Семья Солнца
Шрифт:
Волшебные стекла приближали далекие предметы.
О своем изобретении Липперсгей заявил голландскому правительству и просил награды. Но правительство ответило, что точно такая же труба изготовлена другим оптиком — Мециусом. Завязался спор, кто первый изобрел подзорную трубу. В спор вмешались другие изобретатели, которые также доказывали, что именно они первые изобрели трубу. Так до сих пор нельзя
Галилей видел одну из первых зрительных труб, которую привез в Венецию голландский купец. Когда Галилей вернулся домой, он всю ночь провел без сна, размышляя о замечательном инструменте. Ученый очень быстро понял устройство этого прибора и построил свой первый телескоп.
Два телескопа, собственноручно изготовленные Галилеем.
Телескоп Галилея был несравненно лучше голландской трубы, он давал увеличение в тридцать раз.
Затем другой великий астроном — Иоганн Кеплер — еще более усовершенствовал телескоп.
Секрет телескопа
Прибор этот, в сущности, очень прост. Понять его устройство легко, а поняв, можно без особого труда построить телескоп, который будет не хуже галилеевского. Чтобы уяснить себе секрет действия телескопа, надо прежде всего ответить на два вопроса.
Первый: почему далекие предметы мы видим меньшего размера, чем близкие?
Второй: как луч света проходит через выпуклое стекло?
Ответ на первый вопрос. Возьмите обыкновенную спичку и держите ее вертикально в вытянутой руке. Смотрите то на спичку, то на какой-нибудь удаленный предмет. Пусть это будет телеграфный столб. Конечно, столб больше спички по крайней мере раз в сто, столбы делают пятиметровыми, а спичка имеет в длину всего пять сантиметров. Но вашему глазу спичка кажется такой же, как столб. Почему это так? Для объяснения такого явления художник на рисунке провел линии от концов спички и от концов столба прямо к глазу.
Видимая величина предмета зависит от угла зрения.
Эти линии изображают световые лучи, идущие от краев наблюдаемых предметов.
Лучи, как видите, сходятся к глазу углом. Он имеет особое название — угол зрения. Сравните размеры углов, образованных лучами от спички и лучами от столба. Ясно, что они одинаковы.
Значит, видимая величина предмета зависит от угла зрения, иначе говоря, от того, под каким углом сходятся световые лучи в нашем глазу. Это ответ на первый вопрос.
Теперь ответим на второй. Луч света, переходя из воздуха в какое-либо другое прозрачное вещество, например, в воду, стекло, кварц, изменяет свой путь. Он, как говорят, преломляется.
Преломление
Поэтому ложечка, опущенная в стакан с водой, кажется как бы сломанной. На самом деле она, разумеется, цела, только преломление световых лучей в воде исказило ее вид.
Тонкие плоские стекла, вставленные в оконные рамы, почти не искажают картину за окном. Но если вам попадется стекло неровное, с выпуклостями, неодинаковой плотности, то вы увидите через такое стекло предметы совершенно изуродованными. В этом виновато преломление лучей в неровностях стекла.
А что будет, если взять выпуклое, хорошо отшлифованное стекло? Посмотрите на рисунок, изображающий муху. Если выпуклого стекла нет, то лучи от мухи сходятся к глазу под маленьким углом, но стоит поднести близко к рассматриваемому предмету выпуклое стекло, — угол зрения раздвинется.
Преломление лучей в линзе увеличивает угол зрения и как бы приближает предмет.
Мы знаем, чем больше угол зрения, тем большим нам кажется предмет. И муху сквозь выпуклое стекло мы увидим сильно увеличенной.
Итак, чтобы увидеть предмет большим, чтобы приблизить к глазу его изображение, надо с помощью стекол изменить угол зрения, сделать этот угол большим.
Как сделать лупу дальнозоркой
Выпуклое стекло называют по разному. Оптики и астрономы именуют его двояковыпуклой линзой, или лупой, или собирательным, или даже зажигательным стеклом.
Наверно вы пробовали собирать лупой солнечные лучи в пучок и яркой точкой на конце светового пучка прожигать бумагу. Так нередко поступали путешественники: не имея спичек, они добывали огонь с помощью лупы прямо из солнечного света.
Лупа благодаря своей форме, похожей на чечевицу, собирает лучи и оправдывает название собирательного, или зажигательного, стекла.
Лупа, собирая солнечные лучи в пучок, прожигает бумагу.
Чем выпуклее стекло, тем короче получается пучок солнечного света. У слабо выпуклых стекол, у таких, какие вставляются в очки, солнечные лучи соберутся в точку на расстоянии метра, а то и двух от стекла. Это расстояние называется в оптике фокусным расстоянием. Сильно выпуклые стекла называются короткофокусными, а почти плоские — длиннофокусными.
Но какую бы лупу мы ни взяли, все равно через нее можно разглядывать только предметы, находящиеся вблизи. Рассмотреть же сквозь лупу что-нибудь далекое не удается, лучи так путаются, что ничего не видно. Лупа близорука, вдаль через нее смотреть нельзя. А ведь планеты и звезды находятся очень далеко от нас. Чтобы лупу сделать дальнозоркой, надо надеть на нее очки, то есть добавить еще одно стекло, которое приблизит к лупе изображение далекого предмета. Тогда лупа покажет изображение сильно увеличенным.