Физика без формул

Итак, не скорость и не длина волны. Остается частота. Да, именно эта волновая величина определяет цвет световых лучей. Она будет неизменной для каждого цвета, где бы лучику ни пришлось путешествовать — в линзах, в стеклах, в призмах. Заметьте, что если длина световых волн ничтожно мала, то частота — невероятно огромна. Составляет она примерно миллион миллиардов колебаний в секунду. Самая большая частота световых волн — у фиолетового цвета, а самая маленькая — у красного.

Что такое радуга?

Вы, конечно, любовались видом радуги, возникающей в небе после дождя. Отчего же появляется такая красивая, да еще цветная картина в воздухе? Однако тут мы не совсем точны, в чистом воздухе никакой радуги не было бы. Образуется она благодаря мельчайшим капелькам воды, поэтому и бывает лишь после дождя. Заметьте, что чаще наблюдать радугу удается, когда Солнце невысоко над горизонтом, а вы располагаетесь спиной к нему и лицом к «уходящему» дождю.

В чем причина появления цветов на небосклоне? Преломляясь в крохотных прозрачных капельках воды, белый свет испытывает, как говорят, разложение в спектр. И тогда становится совершенно ясно, что состоит он из набора цветов. Получить радугу можно, как это сделал Исаак Ньютон, в «домашних» условиях. Через маленькое отверстие в ставне или шторе нужно пропустить узенький пучок света. Если на его пути поставить стеклянную треугольную призму, то преломившиеся в ней лучи выйдут уже разделенными на цвета. Это будет хорошо заметно на противоположной окну стене.

Явление, описанное сейчас, получило название дисперсии света. Радужная полоска, именуемая спектром, показывает, что сильнее всего преломляются призмой фиолетовые лучи, а меньше всего — красные. Получение спектров от различных светящихся тел породило целую отрасль науки и техники — спектральный анализ.

Выяснилось, что каждое вещество испускает и поглощает вполне определенные цветовые лучики. И если мы сравним спектр, например, от раскаленного грунта, доставленного с Луны, с известными, эталонными спектрами, то сможем узнать, из чего этот грунт состоит. По спектру расплавленного металла, который только что «сварили», можно распознать, какие химические добавки ему нужны, а каких — избыток.

Специальные приборы — спектроскопы, — основной деталью которых является призма, нашли широкое применение в самых разных областях. Скажем, с их помощью смогли на расстоянии определить химический состав звезд. Одним из поразительных открытий спектроскопии было обнаружение на Солнце неизвестного химического элемента, который значительно позже нашли на Земле. Его и назвали в честь Солнца — гелий.

Как быстро бегает свет?

Да так и бежит — со скоростью света, иначе вроде и не скажешь. А какова эта скорость? Измерить ее пытались очень давно. Изобретали остроумные способы, пытаясь даже «включить» в экспериментальные установки другие планеты. Было ясно, что скорость эта невероятно велика, поэтому измерять ее нужно на больших расстояниях.

Жан Фуко (1819–1868) — французский физик-экспериментатор. Разработал метод измерения скорости света и измерил ее в воздухе и воде, чем подтвердил волновую теорию света. При помощи маятника доказал вращение Земли вокруг своей оси. Изобрел гироскоп, нашедший широкое применение в технике.

Первые же более или менее удачные попытки привели к результатам, говорящим о сотнях тысяч километров в секунду. Все более точные методы измерения позволили установить на сегодня эту величину равной 300 000 километров в секунду. Как бы ни была велика эта скорость, она не бесконечно большая. Значит, свет от далеких источников, например, звезд, может идти к нам не мгновенно, а столетиями, миллионами лет. И то небо, которое мы видим над головой, вовсе не соответствует реальному состоянию дел. Иначе говоря, каких-то звезд уже давным-давно нет на свете.

А вдруг и Солнце уже погасло? И до нас доходит давным-давно испущенный свет? Не волнуйтесь, от Солнца свет доносится до нас всего лишь за 8 с небольшим минут, так что про него мы все довольно быстро узнаем.

Скорость света, измеренная в разных прозрачных веществах, оказалась меньше той, с которой он распространяется в вакууме или воздухе. Знание этих скоростей позволило установить причину преломления света: чем меньше скорость света в среде, тем больше он ею преломляется.