Сосуды для опытов с преломлением

В качестве веществ, преломляющих свет, применяются почти исключительно два — стекло и вода. Последняя требует сосуда, обладающего особыми качествами, именно: сосуд должен иметь стенки из хорошего бесцветного и ровного стекла. Таким качествам удовлетворяет зеркальное стекло, однако во многих случаях оно может оказаться слишком толстым (толщина до 1 см); поэтому берут хорошие куски бемского стекла (толщина около 3—5 мм).

Необходимо иметь большой прямоугольный сосуд типа аквариума. Проще всего приобрести аквариум в зоомагазине. Большой размер сосуда вреда не принесёт, но, конечно, неудобен в обращении. Для некоторых опытов нужна большая длина сосуда (примерно 40—50 см); аквариум такой длины будет чересчур громоздким. Желательны примерные размеры: L = 30—40 см; h = — 25—30 см и b = 10—12 см.

К самодельному изготовлению аквариума надо прибегать лишь в самом крайнем случае. Оправу для стекол надо делать из толстого (b — 1—2 мм) листового цинка или железа. Для каждой стороны -делается рама с пазами для стекол (паза нет у верхней стороны). Все рамы спаиваются между собой и с основанием аквариума. Стекла вставляют в пазы на специальной водоупорной замазке. Гораздо проще сделать сосуд небольшого размера; самодельное сооружение таких сосудов приходится выполнять во многих случаях.

Сосуд прямоугольной (в частности кубической) формы делается с двумя стеклянными стенками—передней и задней; боковые стенки и дно выгибаются из металлического (цинкового, жестяного) листа по соответствующей выкройке (рис. 288, I). В углах, где сходятся в стык загибы у стенок и дна, места соприкосновений спаиваются. Полезно вдоль верхнего края передней и задней стенок припаять продольные полоски, скрепляющие боковые стенки. Внутрь вкладываются стекла и по краям замазываются оконной замазкой или заливаются в горячем (жидком) виде менделеевской замазкой.

Рис. 288. Жестяной каркас для сосуда

Можно, наконец, заделать сургучом, для чего сургуч настругивают мелкими кусочками, насыпают в заливаемый угол (или паз) и затем осторожно снаружи прогревают этот угол на горелке до плавления сургуча. Когда жидкий сургуч зальет весь паз, нагревание кончают и сургучу дают остыть,, не меняя положения сосуда. Для склейки стекол можно применять зубную цементную пломбу (она не растворяется в сероуглероде).

Кубический сосуд небольшого размера (ребро 4—5 см) можно склеить сплошь из стекол или с деревянным основанием. Квадратное основание делается из сухого твердого дерева и должно иметь пазы для вставки стекол. Пазы пропиливаются пилой вдоль всех сторож основания (на расстоянии 3—5 мм от края) (рис. 289).

Рис. 289. Деревянная основа для прямоугольного сосуда

Ширина паза соответствует толщине стекла. Из старых негативов выбирают ровные бесцветные стекла и алмазом вырезают 4 квадрата. Их вставляют в пазы основания так, чтобы стекла по углам вплотную прикасались друг к другу вдоль всего ребра. Затем места стыка стекол заливают сургучом, как указано выше; сургуч можно заменить канифолью с воском (в пропорции 4:1). Если дно сделать тоже стеклянным, тогда надо сосуд предварительно склеить по всем ребрам при помощи полосок бумаги или ткани и затем осторожно заливать сургучом.

Совершенно так же, как кубический сосуд, из стекол можно склеить равностороннюю треугольную призму (рис. 290). Можно полые призмы делать иначе. Берут кусок (L = 15 см, b = 6 см) сухого твердого дерева (без сучков). Толщина определяется тем преломляющим углом, какой должна иметь изготовляемая призма (так, например, h = 17 см при 15°; h = 32 мм при 30°; h = 48 мм при 45° и h = 63 мм при 60°).

Рис. 290. Деревянная основа для треугольного сосуда

На расстоянии 3 см от конца на средней линии дощечки просверливают центуром (т. I, рис. 282, 8 и 10) отверстие (d = 3 см); края отверстия выравнивают полукруглым мелким рашпилем (т. I, рис. 281, 24). Затем, зажав дощечку в верстак, фуганком состругивают наискось (с обеих сторон) тот конец доски, где проделано отверстие, начиная срез с расстояния в б см от конца дощечки; таким путем получают клин с отверстием посередине (рис. 291); излишек (9 см) доски отпиливают.

Рис. 291. Деревянный клин для стеклянной полой призмы

Внутренние стенки отверстия делают водонепроницаемыми, заливая расплавленным парафином, масляной краской, асфальтовым лаком. Из ровного тонкого стекла вырезают два прямоугольника, по размеру соответствующие щекам клина (b = б см и L = 6 —7 см). Вырезанные стекла приклеивают к щекам клина; всего лучше взять твердый шеллак и в расплавленном состоянии промазать щеки клина. Далее стекло осторожно нагревают над пламенем горелки (рис. 292) выше температуры плавления шеллака (50—80°) и в горячем состоянии накладывают в горизонтальном положении на клин.

Рис. 292. Нагревание стекла перед прикладыванием его к щекам клина, намазанным шеллаком

Шеллак должен расплавиться, и тогда, плотно прижав стекло к дереву, держат их в таком состоянии до затвердевания шеллака. Точно так же наклеивают второе стекло, и призма готова (рис. 293). Для наливания воды в одном из треугольных оснований деревянного клина просверливается отверстие; потом оно закрывается пробкой. Долго держать воду в такой призме не следует.

Рис. 293. Самодельная стеклянная призма

Важное значение для опытов имеют сосуды круглой и полукруглой форм. Круглые цилиндрические стенки сосуда в большинстве случаев нужны с той целью, чтобы луч света, идущий вдоль радиуса, проходил через стенку, не преломляясь. Из круглых сосудов в кабинетах встречается большой круглый цилиндрический сосуд (рис. 308).

Полукруглые сосуды бывают двух типов в зависимости от их положения (горизонтальное или вертикальное) при опытах. К одному типу относится сосуд, входящий в набор прибора Кольбе (рис. 190), ко второму - прибор Мюллера (рис. 307). Круглый сосуд можно сделать из кристаллизационной чашки (т. I, рис. 108, D = 10—15 см); выбрать чашку надо с возможно более ровными боковыми стенками. Если чашку применять в обычном горизонтальном положении, то надо по диаметру перегородить ее стеклом, вставив его на мягких (например резиновых) прокладках и залив края замазкой.

Можно применять чашку в вертикальном положении, но тогда надо ее края вмазать в круглый паз, проделанный в деревянном кружочке. Для получения паза надо выпилить из тонкой доски (например фанеры) кружок по внутреннему размеру чашки и кольцо — по внешнему, и затем кружок и кольцо прибить ко второму кружку (рис. 294).

Рис. 294. Самодельный круглый сосуд

В промежутке между кольцом и кружком получается паз, куда вставляются края чашки. В доске проделывается отверстие для наливания воды внутрь сосуда. По окружности наклеивается бумажная полоска с градусными делениями. На дне чашки проводятся два взаимно перпендикулярных диаметра, чтобы иметь отметку уровня воды и центра, через который должны проходить лучи.