Точечные источники света. Получение параллельного пучка

Лампы для кинопередвижки. 12 вт, 30 и 50 вт для патрона Свана (рис. 163, 1). Эти лампы, как видно из рисунка, имеют светящийся волосок в виде небольшой дуги (рис. 163, 2) изображенной в натуральную величину. Если за такой лампой поместить сферическое зеркало, расположив волосок как раз в центре его, то можно использовать и ту часть лучей, которая посылается в противоположном направлении.

Рис. 163. 12-вольтовая кинопроекционная лампочка

При правильном расположении зеркала светящимся „телом“ будет волосок и его действительное изображение, налагающиеся друг на друга и образующие как бы букву х

(рис. 163, 3), Если желательно использовать эту лампу с рефлектором, то можно воспользоваться целиком всей осветительной головкой от кинопередвижки. Для целого ряда опытов это будет наилучший источник света.

12-вольтовая лампа (100-ваттная), с цоколем для обычного эдисоновского патрона.

У нее тоже светящаяся поверхность очень невелика. Разумеется, рефлектор в виде сферического зеркала, в центре которого расположена светящаяся нить, и в этом случае помогает более рациональному использованию световой энергии.

4-вольтовые лампочки от карманного фонаря. Они также обладают очень небольшой светящейся поверхностью.

Вольтова дуга. Наиболее приближается к точечному источнику дуга постоянного тока, если угли расположены под прямым углом, причем положительный уголь горизонтален (рис. 164). В этом случае силу тока надо подобрать так, чтобы отрицательный уголь не загораживал кратера на положительном угле. Чем толще угли, тем более сильный ток требуется. Другим условием является такая толщина отрицательного угля, чтобы он сам (вернее, его конец) не раскаливался докрасна.

Рис. 164. Расположение углей в вольтовой дуге

Однонитная лампа. В некоторых случаях в качестве точечных источников пригодны однонитные лампы, именно когда их нить накала параллельна щели, через которую в дальнейшем пропускается свет. Наиболее распространенными являются однонитные 12-вольтовые 10-ваттные лампочки (рис. 165).

Рис. 165. 12-вольтовая однонитная лампа

Эти лампочки, пожалуй, из всех однонитных обладают наибольшей яркостью светящейся нити, конечно, при условии правильного питания их током. В целом ряде опытов, пользуясь этими лампами, можно обойтись без щели (например в опытах по дифракции).

Получение параллельного пучка. Источник света близок к точечному (вольтова дуга, 50-ваттная 12-вольтовая кинолампа с рефлектором, 100-ваттная 12-вольтовая лампочка). В этом случае достаточно в конденсоре фонаря оставить одну первую линзу и источник света установить в фокусе этой линзы (рис.166, 1).

Рис. 166. Схема получения снопа параллельных лучей

Источник света достаточно далек от точечного (500—1000-ваттная 120-вольтовая кинопроекционная лампа, обычная сильная газополная лампа, калильная лампа). Здесь выгоднее оставить весь конденсор. Сходящийся же пучок, даваемый конденсором, обратить в параллельный можно при помощи двояковыпуклой (рис. 167, 2) или двояковогнутой (рис. 167, 3) линзы. Этими способами получаются более интенсивные пучки.

Рис. 167. Непрозрачный экран со щелями

Отдельные лучи. Описанные способы дают сноп параллельных лучей, и если бы заставить этот сноп скользить по экрану, то на нем получилась бы одна широкая светлая полоса. В целом ряде случаев надо показать несколько параллельных друг другу лучей. Для этого нужно только на пути уже полученного одним из только что указанных способов параллельного снопа лучей поставить ширму с рядом отверстий в виде прямоугольных щелей (рис. 167).

В тех случаях, когда желательно проследить за каждым лучом з отдельности, полезно перед разными щелями поставить различно окрашенные (но не очень густо) светофильтры. Пример: нужно продемонстрировать ход лучей в оборачивающей призме; для этого пускают на нее три луча — красный, белый, зеленый; по выходе из призмы получают зеленый, белый, красный (рис. 168).

Рис. 168. Оборачивающая призма

При подборе светофильтров надо следить, чтобы „луч“, наиболее ослабляемый демонстрируемым оптическим прибором, был наименее ослаблен светофильтром.

Широко раздвинутые лучи. При помощи конденсора невозможно получить крайние лучи на расстоянии, превышающем диаметр конденсора. Если бы мы пожелали получить лучи на большем расстоянии друг от друга, то можно было бы воспользоваться зеркалами (рис. 169).

Рис. 169. Схема получения далеко раздвинутых параллельных лучей

Два средних зеркала поставлены настолько близко друг к другу, что образуют щель для среднего луча. Наклон им придается такой, чтобы отраженные от них лучи пошли вертикально: один вверх, другой вниз. Эти два луча перехватываются крайними зеркалами и направляются вновь горизонтально. Если взять узкие полоски, то можно здесь обойтись без щелей. Само собой разумеется, что крайние зеркала можно раздвигать как угодно.

Удаленный источник. При демонстрациях целого ряда явлений, в особенности качественных, нет надобности в строго параллельных пучках. В этом случае можно ограничиться источником света й щелями. Легко сообразить, что если (рис. 170) мы будем ширму AB со щелями отодвигать от источника света S, то угол между крайними лучами будет все уменьшаться, лучи же все приближаться к параллельным.

Рис. 170. Ширма со щелями близко от источника света; пучок лучей — расходящийся

Рис. 171. Ширма со щелями далеко от источника света; пучок лучей близок к параллельности

Источник, удаленный на расстояние, в 25 раз превышающее расстояние между крайними щелями, дает практически уже почти параллельный пучок (рис. 171).