Опыт Тиндаля. Камера-обскура

Получение изображения через малое отверстие. 1) Темная камера. 2) Светящее тело. 3) Просвечивающий экран.

Так как в данном опыте форма и размеры светящего тела имеют существенное значение, то на выбор тела надо обратить особое внимание. Обычно в качестве источника света приходится применять электролампу. В этом случае надо выбрать лампу с таким волоском, чтобы он имел достаточно большие размеры и соответственно ясно выраженною форму. В этом отношении были весьма удобны угольные лампы с волоском характерной формы. Если в физическом кабинете сохранилась еще угольная лампочка, ее следует тщательно беречь для опытов по оптике.

На втором месте надо поставить пустотную лампу. Так как по-видимому придется пользоваться электролампой со спиральным волоском, то необходимо лампу установить так,, чтобы плоскость, в которой лежит подковообразный волосок, была перпендикулярна к продольной оси камеры. Тогда изображение волоска на экране будет иметь форму подковы.

Опыт начинают с большого отверстия и доходят до самого маленького— укол булавки. В каждом случае на экране получается изображение волоска, составленное из бесчисленного количества изображений отверстия. По мере уменьшения размеров отверстия уменьшается размер его изображения, поэтому изображение волоска составляется все из более и более мелких светлых пятнышек. В результате резкость и отчетливость изображения увеличиваются, но яркость уменьшается.

Необходимо обратить внимание учащихся на то обстоятельство, что изображение является обратным. Для этой цели необходимо перед началом опыта убедиться, как расположен подковообразный волосок относительно стенок камеры.

Опыт Тиндаля, 1) Проекционный фонарь. 2) Диафрагма с несколькими малыми отверстиями.

У проекционного фонаря с вольтовой дугой удаляют конденсор и объектив, а отверстие закрывают металлической диафрагмой с не сколькими (6—10) очень маленькими отверстиями. На экране получается несколько (по числу отверстий) изображений раскаленных концов углей вольтовой дуги (рис. 222). Изображение будет тем отчетливее, чем меньше отверстия. Это обстоятельство будет еще заметнее, если, сделать отверстия разных размеров.

Рис. 222. Опыт Тиндаля

Если для этого опыта взять менее мощный источник, то можно ограничиться более крупными отверстиями, например применить сиденье (с отверстиями) от венского стула.

Опыт с двумя щелями. 1) Темная камера. 2) Трубка с двумя щелями. 3) Светящее тело. 4) Просвечивающий экран.

Выдвижная дощечка с отверстием заменяется дощечкой с картонной трубкой (d — 5 см; L — 5—6 см); в эту трубку плотно входит картонная же трубка (L = 8—12 см), заклеенная с обеих сторон картонными кружками; в этих кружках прорезаны узкие щели А и В (L = 2—3 см; b = 2—3 мм), направленные перпендикулярно друг к Другу (рис. 223).

Рис. 223. Две взаимно перпендикулярные щели

На экране получается изображение тела, но его форма оказывается искаженной. Если ближе к нему расположена горизонтальная щель (т. е. трубка со щелями расположена, как: на рисунке), то в горизонтальном направлении изображение тела сжато (рис. 224, I). Если же трубку повернуть вокруг продольной оси на 90°, то ближе к телу расположится вертикальная щель и изображение тела окажется сплюснутым по вертикальному направлению (рис. 224, II). Объяснение этого явления дает ход лучей на рисунке 224.

Рис. 224. Ход лучей при двух взаимно перпендикулярных щелях

Если обе щели (взаимно перпендикулярные) приложить вплотную друг к другу, то они будут действовать просто как одно малое отверстие.

Камера-обскура. Камерой-обскурой (или по-русски темным ящиком) называют ящик или коробку, покрашенную внутри черной краской и предназначенную для получения изображения. Если хотят камеру использовать не только для данного опыта, но и для следующего, то ее надо делать так, чтобы внутрь ее не мог проникнуть свет. С этой целью из картона или фанеры делаются две коробки (без крышек), плотно входящие друг в друга; внутри большей из них вделывают вторые стенки так, чтобы в промежутки между двойными стенками вдвигались стенки меньшей коробки. Продольное сечение камеры имеет вид, изображенный на рисунке 225, I.

Рис. 225. Разрез раздвижной камеры-обскуры

Внутренний размер меньшей коробки надо подогнать к размеру фотографических пластин, т. е. или б см x 9 см, или 9 см x 12 см, или 13 см x 18 см, прибавив по 5 мм к каждой стороне. У задней стенки внутри делаются внизу и вверху пазы для вкладывания фотопластинки (рис. 225, II); в одном пазу укрепляется пружинка, удерживающая пластинку (рис. 225, III).

В передней стенке просверливается отверстие (d — 1 см) и заклеивается изнутри черной бумагой (в нее завертывают фотопластинки) или листом станиоля (проверить на свет, нет ли в станиоле дырочек); полезно для прочности наклейки прибить на нее изнутри кольцо из фанеры (внутренний диаметр около 2 см). В станиоле (в центре) прокалывается булавкой отверстие. Для закрывания отверстия снаружи к стенкам коробочки приделывается два паза; вдоль этих пазов двигается плотно пригнанная дощечка.

Камера, описанная здесь, нужна, главным образом, для последующего опыта. В данном случае вместо фотопластинки нужно матовое стекло. Поэтому меньшую коробку заменяют рамкой с матовым стеклом. К рамке приделываются закраины, которые должны входить в промежутки между двойными стенками камеры.

Вставив в камеру матовое стекло и выдвинув задвижку, закрывающую отверстие, направляют отверстие на ярко освещенный предмет или на пейзаж, видный из окна, и получают изображение (обратное) на матовом стекле. Изображение вследствие малости отверстия крайне слабое, поэтому при наблюдении необходимо тщательно закрываться с головою при помощи плотной черной материи.

Если в физическом кабинете имеется фотоаппарат, то специальной камеры делать не надо. В фотоаппарате объектив заменяется куском картона с малым отверстием. Весьма удобно и поучительно описанным способом показать учащимся изображение Солнца, особенно во время солнечного затмения.