У шкільній геометричній оптиці вважається, що світло поширюється прямими променями. Оптика хвильова уточнює: світло - це хвилі (електромагнітного поля). Хвилі можуть загортати за перешкоду і взагалі, буває, поводяться незвично. Ми починаємо цикл заміток, в якому зібрані нескладні досліди, що демонструють хвильові властивості світла.
Спочатку розповімо трохи про механізм, що стоїть за подальшими дослідами. Білий світ сонця або лампи розжарювання складається з багатьох чистих відтінків, кожному з яких відповідає певна довжина хвилі світла (менше тисячної частки міліметра). Нехай у предмета є відображають частини на невеликій відстані один від одного. Тоді впала на нього світлова хвиля відіб'ється в декількох місцях. Відбиті хвилі можуть посилити один одного, а можуть і погасити, якщо гребінь однієї хвилі доведеться на западину інший. Таке накладення хвиль називається інтерференцією - від англ. interference. втручання. Буває навіть так: кожен з джерел світла висвітлює ділянку паперу, але якщо вони посвітити разом, шматочок виявиться в темряві!
Посилять чи відбиті хвилі один одного або погасять, залежить від довжини хвилі (відтінку), від напрямків впав і відбитого світла, від відстані між відображають ділянками. Тому відбитий відтінок змінюється від місця до місця і від напрямку погляду. Тепер можна і перейти до дослідів.
Перший приклад - райдужні мильні плівки (фото 1, 2). Кольорові вони через складення хвиль, відбитих лицьовій і тильній поверхнями плівки. Це показано праворуч на схемі невеликої ділянки плівки (він виділений на фото 1 рискою). На схемі світло падає зліва, але в нижній товстої частини горби відбитих зелених хвиль виявляються поруч, а у синіх - чергуються. Зелене світло в підсумку відбивається, а синій - немає. Вище, де плівка тонше, відбиті хвилі зсуваються один щодо одного, і все виходить навпаки: синій колір відбивається, а зелений - немає.
Ще один приклад - тонка обгортковий поліетиленова плівка, яку використовують в магазинах. На жаль, її кольору добре видно тільки в світлі дешевих енергозберігаючих ламп *. Подивіться на фото 3 - так виглядає відблиск від лампи на плівці, натягнутої на темну кружку. Але що виходить різноманіття чистих і насичених кольорів складно передати на фотографії; зробіть досвід самі!
Бувають і «антіплёнкі» - тонкі порожнини в чому-небудь прозорому. Там интерферируют промені світла, відбиті двома «паралельними» стінками порожнини, але механізм по суті той же, що у плівок.
Давайте навчимося робити антіплёнкі. Заморозьте літр води. Найскладніше - отримати прозорий лід. Для цього краще використовувати чисту воду і заморожувати великий заввишки обсяг. Взимку і навесні можна взяти товсту бурульку. Стукніть по льодинки тильною стороною ложки. Незабаром ви навчитеся так відміряти силу удару, щоб лід не розколювався на частини, але з'являлася тріщина глибиною з сантиметр, що йде всередину льоду. Вона може бути непомітна, тому після удару повертите крижинка, намагаючись зловити відблиск на тріщині (фото 4). Пам'ятайте, що лід швидко тане і тріщини в ньому недовговічні: вони поступово заповнюються водою.
Є ще пара цікавих зауважень. По-перше, на фото 5 і 6 видно, що в більш товстому місці плівки кольору змішуються і втрачають контраст. На обгортковий плівках, які до тонкого шару розтягнути складно, доходить до того, що в сонячному світлі їх кольору взагалі не помітні. А ось в світлі багатьох енергозберігаючих ламп розфарбування плівок і антіплёнок залишається контрастною навіть при великій товщині, ніж ми і користувалися, розглядаючи обгортковий поліетилен.
Пояснимо коротко, в чому причина втрати контрасту. Якщо освітити плівку чистим червоним кольором, смуги вийдуть чіткі, а не розмивати в товстій частині, як це було внизу на фото 5. Багато енергозберігаючі та люмінесцентні лампи світять декількома чистими квітами, і тому створювані ними смуги на плівці майже не розмиті, візерунок виходить контрастним . А ось сонце та лампи розжарювання світять сумішшю всіх видимих кольорів. В результаті «червоні» клітини відчувають світло від безлічі різних відтінків, кожен з яких створює смуги своєї ширини. Чим товщі плівка, тим більша набирається неузгодженість між окремими червоними відтінками, і смуги розмиваються. Те ж відбувається з зеленими і синіми смугами, і в результаті товста плівка дає просто білий відблиск: все змішалося.
* Як зрозуміти, чи годиться лампа? Подивіться на її відображення в компакт-диску. Якщо видно суцільні райдужні смуги, як на лівому фото, лампа не годиться: кольорові відображення повинні бути окремими, кожне свого кольору, як на правому фото.
Художник Ольга Демидова