредно для зрения — постоянно смотреть на яркие объекты на фоне черного неба. Но в чем причина того, что тела часто меняют свой цвет; как листья, которые увядают осенью, или пятно чернил, которое оставляет ржавое пятно на белье?

Миссис Б. Это происходит из-за некоторого химического изменения, которое происходит в расположении составных частей; в результате чего они теряют свою тенденцию отражать определенные цвета и приобретают способность отражать другие. Увядший лист, таким образом, больше не отражает синие лучи; поэтому он кажется желтым или имеет слабую тенденцию отражать несколько лучей, которые создают тускло-коричневый цвет.

Чернильное пятно на белье сначала поглощает все лучи; но под действием мыла или какого-то другого агента оно претерпевает химическое изменение, и пятно частично восстанавливает свою тенденцию отражать цвета, но с предпочтением отражать желтые лучи, и таков цвет ржавчины.

Эмили. Тела, значит, далеко не того цвета, который они, кажется, имеют, а того цвета, к которому они питают наибольшее отвращение, с которым они не хотят соединяться, но отвергают и прогоняют от себя.

Миссис Б. Это, безусловно, так; хотя я едва осмеливаюсь выдвинуть такое мнение, пока Кэролайн созерцает свою прекрасную розу.

Кэролайн. Моя бедная роза! Вы не удовлетворились тем, что лишили ее цвета, но даже заставили ее питать к нему отвращение; и я не в силах вам противоречить.

Эмили. Поскольку темные тела поглощают больше солнечных лучей, чем светлые, первые должны быстрее нагреваться, если их подвергнуть воздействию солнца?

Миссис Б. И опыт показывает, что это так. Вы никогда не замечали, что черное платье теплее белого?

Эмили. Да, а белое — более ослепительное: черное нагревается, поглощая лучи, белое ослепляет, отражая их.

Кэролайн. И это была причина, по которой коричневая бумага сгорела в фокусе линзы, в то время как белая бумага демонстрировала самое светящееся пятно, но не загорелась.

Миссис Б. Это было так. Теперь самое время закончить наш урок. На нашей следующей встрече я дам вам описание глаза.

Вопросы

1.(Pg. 179) What is meant by the refraction of light?

2.(Pg. 179) What is believed to be the cause of refraction?

3.(Pg. 180) How is a ray refracted in passing obliquely from air into water?

4.(Pg. 180) How is this refraction explained in fig. 1, plate 19?

5.(Pg. 180) What is fig. 2 intended to explain?

6.(Pg. 180) What is the rule respecting refraction, by different mediums?

7.(Pg. 181) What is meant by the perpendicular?

8.(Pg. 181) How does fig. 3, plate 19, elucidate the law of refraction?

9.(Pg. 181) What will be the effect on the apparent situation of the flower?

10.(Pg. 181) What effect has refraction upon the apparent depth of a stream of water?

11.(Pg. 182) How does the atmosphere refract the rays of the sun, as represented, fig. 4?

12.(Pg. 182) Why have we the rays of the sun always refracted?

13.(Pg. 182) What length of time is required for light to travel from the sun, to the earth?

14.(Pg. 182) What effect has this upon his apparent place?

15.(Pg. 182) How is the length of the day affected by refraction?

16.(Pg. 183) How are rays refracted, which fall obliquely upon a flat pane of glass, (fig. 5, plate 19?)

17.(Pg. 183) What is the reason that objects are distorted, when seen through common window glass?

18.(Pg. 184) What is meant by a lens?

19.(Pg. 184) What are the five kinds called, represented at fig. 1, plate 20?

20.(Pg. 184) What is meant by the axis of a lens?

21.(Pg. 184) How are parallel rays, refracted by the double convex lens, fig. 6, plate 19?

22.(Pg. 184) What is meant by the focus of a lens?

23.(Pg. 184) What is the focal distance of parallel rays, from a double convex lens?

24.(Pg. 184) How are the rays refracted by a concave lens, fig. 7, plate 19?

25.(Pg. 185) What is the effect of one plane side in a lens?

26.(Pg. 185) How is the focus of the plano-convex lens situated, fig. 2, plate 20?

27.(Pg. 185) How does a convex lens magnify objects, fig. 6, plate 19?

28.(Pg. 185) What is the article denominated which is represented at fig. 3, plate 20?

29.(Pg. 185) How will a ray be refracted, which enters on one side of the prism, in the direction A B?

30.(Pg. 185) What effect is produced by this refraction, as represented in fig. 4, plate 20?

31.(Pg. 186) Of what are the rays of white light said to be composed?

32.(Pg. 186) What colours are produced?

33.(Pg. 186) By what property, in light, does refraction enable us to separate these different rays?

34.(Pg. 187) What experiment may be performed with a piece of card, so as to exemplify the compound nature of light?

35.(Pg. 187) How can the same be shown by a lens, fig. 5. plate 20?

36.(Pg. 187) Is it certain that there are seven primitive colours in the spectrum?

37.(Pg. 188) How is the rainbow produced, and what is necessary to its production?

38.(Pg. 188) How are the solar rays affected by a convex lens?

39.(Pg. 188) Why is such a lens, called a burning glass?

40.(Pg. 188) Why are bodies of a dark colour, more readily inflamed, than those which are white?

41.(Pg. 189) What is believed to be the reason, why some bodies absorb more rays than others?

42.(Pg. 189) What determines the colour of any particular body?

43.(Pg. 189) What exemplifications are given?

44.(Pg. 189) By what reasoning is it proved, that bodies do not retain their colours in the dark?

45.(Pg. 190) What proof of the truth of this theory of colours, may be afforded by the prism?

46.(Pg. 191) Why will green leaves, when exposed to the red ray, appear of a dingy brown?

47.(Pg. 191) Bodies, in general, when placed in a ray differing in colour from their own, appear of a mixed hue, what causes this?

48.(Pg. 191) Why will bodies of a pale, or light hue, most perfectly, assume the different colours of the spectrum?

49.(Pg. 192) Upon what property in a body, does the darkness of its colour depend?

50.(Pg. 192) Why do some bodies appear white, others black, and others of different colours?

51.(Pg. 192) From what cause do blue articles appear green, by candle-light?

52.(Pg. 193) What is believed to be the cause, of the red appearance of the sun, through a fog, or misty atmosphere?

53.(Pg. 193) From what is the blue colour of the sky, thought to arise?

54.(Pg. 193) What would be the colour of the sky, did not the atmosphere reflect light?

55.(Pg. 193) From what cause do some bodies change their colour, as leaves formerly green, become brown, and ink, yellow?

56.(Pg. 194) Why is a black dress, warmer in the sunshine, than a white one of the same texture?

БЕСЕДА XVII. О СТРОЕНИИ ГЛАЗА И ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРАХ.

DESCRIPTION OF THE EYE. OF THE IMAGE ON THE RETINA. REFRACTION BY THE HUMOURS OF THE EYE. OF THE USE OF SPECTACLES. OF THE SINGLE MICROSCOPE. OF THE DOUBLE MICROSCOPE. OF THE SOLAR MICROSCOPE. MAGIC LANTHORN. REFRACTING TELESCOPE. REFLECTING TELESCOPE.

МИССИС Б.

Тело глаза имеет сферическую форму: (рис. 1, табл. 21) оно имеет две перепончатые оболочки, или покрытия; внешняя, a a a, называется склерой, она обычно известна под названием белка глаза; она имеет выступ в той части глаза, которая открыта для обзора, b b, которая называется прозрачной роговицей, потому что при высыхании она имеет почти консистенцию очень тонкого рога и достаточно прозрачна для того, чтобы свет мог свободно проходить сквозь нее.

Вторая оболочка, которая выстилает роговицу и обволакивает глаз, называется сосудистой оболочкой, c c c; она имеет отверстие спереди, прямо под роговицей, которое образует зрачок, или зрение глаза, d d, через которое лучи света проходят в глаз. Зрачок окружен цветной каймой, называемой радужной оболочкой, e e, которая благодаря своему мышечному движению всегда сохраняет зрачок круглой формы, расширяется ли он в темноте или сокращается под воздействием сильного света. Вы лучше поймете это, изучив рис. 2.

Эмили. Я не знала, что зрачок способен изменять свои размеры.

Миссис Б. Устройство глаза настолько восхитительно, что он способен адаптироваться, в большей или меньшей степени, к обстоятельствам, в которых находится. При слабом свете зрачок расширяется, чтобы принять дополнительное количество лучей, а при сильном свете он сокращается, чтобы предотвратить повреждение зрительного нерва интенсивностью света. Посмотрите на глаза Эмили, когда она сидит, глядя в сторону окон: зрачки кажутся очень маленькими, а радужка — большой. Теперь, Эмили, отвернитесь от света и закройте глаза рукой, чтобы полностью исключить его на несколько мгновений.

Кэролайн. Как сильно расширились теперь зрачки ее глаз, а радужная оболочка уменьшилась! В этом, несомненно, кроется причина, почему глазам больно, когда они внезапно переходят из темноты на яркий свет; ведь зрачок расширен, и в него устремляется множество лучей, прежде чем он успевает сократиться.

Эмили. А когда мы переходим из яркого света в полумрак, нам поначалу кажется, что мы в полной темноте; ведь в сокращенный зрачок не может проникнуть достаточное количество лучей, чтобы мы могли различать предметы: но через несколько минут он расширяется, и мы ясно видим объекты, которые прежде были невидимы.

Миссис Б. Именно так. Сосудистая оболочка (c c) пропитана черным пигментом, который служит для поглощения всех лучей, отражающихся нерегулярно, и превращает глазное яблоко в более совершенную камеру-обскуру. Когда зрачок расширен до предела, он способен пропускать в десять раз больше света, чем в состоянии наибольшего сокращения. У кошек и животных, про которых говорят, что они видят в темноте, способность зрачка к расширению и сокращению еще больше; подсчитано, что зрачки их глаз могут пропускать в сто раз больше света в один момент, чем в другой.

Внутри этих оболочек глазного яблока содержатся три прозрачных вещества, называемых влагами. Первая занимает пространство непосредственно за роговицей и называется водянистой влагой (f f) из-за своей текучести и сходства с водой. За ней расположен хрусталик (g g), названный так из-за своей чистоты и прозрачности: он имеет форму линзы и преломляет световые лучи с большей степенью совершенства, чем любая линза, созданная искусственно: он прикреплен двумя мышцами (m m) к каждой стороне сосудистой оболочки. Задняя часть глаза, между хрусталиком и сетчаткой, заполнена стекловидным телом (h h), которое получило свое название из-за сходства, которое, как полагают, оно имеет со стеклом или остекленевшими веществами.

Plate xxii.

Перепончатые оболочки глаза предназначены главным образом для защиты сетчатки (i i), которая является, безусловно, самой важной частью глаза, поскольку именно она воспринимает впечатление от видимых объектов и передает его в сознание. Сетчатка образована расширением зрительного нерва и имеет совершеннейший белый цвет: этот нерв отходит от мозга, входит в глаз в точке (n), со стороны носа, и тонко распределяется по внутренней поверхности сосудистой оболочки.

Световые лучи, входящие в глаз через зрачок, преломляются различными влагами при прохождении сквозь них и соединяются в фокусе на сетчатке.

Кэролайн. Я не понимаю назначения этих преломляющих влаг: изображение предметов в камере-обскуре получалось и без такой помощи.

Миссис Б. Это верно; но изображение становилось гораздо более четким и ясным, когда мы увеличивали отверстие камеры-обскуры и принимали лучи внутрь через линзу.

Я говорила вам, что лучи исходят от тел во всех возможных направлениях. Поэтому мы должны рассматривать каждую часть объекта, посылающую лучи в наши глаза, как точку, из которой лучи расходятся, как из центра.

Эмили. Эти расходящиеся лучи, исходящие из одной точки, если я правильно помню, вы называли пучком лучей?

Миссис Б. Да. Теперь, расходящиеся лучи при входе в зрачок не пересекаются; однако зрачок достаточно велик, чтобы пропустить небольшой пучок из них; и если бы они не преломлялись в фокус влагами, то продолжали бы расходиться после прохождения зрачка, падали бы рассеянными на сетчатку, и таким образом изображение одной точки расширилось бы на большую часть сетчатки. Расходящиеся лучи от каждой другой точки объекта распространились бы на аналогичное пространство, накладывались бы друг на друга и смешивались с первыми; так что четкое изображение не могло бы сформироваться, и представление на сетчатке было бы неясным как по форме, так и по цвету. Рис. 3 представляет два пучка лучей, исходящих из двух точек дерева A B и входящих в зрачок C, преломляемых хрусталиком D и образующих на сетчатке в точках a b четкие изображения тех мест, из которых они исходят. Рис. 4 отличается от предыдущего лишь отсутствием линзы; вследствие чего пучки лучей не преломляются в фокус, и на сетчатке не образуется четкого изображения. Я изобразила только лучи, исходящие из двух точек объекта, и различила два пучка на рис. 4, обозначив один из них пунктирными линиями: наложение этих двух пучков лучей на сетчатке позволит вам составить представление о путанице, которая возникла бы, если бы тысячи и миллионы точек в один и тот же момент изливали свои расходящиеся лучи на сетчатку.

Эмили. Верно; но я все еще не совсем понимаю, как преломляющие влаги исправляют это несовершенство.

Миссис Б. Преломление этих различных влаг собирает весь пучок лучей, исходящих из любой одной точки объекта, в соответствующую точку на сетчатке, и таким образом изображение становится четким и ясным. Если вы представите себе на рис. 3, что каждая точка дерева испускает пучок лучей, подобный тем, что исходят из A B, то каждая часть дерева будет так же точно представлена на сетчатке, как и точки a b.

Эмили. Как восхитительно, как удивительно это устроено!

Кэролайн. Но поскольку глаз абсолютно нуждается в преломляющих влагах для формирования четкого изображения на сетчатке, почему такое же преломление не является столь же необходимым для изображений, формируемых в камере-обскуре?

Миссис Б. Оно необходимо; за исключением того, что отверстие, через которое мы принимаем лучи в камеру-обскуру, чрезвычайно мало; так что лишь очень немногие из лучей, расходящихся из точки, проникают внутрь; но когда мы увеличили отверстие и снабдили его линзой, вы обнаружили, что пейзаж стал отображаться более совершенно.

Кэролайн. Я помню, каким неясным и размытым было изображение, когда вы увеличили отверстие, не вставив линзу.

Миссис Б. Таким же, или очень похожим, было бы изображение на сетчатке без помощи преломляющих влаг.

Теперь вы сможете понять природу того дефекта зрения, который возникает из-за слишком выпуклых глаз. В таких случаях хрусталик D (рис. 5), будучи чрезвычайно выпуклым, преломляет лучи слишком сильно и собирает пучок, исходящий от объекта A B, в фокус F, прежде чем они достигнут сетчатки. Из этого фокуса лучи продолжают расходиться и, следовательно, образуют очень неясное изображение на сетчатке в точках a b. Это дефект у близоруких людей.

Эмили. Я понимаю это совершенно. Но почему этот дефект исправляется приближением объекта к глазу, как мы видим на примере близоруких людей?

Миссис Б. Чем ближе вы подносите объект к глазу, тем более расходящимися лучи падают на хрусталик, и, следовательно, они не так быстро сходятся в фокус: этот фокус, таким образом, либо попадает на сетчатку, либо, по крайней мере, приближается к ней, и объект становится пропорционально более четким, как на рис. 6.

Эмили. Значит, чем ближе вы подносите объект к линзе, тем дальше изображение отодвигается за нее.

Миссис Б. Безусловно. Но у близоруких людей есть и другое средство для объектов, которые они не могут приблизить к глазам; это использование вогнутой линзы C D (рис. 1, табл. 22) перед глазом, чтобы увеличить расхождение лучей. Эффект вогнутой линзы, как вы знаете, прямо противоположен эффекту выпуклой: она делает параллельные лучи расходящимися, а те, что уже расходятся, — еще более расходящимися. Таким образом, с помощью таких очков лучи от удаленного объекта падают на зрачок такими же расходящимися, как лучи от менее удаленного объекта; и у близоруких людей они отодвигают изображение удаленного объекта назад, до самой сетчатки.

Кэролайн. Это действительно превосходное изобретение.

Миссис Б. А скажите мне, какое средство вы бы предложили для людей, имеющих противоположный дефект зрения; то есть для дальнозорких, у которых хрусталик, будучи слишком плоским, не преломляет лучи в достаточной степени, так что они достигают сетчатки, прежде чем сойдутся в точку?

Кэролайн. Я полагаю, что для этого дефекта должно применяться противоположное средство; то есть выпуклая линза L M (рис. 2), чтобы восполнить недостаток выпуклости хрусталика O P. Ведь выпуклая линза сближала бы лучи, так что они падали бы на хрусталик менее расходящимися или параллельными; и, будучи быстрее собранными в фокус, они попадали бы на сетчатку.

Миссис Б. Очень хорошо, Кэролайн. Вот почему пожилые люди, влаги глаз которых ослабли с возрастом, вынуждены использовать выпуклые очки. А когда они лишены этого средства, они держат объект на расстоянии от глаз, как на рис. 3, чтобы сместить фокус вперед.

Кэролайн. Я часто удивлялась, когда мой дедушка читает без очков, видя, как он держит книгу на значительном расстоянии от глаз. Но теперь я понимаю причину; чем дальше объект от хрусталика, тем ближе к нему будет сформировано изображение.

Эмили. Я очень хорошо понимаю природу этих двух противоположных дефектов; но я не могу теперь представить, как вообще зрение может быть совершенным: ведь если хрусталик имеет надлежащую степень выпуклости, чтобы собрать изображение удаленных объектов в фокус на сетчатке, он не будет четко отображать близкие объекты; и если, наоборот, он приспособлен для получения четкого изображения близких объектов, он даст очень несовершенное изображение удаленных объектов.

Миссис Б. Ваше наблюдение очень верно, Эмили; и правда, что каждый человек был бы подвержен одному из этих двух дефектов, если бы мы не имели возможности приспосабливать глаз к расстоянию до объекта; считается, что это достигается благодаря нашему управлению хрусталиком, позволяющему приближать его к объекту или отодвигать от него, по мере необходимости, с помощью двух мышц, к которым прикреплен хрусталик; так что фокус лучей постоянно попадает на сетчатку, и изображение получается одинаково четким как для удаленных объектов, так и для тех, что находятся близко.

Кэролайн. В глазах рыб, которые являются единственными глазами, которые я когда-либо видела отдельно от головы, роговица не выступает в той части глаза, которая открыта для обозрения.

Миссис Б. Роговица глаза рыбы не более выпукла, чем остальная часть глазного яблока; но чтобы восполнить этот недостаток, их хрусталик имеет сферическую форму и преломляет лучи настолько сильно, что ему не требуется помощь роговицы, чтобы собрать их в фокус на сетчатке.

Эмили. Скажите, в чем причина того, что мы не можем видеть объект четко, если поместим его очень близко к глазу?

Миссис Б. Потому что лучи падают на хрусталик слишком расходящимися, чтобы преломиться в фокус на сетчатке; поэтому путаница, возникающая при рассматривании объекта слишком близко к глазу, подобна той, что происходит из-за уплощенного хрусталика; лучи достигают сетчатки, прежде чем они соберутся в фокус (рис. 4). Если бы не это несовершенство, мы могли бы видеть и различать части объектов, которые из-за своей миниатюрности сейчас невидимы для нас; ибо, если бы мы могли поместить их очень близко к глазу, изображение на сетчатке было бы настолько увеличено, что сделало бы их видимыми.

Эмили. А нельзя ли придумать какое-нибудь приспособление, чтобы направлять лучи от объектов, рассматриваемых вблизи глаза, так, чтобы они преломлялись в фокус на сетчатке?

Миссис Б. Для этой цели сконструирован микроскоп. Простой микроскоп (рис. 5) состоит просто из выпуклой линзы, обычно называемой увеличительным стеклом; в фокусе которой помещается объект и через которую его рассматривают: таким образом, вы можете поднести глаз очень близко к объекту, ибо линза A B, уменьшая расхождение лучей перед тем, как они войдут в зрачок C, заставляет их падать параллельно на хрусталик D, которым они преломляются в фокус на сетчатке в точке R R.

Эмили. Это восхитительное изобретение, и нет ничего проще; ведь линза увеличивает объект, просто позволяя нам поднести его ближе к глазу.

Plate xxiii.

Миссис Б. Поэтому те линзы, которые имеют самый короткий фокус, будут увеличивать объект сильнее всего, потому что они позволяют нам поместить его ближе всего к глазу.

Эмили. Но линза, имеющая самый короткий фокус, наиболее выпуклая; и выпуклость линзы помешает глазу приблизиться очень близко к объекту.

Миссис Б. Это исправляется путем изготовления линзы чрезвычайно малого размера: тогда она может быть сферической, не занимая много места, и таким образом объединить преимущества короткого фокуса и возможности приближения глаза к объекту.

Существует способ увеличения объектов без использования линзы: если вы посмотрите через отверстие не больше булавочной головки, вы можете поместить крошечный объект близко к глазу, и он будет четким и значительно увеличенным. Этот кусочек жести был проколот для этой цели; поместите его близко к глазу, а этот мелкий шрифт — перед ним.