Джеймс Р. Грегг - Опыты со зрением в школе и дома

стрелки на одно
деление свет успевает более чем семь раз обежать во­
круг Земли. Такова скорость света в воздухе. Прозрач­
ные вещества плотнее воздуха (стекло, вода) замедля­
ют свет. В 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 некото­
рым углом к ней, меняет свое направление, когда он
входит в стекло, так как здесь скорость света умень­
7

шается. Выходя из стекла, луч снова меняет направ­
ление, скорость света опять возрастает.
На схеме 1 показано, как стеклянная пластина с
параллельными поверхностями смещает луч света.
Падающий на нее луч X отклоняется в пластине к
нормали N \ N то есть к линии, перпендикулярной по­
верхности пластины. Выходя из стекла, луч снова от­
клоняется на такой же уюл, но на этот раз от нор­
мали Л/3Л/4. Линия ХХ\ параллельна линии выходя­
щего луча У1У2: луч сместился, но направление его
осталось прежним.
Поверхности призмы преломляют, как плоские
стеклянные поверхности, но расположены они не па­
раллельно друг другу, а под углом. Падающий луч от­
клоняется в призме к нормали N\N2 на некоторый
угол, поскольку в стекле скорость света уменьшается;
луч, выходящий из призмы, отклоняется от нормали
jV3/V4 на такой же угол, но эти нормали не параллель­
ны друг другу; в результате призма меняет направле­
ние проходящих через нее лучей.
С любым лучом, проходящим через линзу, происхо­
дит 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 вхо­
дит в линзу и выходит из нее не совсем под тем же уг­
лом, что соседний, то есть преломляется не так, как ос­
тальные.
Нарисуйте собирательную и рассеивающую линзы.
Проверьте, хорошо ли вы разобрались в том, как со­
бирательная линза фокусирует свет, и поняли ли, как
рассеивающая линза развертывает пучок света (кажет­
ся, будто лучи, составляющие его, выходят из одной
фокусной точки).
Насколько меняет стекло направление света, зави­
сит, 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 фокусиро­
вать.
Рассмотрите внимательно обыкновенную лупу. Это
самая простая из линз. Обычно изогнуты обе ее по8

Стеклянная
пластика

Схема

I.

верхности. На изогнутую поверхность параллельные
лучи света падают не под прямым углом 1. Обратите
внимание, что в центре лупа толще, чем по краям. Это
собирательная линза. Выходящие из нее лучи собира­
ются в пучок, конвергируют. О лупе говорят, что она
собирает лучи в фокус. Любая линза с таким действи­
ем (ее называют также выпуклой) увеличивает рас­
сматриваемые сквозь нее предметы.
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 меня­
ют направление. Это призмы.
Призма — брусок стекла в форме клина. Лучи све­
та, падающие под углом к одной из поверхностей приз­
мы, не фокусируются, а отклоняются в одном направ­
лении. Но, 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 состав­
ляющие, каждая из которых имеет иную длину волны,
свой цвет. Этим же свойством в малой степени облада­
ют почти все линзы. Свет замедляется в стекле тем
сильнее, чем меньше длина его волны. Именно поэто­
му красный свет отклоняется призмой меньше, чем, на­
пример, голубой.
Это основные типы прозрачных стекол, преломля­
ющих свет. Сложные оптические системы, включая оп­
тику глаза, представляют собой различные комбинации
трех простых типов линз. Очки, телескопы, --">