Изображение при одном и нескольких точечных источниках

Изображение при одном точечном источнике. 1) Темная камера. Точечный источник света. 3) Просвечивающий экран.

К „малым” надо отнести отверстия, поперечник которых заключается примерно в пределах от 0,5 до 2 мм. Чем меньше этот поперечник, тем в большей степени отверстие заслуживает название „малого” и тем резче и полнее наблюдаются все те явления, какие сопровождают прохождение света через малые отверстия.

По этой причине желательно применять отверстия возможно малого диаметра, например получаемые от прокола булавкой или иголкой. Однако очень маленькие отверстия могут вызвать явление дифракции и, кроме того, пропускают сквозь себя крайне незначительное количество света; поэтому яркость даваемых ими изображений будет весьма мала. Вследствие этого применение очень малых отверстий требует: 1) возможно более яркого источника света; 2) заключения источника света в темную камеру; 3) полнейшего затемнения в комнате.

Приступая к подготовке этого опыта, надо прежде всего выбрать подходящий источник света. Можно воспользоваться упомянутым раньше источником, состоящим из 4 лампочек для карманного фонаря. Хотя для данного опыта нужна лишь одна лампочка, но камера рассчитана и на последующие опыты с несколькими источниками. Можно лампочки заменить более мощными (например 12-вольтовыми), имеющими малую светящую поверхность.

Когда источник света выбран, тем самым установлен размер поперечного сечения темной камеры, куда придется поставить этот источник. Длина камеры берется примерно в 40—50 см. Камера (рис. 220) делается из фанеры; для скрепления стенок во всех углах помещаются брусочки (поперечное сечение 2см X 2 см), к которым прибиваются фанерные стенки. Одна продольная стенка делается на пазах и потому является выдвижной.

Рис. 220. Камера для источника света

На боковой стенке пропиливается отверстие (диаметр 5 см), закрываемое выдвижной фанерной дощечкой, ходящей в пазах. Таких дощечек надо иметь несколько и снабдить их малыми отверстиями разного диаметра. Чтобы сделать малое отверстие, надо в фанере просверлить отверстие диаметром в 1 см и это отверстие забить или заклеить тонким металлическим листиком (можно взять станиоль) или непрозрачной бумагой. Наконец в последнем тонком материале прокалывается отверстие булавкой, толстой иголкой, шилом и т. п. или прорезается острым ножом, безопасной бритвой. Края отверстия должны быть ровные — без всяких заусениц.

Чтобы питать током источник света, стоящий внутри камеры, можно поступить двояко: 1) заранее наглухо без просветов заделать провода в отверстии, проделанном в одной из стенок, или 2) укрепить на стенке две клеммы, снабженные головками с обеих сторон (рис. 221); снаружи к клеммам подводятся провода от источника тока, а внутри — провода от источника света.

Рис. 221. Ввод с двумя клеммами

Внутренние стенки камеры окрашиваются черной матовой краской. Эту камеру можно объединить с ящиком, описанным раньше, тогда, придется только длину несколько увеличить (до 60 см), а боковые трубки ящика (рис. 210) приделать к отдельным выдвижным дощечкам выдвижная стенка будет заменяться стеклом.

Чтобы показать действие малого отверстия в камере, зажигают одну среднюю лампочку (остальные немного вывинчивают из патронов); в боковую стенку вставляют дощечку с малым отверстием в форме треугольника (стороны около 3 мм); камеру направляют этим отверстием к учащимся и перед отверстием ставят просвечивающий экран.

На экране учащиеся увидят светлое пятнышко в виде треугольника; следовательно точечный источник дает на экране изображение отверстия. Это явление еще лучше заметно, если взять отверстие большего размера, например в виде треугольника со сторонами по 5—7 мм. Так как у лампочки волосок далеко не является одной точкой, то в данном опыте, где надо показать изображение отверстия, а не волоска, нельзя брать очень малое отверстие (меньше 3—4 мм).

Изображение при нескольких точечных источниках. 1) Темная камера. 2) 4-точечный источник света. 3) Просвечивающий экран.

Данный опыт является продолжением предыдущего. Выдвинув продольную стенку, зажигают все лампочки, ввернув их в патроны.

Отверстие оставляют самое большое (треугольник со сторонами в 5—7 мм). На экране видны 4 светлых пятнышка в форме треугольника. Это 4 (по числу светящих точек) изображения отверстия, расположенные соответственно расположению этих точек, но обратно им. Выражение „обратное расположение“ означает, что изображение, даваемое верхней лампочкой, лежит внизу, правой — налево, левой — направо и т. д. Такое расположение является следствием прямолинейности лучей, проходящих в данном случае через одну общую точку — отверстие.

Заменяя отверстие меньшим (треугольник со сторонами в 2—3 мм), заметим, что общая картина явления осталась прежней, но, ввиду уменьшения размеров отверстия, каждое его изображение тоже уменьшилось и потому форма этого изображения (а значит и форма отверстия) становится менее заметной, приближаясь к светлой точке. Отсюда легко сделать переход к тому случаю, когда число отдельных точечных установок или светящих точек станет бесконечно большим, т. е. перейти к светящему телу.