Бачи Алекс. Часть 7. Свет и Цвет (Куэм)

Следующим важным этапом рассуждения станет привычное буквально для всех понятие - Свет. Казалось бы, что можно сказать нового о явлении, которое за многие столетия должно быть изучено вдоль и поперёк? Увы, мы успешно используем свет в повседневной жизни, до сих пор не имея однозначного ответа на вопрос:

Что это такое - частица, волна или излучение?

Поскольку при объяснении тех или иных эффектов, впрямую связанных со светом, современная наука руководствуется сразу несколькими теориями, так или иначе подходящими под каждый конкретный случай, нет никаких причин отказываться от рассмотрения этого физического явления под каким-то иным углом зрения. Как и прежде, в основе рассуждения сугубо механический подход, целиком основанный на материальности всех взаимодействующих объектов, независимо от их размеров.

Начнём, пожалуй...

Свет

Формулировка из учебника весьма лаконична:

Свет - электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим зрением.

Следует заметить, что информативность данного определения оставляет желать лучшего. Тем не менее, его можно использовать в качестве отправной точки для дальнейших рассуждений.

С тем, что собой представляет электромагнитное поле, мы в общих чертах разобрались, пришло время понять, что физика понимает под электромагнитным излучением. Смотрим:

Электромагнитное излучение - распространяющееся в пространстве возмущение электромагнитного поля.

Далее следует очень важное дополнение:

Среди электромагнитных полей, порождённых электрическими зарядами и их движением, к излучению относят ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников - движущихся зарядов.

Попробуем систематизировать информацию, приведённую в учебнике физики, чтобы понять действительные мысли автора, его писавшего.

Итак:

Электромагнитное поле возникает благодаря существующему где-то неподалёку электрическому заряду. С этим утверждением согласимся, ведь Заряд и Электромагнитное поле неразделимы, поскольку являются двумя неотъемлемыми друг от друга объектами - материальным (сам заряд) и физическим (поле, Источником которого он является). С движением заряда и поля в пространстве тоже спорить не станем, поскольку поле имеет возможность передвигаться, но только в паре со своим источником. А вот дальше начинаются вопросы:

Что такое переменное электромагнитное поле?

Каким образом оно может распространяться наиболее далеко от своего источника?

Что такое - возмущение электромагнитного поля?

Ранее по тексту мы разобрались, чем отличается переменный ток от постоянного. Но это было вынужденной мерой, поскольку в обычной практике мы пользуемся тем и другим, поэтому такого рода знание просто необходимо. Но с переменным полем учёные явно перестарались, поскольку даже понятию поля не смогли дать физического объяснения, свалив всё на математику, которой действительно без разницы что описывать. К тому же, в реальном мире кроме электромагнитного поля никаких других обнаружить пока не удалось - ни магнитного, ни электрического ни гравитационного.

Распространение поля на какое-то значительное расстояние от источника - тоже вольное допущение, поскольку существует закон обратных квадратов, который чётко определяет степень напряжённости поля по мере удаления от источника как обратно квадратичную прогрессию. То есть, чем дальше от Источника, тем слабее поле. Соответственно, ни о каких расстояниях, называемых "наиболее далёкими" речи не идёт. В отличие от Излучения, поле существует только в непосредственной близости от своего Источника и по мере удаления его напряжённость падает по вполне объективной причине.

Выше по тексту мы сравнивали электромагнитное поле с пчелиным роем, где элементы "младшего" масштабного уровня водят хоровод вокруг источника энергии - заряда либо ядра атома, создавая вокруг него весьма активную подвижную среду, которая охотно вступает в "условно дистанционное" взаимодействие с им подобными физическими объектами - полями, молекулами и атомами. Но сам механизм "возмущения электромагнитного поля" желательно представить в каком-то наглядном варианте, чтобы не только автор учебника, но и благодарные читатели могли понять, что он имел в виду.

Раз нет ни того ни другого, вопрос о существовании "переменных полей" и степени их "возмущённости" оставим, как требующий дополнительного разъяснения авторов подобного рода утверждений.

По совокупности представленных выше аргументов, попытаемся ответить на вопрос:

Что такое свет?

Вне всякого сомнения - это поток (излучение) высокоэнергетических частиц, обладающих собственным электромагнитным полем. Поскольку в природе имеется лишь один материальный объект, отвечающий необходимым требованиям - Заряд - то на роль Источника Света он вполне подойдёт.

Согласно одной из ныне действующих теорий, переносчиком света является фотон - элементарная частица, не имеющая массы покоя. С некоторой долей условности любой заряд также можно считать объектом неопределённой массы, поскольку это система элементов, пребывающих в постоянном движении. Такой объект не имеет определённой плотности и объёма, а значит, стандартные меры массы для него не подходят. В случае выражения массы заряда через количественный состав его элементов возникает другая проблема, их необходимо посчитать, что также является невыполнимой задачей в силу отсутствия необходимого инструментария. Соответственно, световой заряд - это материальный объект, масса которого по тем или иным причинам неопределима. Таким образом, путём несложных логических построений мы выявили некое родство, а возможно, и тождественность таких понятий как - световой заряд и фотон.

Нелишне напомнить также, что разницы в строении между световым зарядом и электрическим нет, отличие лишь в их размерах. Чтобы далее не путать свет, тепло и электричество, предлагается такая формулировка:

Свет - направленный поток зарядов, имеющих размер, доступный для регистрации оптическими приборами, в том числе и органами зрения.

Нетрудно догадаться, каковы будут формулировки для электрического заряда и теплового. Конечно, их принципиальная разница лишь в физических размерах, а значит, для регистрации таких потоков будут использоваться уже другие инструменты и органы чувств. Но, вернёмся к основной теме данного размышления - свету.

Если отдельный заряд достаточно мал для того, чтобы его детально рассмотреть, то плотный поток, состоящий из таких объектов, уже хорошо заметен даже без применения каких-то специальных инструментов. Поскольку светом мы называем поток реально существующих материальных объектов, то его способность к выполнению какой-либо механической работы также под сомнение не ставится. Ближайшая природная аналогия свету - ветер, ведь молекулу газа столь же сложно обнаружить даже самым чувствительным прибором, но в общем потоке они вполне осязаемы, при этом нередко имеют значительную мощность, способную вращать лопасти ветряной мельницы или приводить в движение парусный корабль, вес которого может исчисляться многими тоннами.

Плотный поток зарядов, который мы называем светом, также способен на многое. Солнечный свет нагревает поверхность Земли, воду, атмосферу, запуская множество физических процессов, без которых существование жизни на планете было бы весьма неуютным. Преобразовать свет в электричество не составит особого труда, ведь световой заряд по структуре своего строения идентичен тепловому и электрическому, поэтому получение тепла и электричества из света - вовсе не высшая математика. Об этом чуть позже...

Солнце - источник света?

Вряд ли найдётся хоть один человек на Земле, сомневающийся в том, что источником света является Солнце. Собственно, и в научной среде на этот счёт царит удивительное единодушие. На нынешний момент существует лишь одна общепризнанная теория, согласно которой внутри Солнца происходит термоядерная реакция превращения водорода в гелий, а солнечный свет - побочный продукт этого процесса. Тем не менее, даже в такой, на первый взгляд безукоризненной модели, имеются слабые места.

К примеру, трудно согласиться с тем, что за более чем пять миллиардов лет существования Солнца весь водород внутри него не успел превратиться в гелий. Другая сложность заключается в том, что столь красивая теория до сих пор не подтверждена на практике - однажды начавшись, термоядерная реакция протекает молниеносно, и сразу прекращается. Все попытки как-то замедлить процесс не дали ожидаемого результата.

Возможно два варианта, почему происходит именно так:

- при проведении лабораторных опытов по термоядерному синтезу не учитывается какой-то очень важный фактор, без знания которого все подобные эксперименты обречены на неудачу, либо,

- ныне существующая теория о строении звёзд и процессах, в них происходящих, не соответствует действительности.

Какой из вариантов лучше отражает реальное состояние дел, покажет лишь время.

Но есть и другие причины для сомнений в верности существующей теории. Посмотрим на следующую картинку:

Рис. 62

Такой природный феномен (рис. 62) многие видели собственными глазами, его ещё называют - "сумеречные лучи", и объясняют искажением перспективы. Проще говоря, в действительности лучи по отношению друг к другу параллельны, но собственное зрение нас обманывает. Сторонники Теории Плоской Земли с таким утверждением вряд ли согласятся, поскольку считают Солнце и Луну электрическими лампочками, приколоченными к небесной сфере, расположенной чуть выше орбиты, где летает МКС. А вот всем остальным придётся довольствоваться "официальной версией", хоть и не слишком убедительной, но базирующейся на каком-никаком научном фундаменте.

Тем не менее, существует более адекватное объяснение этому феномену, ничуть не противоречащее ныне действующей системе знаний. Суть его заключается в следующем:

Общеизвестно, что частички пыли или пар очень хорошо выявляют солнечные лучи в затемнённом помещении. Неплотная облачность позволяет повторить этот эффект с присущим природе размахом - при высокой влажности солнечный свет попадает в плотную атмосферную среду, образуя более яркое пятно, которое выступает в роли вторичного излучателя, лучи от которого движутся согласно тем же правилам оптики, но совсем не так, как в случае ясной погоды. Наличие в воздухе огромного количества микроскопических капель воды, образующих облака, усиливает этот эффект, в результате чего и возникают "сумеречные лучи".

Если в первом случае мы нашли адекватное объяснение, не вступающее в явное противоречие с логикой и школьным курсом физики, то для следующего оптического феномена наука пока не имеет чёткого и однозначного ответа. Он заключается в том, что Солнце на рассвете и закате визуально крупнее, нежели то, что мы видим днём. С Луной ситуация схожая.

Рис. 63

В этом случае нас обманывают уже не собственные глаза, а оптические свойства атмосферы, ведь и так ясно, что дистанция между Солнцем и Землёй на протяжении дня не может измениться на сколь-нибудь заметную величину. Сотни и даже тысячи километров сезонных отклонений орбиты Земли всё равно несоизмеримы с миллионами, разделяющими два космических объекта. Тем не менее, цвет Солнца меняется значительно - от ярко красного утром и вечером, до ослепительно белого в полдень. Наука этот феномен объясняет тем, что красный цвет по отношению к другим имеет наибольшую длину волны, и ему проще двигаться сквозь атмосферу, нежели синей части спектра - более коротковолновой. Отчасти такое объяснение согласуется с практикой, ведь в воздушной среде дальность прохождения инфракрасного излучения заметно выше, нежели ультрафиолетового. Тем не менее, красная и инфракрасная часть спектра заметно тормозится в газовой среде, которая у поверхности Земли достаточно плотная, в то время как для ультрафиолета и близкой к ним синей части спектра, водяной пар практически прозрачен. Получается, что при учёте всех факторов, шансы достичь поверхности Земли у любой части спектра практически одинаковые.

Следует признать, что собственное зрение нас действительно часто обманывает, но есть ещё один малоизвестный научный факт, о котором столкнувшиеся с ним люди предпочитают сохранять молчание. Речь о том, как выглядит космос с околоземной орбиты.

Высоты, на которых проходят пилотируемые полёты, достаточно низкие - всего 300-400 км от поверхности планеты. То есть, примерно столько же, сколько от Москвы до Смоленска по автостраде. При этом атмосфера Земли по своим размерам во много раз больше. По разным оценкам она заканчивается на высотах от 1500 до 2000 километров, что составляет примерно четверть радиуса планеты и соизмеримо с расстоянием от Москвы до Берлина.

В отличие от спутников связи, обитаемая космическая станция находится в непосредственной близости от поверхности планеты, и пределов атмосферы не покидает никогда, так как это смертельно опасно для экипажа. Уже на высоте примерно 500 километров от Земли радиация столь значительна, что никакие существующие средства защиты от неё не спасают. Существует и другая проблема - материалы, из которых состоит наружная оболочка космической станции. На высоте 400 километров они активно испаряются вследствие низкого атмосферного давления и высокой электризации окружающих газов. Именно по этой причине разработчики МКС приняли решение о более низкой орбите, нежели та, на которой находилась станция "МИР". То есть, на 100 километров ниже, где атмосферное давление ещё сравнительно высокое.

Но даже с высоты в 330 километров космонавты могут видеть лишь Землю, так как с противоположной стороны станции сплошная мгла - ни звёзд, ни планет, ни туманностей. По утверждению британского астронавта Тима Пика, посетившего МКС впервые: "космос чернее чёрного". Подобные заявления изредка просачивались и в советской прессе 80-х годов, но очень быстро исчезали из печатных источников, будто их никогда и не было. Столь странный оптический эффект сложно списать на плохое самочувствие космонавтов или их склонность к галлюцинациям, поэтому упоминания о нём тщательно скрываются дабы не волновать общественность. По той же причине все изображения космоса обычно имеют вполне земное происхождение, и лишь те немногие, что сделаны с помощью радиотелескопов, находящихся за пределами атмосферы, специальным образом редактируются, так как радиоизлучение человеческий глаз не воспринимает.

Теперь вспомним, что Солнце не только освещает, но и греет. По мнению современной науки температура на его поверхности 5500-6000 градусов Цельсия. Расстояние от Солнца до Земли примерно 150 миллионов километров, которое заполняет космический вакуум, а он считается изолятором, как для электрического тока, так и для тепла. Это означает, что тепловая энергия Солнца не имеет никаких шансов достичь Земли.

И вот почему:

Существует два основных способа теплопередачи - конвекция и излучение. В первом случае используется достаточно плотная среда, состоящая из газа или жидкости, а теплообмен осуществляется контактным способом. Во втором случае плотность среды уже является помехой, в значительной степени сокращая дистанцию распространения тепла. Все остальные варианты - комбинация двух основных.

Очевидно, что в космическом пространстве нет подходящих условий для контактного обмена тепловой энергией вследствие низкой плотности газов, поэтому единственно возможный вариант её перемещения - излучение. Проблема лишь в том, что независимо от плотности среды и мощности источника, длинноволновое - тепловое излучение, преодолеет меньшее расстояние, нежели коротковолновое. Если же речь идёт о конкретной дистанции в 150 миллионов километров, то можно утверждать с полной уверенностью, что у тепловой энергии нет ни единого шанса достичь поверхности Земли, независимо от того, какую длину волны имеет такое излучение, и это в полной мере согласуется с законами термодинамики.

В наиболее простой интерпретации "проблема" выглядит следующим образом:

Чем выше "теплота" излучения, тем больше разница его температуры с окружающей средой, состоящей из условно "более холодных" элементов. Не важно, говорим мы об атмосфере или о космическом пространстве, ведь абсолютной пустоты в нашей Вселенной нет нигде. По мере продвижения излучения в Пространстве все встречающиеся на его пути элементы, большие и маленькие, будут стремиться забрать "излишек" тепловой энергии по мере продвижения излучения, тем самым повысив собственный энергетический потенциал. В этом и состоит второе начало термодинамики, согласно которому энергия всегда переходит в направлении от более нагретого тела к менее нагретому. Обратный сценарий природой не предусмотрен.

Соответственно, чем ниже "теплота" излучения, тем больше у него шансов пройти большее расстояние с минимальными потерями. Когда мы говорим о расстояниях в сотни и тысячи километров, мощность условно "тёплого" излучения и так требуется довольно большая, а на дистанции в миллион километров она приближается к бесконечности, что абсолютно исключает возможность передачи тепла от Солнца к Земле. Если мы всем существующим излучениям присвоим некоторый "температурный индекс" согласно длине их волны, то рентгеновское будет наиболее "холодным", видимый свет от фиолетового до красного - "тёплым", а инфракрасное - "очень горячим". Нетрудно догадаться, у какого излучения больше шансов пройти расстояние в 150 миллионов километров от Солнца до Земли, не растратив по дороге всей своей энергии.

Отсюда вывод:

Независимо от того, в каком спектре излучает Солнце, только рентгеновское излучение способно преодолеть столь значительное расстояние.

Смотрим следующую картинку из учебника:

Рис. 64

Несмотря на то, что современная наука имеет довольно странное представление о длинах волн различных типов излучения, почему-то поставив свет между электричеством и ультрафиолетом, всё равно ясно, что рентгеновское излучение по отношению ко всем остальным имеет наиболее короткую длину волны, а значит, оно самое "холодное" из них. Именно поэтому его шансы добраться хотя бы до атмосферного слоя Земли самые высокие.

Подведём предварительный итог размышления:

Как и прежде, причастность Солнца к возникновению тепла и света на Земле под сомнение не ставится. Тем не менее, даже если в результате каких-то реакций на Солнце и возникают излучения оптического диапазона, их перемещение сквозь космическое пространство всё равно представляется маловероятным.

Атмосфера и Свет

Теперь вновь вернёмся к странным оптическим эффектам, традиционная трактовка которых вызывает опредедлённые вопросы.

Объяснение такому природному феномену как "сумеречные лучи" может быть довольно простым - видимый свет, к которому мы так привыкли, формируется вовсе не на Солнце, а в непосредственной близости от поверхности планеты. То есть, чем дальше мы будем удаляться от Земли, тем меньше света будет вокруг нас, несмотря на то, что дистанция до Солнца при этом сокращается.

Вовсе не исключено, что поднявшись всего на каких-то 100 км от Земли, мы не сможем разглядеть на ночном небе ни единой звезды, а вместо космоса пред нами предстанет кромешная мгла, тем самым подтвердив утверждения очевидцев, побывавших на околоземной орбите. Возможность наблюдения Солнца и Луны за пределами земной атмосферы также маловероятна, несмотря на наши привычные представления о природе.

Распределение тепла в атмосфере - дополнительный аргумент. Значительное понижение температуры с ростом высоты свидетельствует в пользу формирования светового излучения лишь в очень плотных слоях атмосферы, а тепла - и того ниже, ведь в противном случае мы наблюдали бы обратный процесс - высоко в горах было бы заметно теплее, чем в долинах у их подножия. Тем не менее, даже в самое жаркое лето снег на вершинах гор не тает, поэтому альпинисты надевают на себя очень тёплое снаряжение, чтобы покорить очередную вершину.

Следует также отметить, что планетарная атмосфера - не такое простое природное образование, как могло бы показаться на первый взгляд. Это обширное пространство со своими физическими, химическими, электрическими и оптическими свойствами.

Картинка из учебника:

Рис. 65

Нас интересуют процессы, происходящие в так называемой - Ионосфере, которая начинается на высоте примерно 50-60 километров от поверхности Земли, ведь именно там и происходят интересующие нас события.

Итак, нижняя граница Ионосферы, где она переходит в стратосферу, располагается примерно в 50 километрах от Земли, а за условно "верхнюю" мы примем высоту в 120 километров, называемую также - Плотные слои атмосферы.

Но для начала следует обсудить рентгеновское излучение, так как выше по тексту мы предположили, что только оно способно преодолеть расстояние от Солнца до Земли. Начнём издалека, ведь история открытия Х-лучей имеет непосредственное отношение к теме данного размышления.

Рентгеновское излучение

Существует минимум две версии открытия, сделанного Вильгельмом Рентгеном.

Та из них, где в качестве детектора рентгеновского излучения фигурирует лист картона, покрытый тонким слоем тетрацианоплатината бария, вошла в учебники как основная и единственно верная. Несмотря на популярность именно этой версии, в ней присутствуют сомнительные моменты. Во-первых, как и сейчас, соли синильной кислоты в те далёкие времена вряд ли продавались в обычной аптеке. Во-вторых, существует множество совершенно безопасных веществ, светящихся в ультрафиолете, к примеру, крахмал или глюкоза. Почему в опытах с катодной трубкой Рентгену в качестве детектора излучения понадобилось именно это вещество, притом чрезвычайно ядовитое, можно лишь догадываться.

Рассмотрим и другую, менее известную версию. Согласно ей, имея фабричную катодно-лучевую трубку, Рентген пытался изготовить собственную с некоторыми изменениями и дополнениями, но по понятным причинам не смог создать в ней глубокого вакуума. Поэтому "самоделка" лежала где-то неподалёку, и именно в ней возникали неясные тени при работе фабричной катодно-лучевой трубки. Случайно или нарочно, прикрывая рукой колбу, Рентген определил, что неизвестное излучение просвечивает человеческое тело насквозь. Собственно, в этом и заключается работа рентгеновского аппарата, а вовсе не в свечении различных предметов в ультрафиолете.

Вторая версия выглядит более выигрышно, так как в её основе реальный природный процесс, происходящий в атмосфере Земли.

Ионосфера - электрооптический преобразователь

Известно, что атмосферный воздух примерно на три четверти состоит из азота. Ранее уже упоминалось о незаурядных способностях этого газа, но лишь вскользь. Пришло время максимально раскрыть природные возможности азота, особенно некоторые его таланты по отношению к различным излучениям.

О том, что без азота невозможен процесс фотосинтеза в растениях, знают или догадываются многие, и вполне обоснованно связывают его с хромофорными свойствами двухатомной молекулы азота N₂(-N=N-). При этом механизм превращения света в зелёную массу почему-то считается природным таинством, недоступным пониманию. Это ничуть неудивительно, ведь для большинства людей формула эквивалентности Массы-Энергии М=Е, знакомая чуть ли не с детства, представляется скорее красивой научной метафорой, нежели реально действующим природным взаимодействием. Тем не менее, превращение массы в энергию и обратно мы наблюдаем вокруг себя повседневно, не считая это чем-то удивительным. Солнечный свет является главным условием роста деревьев и набора ими массы. В этом процессе участвуют также другие атмосферные газы и водяные пары. Дерево срубается, сушится и идёт на дрова. Энергия, полученная растением от Солнца, превращается в древесину, имеющую вполне конкретную массу, а при сгорании в печи она возвращается в своё исходное состояние - в свет, тепло и атмосферные газы. Пожалуй, это наиболее простой сценарий трансформации Энергии в Массу и обратно, но в качестве примера он вполне годится.

Прежде чем перейти непосредственно к механизму превращения одного типа излучения в другой, вспомним, что Ионосферу мы назначили главным местом, где вероятнее всего солнечная радиация превращается в видимый свет.

Почему именно здесь?

Причина кроется в особых электрохимических свойствах этого участка околоземного пространства. Ниже 50-ти километровой отметки атмосферный воздух достаточно плотен и по своим свойствам мало отличается от того, которым мы дышим. Другими словами - это обычный диэлектрик, который хорошо аккумулирует в своей физической массе электрические и тепловые заряды, но проводником для электрического тока не является. Как раз благодаря этому свойству все ионизирующие излучения, без особого труда преодолевающие огромные расстояния в космическом пространстве, оказываются бессильными перед тонкой полоской атмосферного воздуха, максимально близко прилегающей к поверхности планеты.

Следующая картинка иллюстрирует толщину слоя, защищающего планету от жёсткого рентгеновского излучения Солнца:

Рис. 66

Тонкая синяя полоска на картинке (рис. 66), практически сливающаяся с линией горизонта - это и есть тот самый диэлектрический слой толщиной всего каких-то 50 километров. Выше него располагается Ионосфера, которая уже не является в полной мере изолятором для электрического тока, что логично следует из её названия, ведь ионы - основа любого электролита, в электропроводности которого вряд ли кто-то усомнится.

Поток рентгеновского излучения, почти без потерь преодолевший расстояние от Солнца до планетарной атмосферы, уже на высоте в 600 километров от Земли встречает заметное сопротивление своему движению. Во-первых, ему препятствуют молекулы атмосферных газов, плотность которых по мере приближения к поверхности Земли растёт в геометрической прогрессии. Во-вторых, на высотах ниже 100-120 километров планетарная атмосфера начинает вести себя как типичный полупроводник. Соответственно, частичные диэлектрические свойства как бы сами собой подразумевают наличие здесь большого количества свободных электрических зарядов, которые ранее уже пытались штурмовать этот сложный участок, но потеряли кинетическую энергию, и теперь покоятся, насыщая газовую среду статическим электричеством.

Вполне естественно, что максимальная плотность электрических зарядов - подвижных и покоящихся, располагается как раз в этой части атмосферы. Толщина слоя, максимально насыщенного электрическими зарядами, составляет не более 10 километров, но именно здесь возникают необходимые условия для природного шоу, называемого - Возникновение видимого света.

Согласно логике данного размышления - ультрафиолетовое излучение и электричество - понятия во многом близкие. Отличие лишь в их "агрегатном состоянии", ведь любое ионизирующее излучение уже само по себе является электричеством, как минимум, статическим. Именно поэтому физические принципы "первой ступени преобразования" солнечного излучения в видимый свет представляются наиболее понятными, ведь простейший сенсор рентгеновского излучения в электричество - это практически любой полевой транзистор. Специалисты в электронике знают, что в основе работы такого компонента - восстанавливаемый электрический пробой тонкого слоя диэлектрика. Управляет таким транзистором напряжение, приложенное к затвору. Нечто подобное происходит и в атмосфере, так как её ионизированный слой представляет собой идеальную среду для возникновения бесчисленное количество таких "транзисторов", для которых кислородно-азотная газовая смесь выступает в роли полупроводящей среды.

Вторая стадия преобразования - ультрафиолет в видимый свет - типичный пример электролюминесценции. Если в первом случае мы имели дело с электрическим пробоем диэлектрика, то возникновение света происходит уже на атомном уровне, и атмосферный азот здесь выходит на первый план.

Почему именно азот?

Из всех простых газов только двухатомный азот N₂ - типичный хромофор, способный принимать, накапливать и излучать свет. Здесь следует также добавить, что именно благодаря азоту окружающий нас воздух может нагреваться под действием солнечного света, так как для него нет особой разницы, какие заряды накапливать - условно "электрические", "световые" или "тепловые". Несмотря на то, что наука этот газ считает "простым", а потому, не заслуживающим пристального внимания, жизнь на Земле без азота была бы попросту невозможной. Но, об этом как-нибудь в другой раз...

Схожими "энергетическими" свойствами обладают углерод, все металлы-полупроводники и неметаллы, относящиеся к пятой группе элементов химической таблицы, но они по понятным причинам не могут находиться в атмосфере в достаточном количестве, поэтому их мы не рассматриваем. Кислород О₂хромофором не является, а значит, для всего спектра излучений он прозрачен. То есть, в энергообменных процессах он участвовать не может, не столько в силу невысокой концентрации в воздухе, а по причине отсутствия необходимых для этого свойств. Содержание других газов в атмосфере ещё более низкое, поэтому, даже обладая какими-то электрохимическими свойствами, они всё равно не смогли бы существенно повлиять на глобальные процессы, в самом обобщённом смысле называемые энергетическими. Что называется - каждому овощу - своё место.

Продолжаем...

В условиях высокого атмосферного давления проблем с избытком энергии внутри молекулы азота не возникает, так как постоянное перемещение потоков воздуха в атмосфере обеспечивает ему качественный теплообмен. К тому же, концентрация ультрафиолета в непосредственной близости от поверхности Земли незначительна.

Физические свойства среды в Ионосфере качественно иные. Во-первых, атмосферное давление в тысячу раз ниже, чем у поверхности Земли. Во-вторых, значительная концентрация ультрафиолета и высокая электризация газовой среды. Все эти факторы заставляют азот проявить незаурядный талант, ведь для ультрафиолета он непрозрачен, при этом избыток энергии нужно куда-то девать, но условий для простого конвективного теплообмена в этих слоях атмосферы нет, поскольку плотность атмосферных газов здесь невысока. Присоединять к себе третью молекулу, как это делает кислород, оказавшись в наэлектризованной среде, азот не умеет. Единственный способ существования азота в таких "экстремальных условиях" - научиться избавляться от излишка энергии путём преобразования ультрафиолета в свет, излучая его, и тем самым избавляя себя от перегрева. Механика процесса такова:

Так как ультрафиолет располагается на границе ионизирующего излучения и видимого спектра, азоту требуется лишь немного изменить размер частиц, излучаемых Солнцем. Поскольку все излучения состоят из зарядов, имеющих однотипное строение, но отличающихся по размерам, требуется один тип заряда преобразовать в другой таким образом, чтобы их количество уменьшилось, а размер увеличился. В науке такой процесс называется рекомбинацией, то есть - перестройкой, изменением того или иного параметра.

Можно сказать ещё проще - азот умеет преобразовывать маленький электрический заряд в большой "световой". Это явление довольно часто можно наблюдать при работе высоковольтного трансформатора, когда вблизи него появляется голубоватое свечение. То есть, увидеть электричество собственными глазами мы можем как раз благодаря азоту, который в наэлектризованной среде начинает светиться как бы сам по себе.

По схожему сценарию светодиод преобразует электричество в видимый свет, но там роль хромофора на себя берёт мышьяк, относящийся пятой группе химических элементов, что и азот. Соответственно, остальные её участники, такие как фосфор, сурьма и висмут, также обладают необходимыми свойствами для изменения размера зарядов - рекомбинации.

Полярное сияние, разряд молнии и сварочная дуга, своим возникновением также обязаны наличию азота в атмосфере.

Рис. 67

Многие видели игрушку, называемую "плазменный шар". Его работа вполне годится для иллюстрации процесса возникновения света внутри атома азота.

Эксперимент Рентгена

Теперь, когда в общих чертах понятны основные моменты, связанные с возникновением света, можно вернуться к опыту Рентгена, названного нами "версия номер два", и попытаться объяснить явление, которое привело к открытию Х-лучей.

Нужно сразу отметить, что подобное могло произойти лишь по чистой случайности, поскольку используемая учёным катодно-лучевая трубка не является в полной мере источником рентгеновского излучения. Скорее всего, обе версии - плод фантазии популяризаторов науки, тем не менее, физический принцип двухступенчатого электрооптического преобразования ионизирующего излучения в видимый свет в каждой из них прослеживается довольно чётко.

Запаянная стеклянная колба, из которой частично откачан воздух - модель той части атмосферы Земли, которую мы называем Ионосферой. Поскольку главным компонентом газовой среды наверняка была кислородно-азотная смесь, а не какие-то другие газы, сомнений в насыщении электрическими зарядами внутреннего пространства колбы также не возникает. Причём, напряжение, которое принято называть статическим, могло накапливаться в колбе постепенно и достигнуть необходимого уровня через день, два и даже неделю, ведь воздух неплохо справляется с ролью конденсатора, аккумулируя в своём "диэлектрическом теле" большое количество электрических зарядов.

Также не следует исключать варианта, при котором Рентген подключал электричество к трубке собственного изготовления хотя бы один раз, даже понимая, что её работоспособность сомнительна. В любом случае он обнаружил бы там свечение газа, но не как действие рентгеновского излучения, а как результат электролюминесценции. Если предположить, что эксперименты с "фабричной" трубкой Рентген проводил достаточно часто, то все необходимые условия для возникновения свечения воздуха внутри колбы собственного изготовления уже существовали.

Даже если бы сам Рентген не заметил такого эффекта, это открытие обязательно сделал бы кто-то другой, поскольку в те времена эксперименты с электровакуумными приборами проводили буквально все физические лаборатории, а катодно-лучевые трубки производились в достаточном количестве с применением самых передовых технологий. Известно, что Герц и Ленард занимаясь той же тематикой, получили близкие результаты, но Рентген опубликовал материалы своих исследований раньше, поэтому все лавры достались ему.

Оптические эффекты в атмосфере

Теперь вспомним о странном феномене, когда Солнце в разное время суток значительно меняет свой цвет и размер. Картинка была такая:

Рис. 68

Нет никаких сомнений в том, что подобный эффект существует вследствие особых свойств атмосферы, но каков механизм его возникновения, учебник не поясняет. Попробуем самостоятельно разобраться в сути наблюдаемого процесса.

Ранее мы предположили, что солнечный свет в привычном для нас виде формируется лишь на высоте порядка 50-60 километров от Земли. Это значит, что нам необходимо чётко разграничить такие понятия, как - мнимый и реальный "образ Солнца". Согласно мнению отдельных людей, которые имели возможность наблюдать это лично, и аргументам, представленным выше по тексту - без участия земной атмосферы Солнце недоступно наблюдению, ведь излучения оптического диапазона не имеют физической возможности преодолеть столь значительное расстояние в космосе, даже при условии, что видимый свет возникает на Солнце в результате какой-то термоядерной реакции. Если наши выводы верны, то солнечный свет - это результат электрооптического преобразования рентгеновского излучения в видимый диапазон частот, происходящий в ионосфере Земли.

Вначале обсудим изменение размера Солнца в разное время суток.

Рис. 69

На этой картинке (рис. 69) пропорции размеров Земли по отношению к её атмосфере несколько изменены для наглядности.

Когда Солнце располагается по касательной к наблюдателю, стоящему на поверхности Земли (зелёная линия), он видит большой красный диск, который проецируется широким пятном на ту часть атмосферы (чёрный пунктир), где ионосфера переходит в стратосферу. По мере вращения Земли относительно Солнца, угол падения солнечного излучения меняется, вследствие чего "пятно" уменьшается в диаметре. К вечеру процесс повторяется в обратной последовательности. Если бы солнечные лучи шли напрямую к Земле, минуя "проекцию на атмосферу", то "солнечный диск" в любое время суток имел бы одинаковый размер, диаметр которого на схеме обозначен литерой Н.

Следующий вопрос:

Почему в разное время суток меняется цвет Солнца?

На той же картинке (рис. 69) обозначены расстояния, указывающие, какой путь (L1 и L2) из стратосферы проходит свет в разное время суток пока не достигнет поверхности Земли. Очевидно, что на рассвете и закате это расстояние заметно больше, чем в полдень. Даже без скрупулёзных вычислений ясно - разница минимум двукратная.

Поскольку свет состоит из частиц, отличающихся друг от друга физическими размерами, то крупные световые заряды, согласно традиционной терминологии - длинноволновое излучение, соответствующее красной части спектра, имеют больше шансов преодолеть это расстояние без особых потерь, поскольку их масса выше, нежели маленькие коротковолновые, соответствующие синему цвету.

Такое объяснение вполне могло бы сгодиться, будь атмосфера Земли плотнее раз в сто или того больше. То есть, в качестве версии - неплохо, но явно недостаточно. Просто потому, что 50 км более высокой газовой концентрации по отношению даже к сотне тысяч километров - что острие булавки в сравнении с футбольным мечём. Конечно, при условии, что атмосфера Земли обладает лишь оптическими свойствами, тем или иным образом влияющими на длину волны того или иного излучения.

Теперь от обычной оптики перейдём к электрооптике, то есть, к тем опытам, которыми занимался Рентген.

При условии, что на высоте в несколько десятков километров происходит некое электрооптическое преобразование одного излучения в другое - ультрафиолета (рентгеновского излучения) в видимый свет, даже десять километров - вполне приличная дистанция для того, чтобы излучение изменило свой спектральный рисунок. Тот самый случай, когда на обычную лампочку мы подаём разное напряжение, и она изменяет не только яркость свечения, но и цвет - от едва заметного тускло-бардового, далее в область красного, а когда напряжение превысит номинал, то в область ослепительно яркого синего, практически белого. И если расстояние L1, когда Солнце светит по касательной к поверхности Земли, мы примем за минимальную "мощность", то на дистанции L2 в полдень значительное количество ультрафиолета уже не встретит серьёзного сопротивления, что сместит спектр в синюю область, а интенсивность свечения заставит надеть солнцезащитные очки.

Но такое возможно лишь в одном случае - солнечный свет возникает в непосредственной близости от поверхности Земли - десятки или сотни километров, а вовсе не миллионы.

Свойства светового заряда

Современная наука относится к свету двояко, что во всех учебникам именуется Дуализмом. Такое странное положение дел возникло по причине свойств света - волновых и корпускулярных. Говоря языком аналогий - в одних случаях светом называется камень, брошенный в реку - материальный объект, в других - круги на воде - физический объект - волны. Объединить два объекта - физический и материальный - в некую "частичку света" наука не смогла, до сих пор считая свет, в одних случаях - фотоном, в других - волной.

Предлагаемая в данном размышлении попытка объединения двух противоречивых по отношению друг к другу концепций, явным образом вытекает в существование некоего материального объекта, называемого - Световым Зарядом. Если об электромагнитных волнах и фотоне можно прочитать в учебнике физики, то информацию о свойствах светового заряда взять негде, так как в классической терминологической среде такой элемент отсутствует.

Попробуем этот пробел исправить самостоятельно. Итак...

Как уже отмечено ранее, световой заряд не имеет принципиальных отличий от электрического, так как строение у них общее. Основа существования любого заряда - солидарное движение материальных частиц по сложным траекториям, совмещающим в себе два взаимно перпендикулярных направления вращения - продольное и поперечное. Собственно, ими и диктуется форма заряда - тороидальная, ведь только в такой геометрической фигуре возможно совместить столь необычный характер перемещения элементов.

И всё же, общее строение вовсе не говорит о полной идентичности электрического и светового заряда, поскольку это нарушало бы один из главенствующих законов природы - принцип разнообразия. Это значит, что кроме признаков Подобия, обязательно имеются и Различия, о которых следует упомянуть:

Размер

Световой заряд заметно крупнее электрического, поэтому световой поток мы отлично видим, в отличие от электрического тока, который может иметь очень высокие характеристики по плотности и скорости перемещения, но он всё равно останется скрытым процессом. Конечно, высокая электризация ощущается другими органами чувств, но мы рассматриваем видимый диапазон, поэтому в первую очередь говорим о зрении.

Магнитные свойства

Как известно, свет крайне слабо взаимодействует с магнитным потоком, а наблюдение отдельных магнитооптических эффектов возможно лишь при наличии специального оборудования. Возникает резонный вопрос:

Почему световой заряд при однотипном строении с электрическим не имеет ярко выраженных магнитных свойств?

Как уже неоднократно отмечалось, любой заряд представляет собой тороид, но и у такой формы имеются разновидности. Смотрим следующий блок картинок:

а)

б)

Рис. 70

Нижняя картинка (рис. 70. б) - электрический заряд, форма которого сама по себе подразумевает наличие ярко выраженных магнитных полюсов, строго заданных направлением движения частиц, его формирующих - продольного и телесного. Верхняя картинка (рис. 70. а) - родственная пространственная структура - тороид, но уже сферической формы, где явное проявление магнитного потенциала вряд ли возможно. Собственно, и с электрическим потенциалом те же трудности, ведь применить эмпирическое Правило трёх потенциалов в этом случае невероятно трудно, так как совершенно непонятно, где голова, а где ноги у сферы.

Именно поэтому световой заряд так плохо взаимодействует с магнитами и получить из него электричество с помощью провода, намотанного на железный сердечник, также не получится.

Следует также добавить и другой немаловажный момент - в условной Глобальной Периодической Таблице Элементов - световой заряд скорее соответствует Водороду, который также не проявляет никаких электрических и магнитных свойств. А вот с тепловой энергетикой этот элемент мы можем смело связать не только на уровне аналогий, но и практически.

Скорость света

Несмотря на то, что эта физическая величина считается фундаментальной для современной физики, возникает вопрос целесообразности применения понятия "скорость света" для описания множества явлений, в которых оно используется в силу сложившейся научной традиции. Как мы выяснили ранее по тексту, существуют объективные причины, препятствующие распространению видимого диапазона излучений в космическом пространстве. Главным образом это законы термодинамики, описывающие теплообмен между взаимодействующими телами строго в направлении от условно "тёплых " к "холодным". Поскольку количество теплоты у газов, заполняющих космическое пространство, довольно низкое, то любое излучение, обладающее более высоким тепловым потенциалом, обязано расходовать свою энергию на их разогрев по мере своего продвижения в Пространстве, вследствие чего возникают естественные энергозатраты, препятствующие распространению света на протяжённых дистанциях. Отсюда следует вывод о том, что лишь "условно холодные" излучения имеют реальную возможность преодоления значительных расстояний. К ним можно отнести все излучения, длина волны которых короче рентгеновского.

Следующий спорный момент - скорость распространения различных излучений в космическом пространстве. Для Солнечной системы единственным мощным источником микроволновых излучений является Солнце. В силу значительной удалённости других звёзд, идущие от них потоки частиц, вряд ли как-то участвуют в общем "энергобалансе" Солнечной системы. Таким образом, скорость распространения микроволнового излучения внутри рассматриваемой системы целиком зависит от физических параметров конкретного космического объекта - Солнца. Очевидно, что другие звёзды имеют какие-то иные пространственные и энергетические характеристики, а значит, и скорости частиц, составляющих такие излучения, также будут иными. К тому же, вопрос возникновения излучений оптического диапазона в недрах звёзд или на их поверхности требует основательной ревизии, а возможно, и кардинального пересмотра.

Вряд ли можно серьёзно говорить о какой-то единой "скорости света", если во всей Вселенной нет даже пары идентичных по отношению друг к другу материальных объектов. Этому препятствует Принцип разнообразия, являющийся одним из главных законов природы. К тому же, свет в привычном для нас виде является частным оптическим эффектом, происходящим на отдельно взятой планете при существовании на ней определённых условий, а именно - наличия в атмосфере азота. То есть, планеты, не обладающие атмосферой, вообще не имеют никаких физических условий для возникновения света на их поверхности. Узость оптического диапазона - дополнительный аргумент, указывающий на определённые ограничения в распространённости такого явления в масштабах Вселенной.

В астрономии довольно часто используется такая величина, как - световой год. По определению - это дистанция, которую свет проходит за один год. С учётом аргументов, изложенных выше по тексту, польза от применения этой величины в дальнейших рассуждениях представляется сомнительной.

Цвет

Кроме функции освещения, свет умеет окрашивать предметы в различные цвета. Эта способность зависит от трёх важнейших факторов. Во-первых, от способности источника освещения обеспечивать необходимый спектральный состав частиц, отвечающих за передачу отдельных цветов. Второй фактор - способность предмета отражать одни цвета и поглощать другие. Последнее условие - индивидуальные особенности восприятия цветов органами зрения. Все эти темы подробно изучены наукой и вряд ли в рамках данного размышления можно сообщить что-то новое и оригинальное. Единственный вопрос, на который учебник отвечает достаточно уклончиво:

Что такое цвет?

На него мы и попытаемся ответить далее по тексту.

Источник белого света обеспечивает наиболее полную передачу цветов, поскольку в нём присутствуют световые заряды всех необходимых размеров, от самого маленького - фиолетового, до самого большого - красного. Заряды, которые по своим массово-габаритным размерам выпадают из этого диапазона, отнесём к другой категории - электрическим или тепловым.

Надо сказать, что различие физических размеров зарядов, отвечающих за передачу того или иного цвета, совсем незначительно, так как сам оптический диапазон в общей линейке электромагнитных излучений довольно узок. Тем не менее, свойства этих зарядов достаточно разнообразны. К примеру, ультрафиолет ещё во многом сохраняет свойства электрического тока и способен насыщать воздух электрическими зарядами, а инфракрасный диапазон, даже если он уже невидим, достаточно хорошо греет, что мы ощущаем кожей. Именно поэтому цвет часто классифицируют по цветовой температуре, обычно измеряемой в градусах Кельвина.

Классический опыт разложения белого света призмой

Пришло время поговорить о способах разделения света на отдельные цветовые составляющие.

Картинка в учебнике обычно предлагается такая:

Рис. 71

Нужно сразу сказать, что свет внутри призмы проходит путь вовсе не такой, как изображено на картинке выше (рис. 71), и любой, кто проводил подобные эксперименты, об этом хорошо знает.

В чём недостаток такого способа отображения?

Дело в том, что треугольная призма всегда переворачивает изображение, о чём наглядно свидетельствуют иллюстрации из других учебников:

а)

б)

Рис. 72

Соответственно, луч света проходит призму не напрямую, а по более сложной траектории, отразившись от нижней грани. Это возражение назовём непринципиальным, поскольку количество отражений внутри призмы может быть каким угодно и на дисперсию света оно влияет лишь косвенно.

Следующее возражение более серьёзное, поскольку оно впрямую касается заявленной темы.

Смотрим следующую картинку:

Рис. 73

Проведём опыт с уже известной нам призмой (рис. 71), приложив к её противоположной грани два листа чёрной бумаги - сверху и снизу (рис. 73). Если верхний листок, обозначенный цифрой 1, мы будем сдвигать вниз, то согласно действующей теории, мы удалим из спектра сначала красный луч, затем жёлтый, потом зелёный, пока не дойдём до синего. Двигая нижний листок вверх, обозначенный цифрой 2, мы сделаем то же самое, но уже в обратной "цветовой последовательности".

Именно так и должно произойти согласно существующим представлениям о движении света внутри призмы, но практика приготовила нам минимум три сюрприза:

Во-первых, избавиться от того или иного цвета столь простым способом не получится. Закрывая часть светового потока, мы лишь ослабим яркость радуги, и несколько сузим её, но порядок цветов останется прежним.

Второй важный момент - выход отдельных цветов из призмы. Картинка (рис. 70) изображает его совсем не так, как это существует в действительности. Радужные цвета возникают лишь на определённом удалении от призмы, а вовсе не у её грани. Убедиться в этом достаточно просто, поднося листок белой бумаги ближе к призме и удаляя. Таким нехитрым способом мы найдём так называемый "цветовой фокус" призмы, где радужные цвета максимально яркие и хорошо разделяются.

Теперь последний момент, на который хотелось бы обратить внимание.

Можно изготовить аквариум в форме призмы и залить внутрь его воду, для того чтобы собственными глазами проследить траекторию движения светового луча внутри призмы.

Опустив лист бумаги на две трети высоты, картинка на выходе не изменится, и лишь двигая его ещё ниже, мы увидим, что радуга поблекнет, после чего пропадёт совсем. Но в данном опыте нас интересует совсем другой момент.

А именно:

Никаких радужных разводов на листе бумаги внутри аквариума мы не увидим, только белый свет.

Из проделанных опытов сделаем вывод, что существующая теория не подтверждается даже очень простыми экспериментами, а значит, ответы на возникшие вопросы придётся искать самостоятельно.

Этим сейчас и займёмся:

Аберрация

Для начала рассмотрим, как ведут себя отдельные цвета при преломлении белого света в обычной двояковыпуклой линзе.

Следующий блок картинок:

а)

б)

Рис. 74

Первая картинка (рис. 74. а) из учебника физики, вторая (рис. 74. б) - результат опытов, проведённых самостоятельно с первой попавшейся под руку линзой. Различие лишь в расположении цветов, во всём остальном - явное отклонение каждого из трёх основных лучей при прохождении сквозь обычную стеклянную линзу. Другими словами, нет никакой нужды искать в магазине специальную призму, чтобы увидеть разложение белого света на основные цвета. Это явление в оптике называют цветовой или хроматической аберрацией. То есть, мы имеем дело с оптическим искажением, которое обычно устраняется путём применения в оптической системе нескольких линз, изготовленных из стекла с разным элементным составом.

Происхождение хроматической аберрации учебник объясняет достаточно просто - она возникает вследствие дисперсии света, тем самым, отсылая нас к смежному разделу оптики. Последуем совету, и сделаем следующий шаг в нужном направлении...

Дисперсия цвета

Поскольку о несоответствии корпускулярной и волновой теории реалиям уже упоминалось выше по тексту, мы не будем вновь подробно обсуждать факторы, которые к дисперсии не имеют никакого отношения. А именно - длину волны того или иного излучения и его частоту, так как эти параметры в оптике не играют существенной роли. Перейдём сразу к делу:

Главными факторами, которые влияют на коэффициент преломления лучей того или иного цвета, являются физический размер и масса светового заряда. Естественно, под массой мы понимаем лишь количественный состав, а не плотность элементов и не объём ими занимаемый, поскольку эти параметры у заряда неопределимы в силу его специфического строения.

Для наглядности проведения следующего "мысленного эксперимента" будем использовать "баранкообразую" форму, свойственную электрическому заряду, а не "сфероподобную", помня о том, что обе эти геометрические фигуры - тороид.

Рис. 75

Здесь мы видим световой заряд как бы сбоку, входящий в более плотную среду, вследствие чего нарушается движение его элементов по замкнутым орбитам. Сначала деформируется "нижняя" часть "бублика", что вызывает его первоначальный наклон по отношению к углу падения, потом "верхняя" его часть, и угол снова наклоняется, что и вызывает столь заметное изменение траектории движения заряда.

Теперь вспомним, что световой заряд, формирующий фиолетовую часть спектра, самый маленький по своим размерам, а значит, его масса по отношению к остальным зарядам, составляющим оптический спектр, будет наименьшей. Следовательно, ему проще всего войти в плотную среду. При этом отклонение его от продольной оси будет иметь минимальный угол. Красная часть спектра состоит из наиболее крупных световых зарядов, значит, их инерция будет самой высокой при столкновении с преградой. Таким образом, условно "красный заряд" испытает наибольшее преломление при входе в физически более твёрдую среду, нежели "фиолетовый".

Теперь, когда с теорией в общих чертах разобрались, вспомним о парадоксальных результатах опыта (рис. 73), в котором мы прикрывали противоположную грань призмы листком чёрной бумаги. Посмотрим, по какому пути проходит каждый из лучей в действительности:

Рис. 76

Здесь мы видим, что белый свет (жёлтые линии), состоящий из потока световых зарядов разной массы, входит в оптически более плотную среду, и происходит изменение направления движения каждого из цветовых лучей в строгом соответствии с массой зарядов, их формирующих. Красный луч преломляется сильнее, зелёный меньше, а у синего самый малый угол преломления. Выход из призмы происходит по всем правилам оптики - входящий и выходящий угол равны по своим абсолютным значениям. То есть, преломление возникает лишь на "входе" в более плотную оптическую среду, а на "выходе" никакого сопротивления среды заряды не испытывают.

Синий пунктир, расположенный на некотором расстоянии от призмы указывает на расположение её "цветового фокуса", за которым лучи каждого цвета уже не пересекаются с другими и поэтому имеют только им свойственный оттенок. По мере удаления лучей от области "цветового фокуса" цвета поблёкнут, а их яркость ослабнет. Также следует отметить, что до достижения этой границы свет ещё можно делить на спектр, но после выделения конкретного цвета дальнейшая дисперсия невозможна.

На следующей картинке особо выделен фрагмент, показывающий выход цветовых лучей из призмы:

Рис. 77

Здесь хорошо видно, что искать радугу у поверхности призмы бесполезно, как и прикрывать её сверху или снизу листом чёрной бумаги, поскольку её "цветовой фокус" находится там, где лучи каждого из цветов уже не пересекаются друг с другом. Нет никакой разницы, куда сдвигать лист бумаги - вверх или вниз, так как в каждой "точке выхода" из призмы присутствуют все лучи спектра. Такой манипуляцией мы лишь ослабим световой поток, но на его цвет никак не повлияем.

Теперь выделим другой фрагмент всё той же картинки:

Рис. 78

Опыт с аквариумом в форме призмы также подтверждает "реальный путь" света внутри него, поскольку лучи идут не напрямую, а отражаются от нижней её грани. Соответственно, две трети призмы в движении лучей не участвует. Увидеть луч конкретного цвета на листе бумаге, помещённого внутрь аквариума, тоже не получится, ведь все они перемешаны друг с другом и способны нарисовать на листе бумаги лишь "цветовую сумму", то есть - белый свет.

Оставить комментарий © Copyright Бачи Алекс Размещен: 16/04/2022, изменен: 16/04/2022. 61k. Статистика. Глава: Естествознание Иллюстрации/приложения: 20 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:

Бачи Алекс Часть 7. Свет и Цвет (Куэм)

Бачи Алекс
Часть 7. Свет и Цвет (Куэм)