Здравствуй, физика! - Гальперштейн Леонид Яковлевич (читаемые книги читать TXT) 📗
В наш век радиолюбители строят аппаратуру, позволяющую принимать все более удаленные станции. А триста лет назад любители оптики увлекались шлифованием все более сильных линз, позволяющих дальше проникнуть в мир невидимого.
Одним из таких любителей был голландец Антоний ван Левенгук. Линзы лучших мастеров того времени увеличивали всего в тридцать — сорок раз. А линзы Левенгука давали точное, чистое изображение, увеличенное в триста раз!
Словно целый мир чудес открылся перед пытливым голландцем. Левенгук тащил под стекло все, что только попадалось ему на глаза.
Он первый увидел микроорганизмы в капле воды, капиллярные сосуды в хвосте головастика, красные кровяные тельца и десятки, сотни других удивительных вещей, о которых до него никто и не подозревал.
Но не думай, что Левенгуку легко давались его открытия. Это был самоотверженный человек, отдавший исследованиям всю свою жизнь. Его линзы были очень неудобны, не то что теперешние микроскопы. Приходилось носом упираться в специальную подставку, чтобы во время наблюдения голова была совершенно неподвижна. И вот так, упершись в подставку, Левенгук просидел шестьдесят лет!
По следам Левенгука
Современные микроскопы дают увеличение в полторы-две тысячи раз, а электронные — даже в 200 тысяч раз. Настоящий микроскоп нам с тобой, конечно, не сделать. Но мы можем соорудить лупу, немного похожую на ту, которой пользовался Левенгук!
Вырежь пластинку из тонкой листовой латуни, меди, цинка или хотя бы из жести от консервной банки. Положи эту пластинку на дощечку и проколи в ней отверстие швейной иглой. Ты, может быть, думаешь, что проколоть пластинку иглой невозможно, что игла сломается?
Да, конечно, она сломается, если дать ей изогнуться. Весь фокус именно в том, чтобы игла не сгибалась.
Для этого подбери длинную корковую пробку. Загони иглу в пробку отвесно. Если окажется, что пробка коротковата и ушко иглы выступает, отломи его.
Затем положи на стол две кости домино или две одинаковые дощечки так, чтобы между ними осталось совсем небольшое пространство. Над этим пространством положи на опоры пластинку, а на нее поставь пробку с иглой.
Если теперь сильно и отрывисто ударить молотком по пробке, игла пробьет пластинку насквозь!
Интересно, что это отверстие само по себе, без всякого стекла, уже увеличивает. Поднеси пластинку к самому глазу и гляди через отверстие хотя бы на книжную страницу, но только с расстояния около двух сантиметров. Невооруженным глазом ты ничего так близко не увидишь. А через отверстие буквы покажутся очень большими, словно не в книге, а на афише!
Таким же способом можно рассматривать, например, маленького жучка, наколотого на булавку, мушиную лапку да и мало ли что еще. Условие только одно: наблюдаемый предмет должен быть очень ярко освещен. Лучше всего держать его против света или отбрасывать на него свет лампы с помощью зеркала.
Маленькое отверстие увеличивает потому, что у его краев лучи тоже преломляются, как в линзе. Но ты можешь вставить в это отверстие линзу, и тогда его увеличительное действие намного усилится. Как это сделать? Возьми на кончик булавки капельку чистой воды или вазелинового масла и «посади» ее в отверстие. Конечно, пластинку нужно держать горизонтально, чтобы наша жидкая «линза» не утекла и не потеряла своей круглой формы. Если капелька мала, добавь еще жидкости. Так ты можешь подобрать «линзу» с большим увеличением.
Только пользоваться ею будет очень неудобно. Пластинку нужно держать неподвижно и горизонтально, а голову — очень близко к ней и тоже совершенно неподвижно. Поработай немножко с этим «микроскопом», и ты поймешь, какое терпение было у Левенгука!
Левенгук пользовался одной линзой. Но уже в его время существовали микроскопы с двумя стеклами. В них изображение, которое давала первая линза, рассматривали не прямо глазом, а через вторую линзу. И эту вторую линзу брали послабее, чтобы было удобнее пристраиваться к ней глазом. Так не только легче было смотреть, но даже еще раз получалось увеличение!
Правда, в те далекие времена микроскопы с двумя линзами были еще очень несовершенны. Они увеличивали всего в несколько десятков раз и давали плохое, нерезкое изображение. Левенгук из своей одной линзы «выжимал» гораздо больше. Но постепенно двухлинзовые микроскопы удалось усовершенствовать, и они далеко превзошли то, что давала линза Левенгука. От них и пошли наши нынешние микроскопы, в которых уже не две линзы, а две группы стекол: одна, обращенная к объекту наблюдения (объектив), другая — к глазу (окуляр).
Увеличивает ли увеличительное стекло?
Что за вопрос? Крошечное насекомое, маленький винтик, мелкое колесико от часов кажутся гораздо больше, если их рассматривать через лупу или хотя бы через увеличительное стекло от бабушкиных очков. Видны такие подробности, которых не рассмотришь невооруженным глазом.
Но оказывается, что действие лупы сильно зависит от расстояния. Смотри через лупу на какой-нибудь предмет, постепенно отодвигаясь от него. Вначале изображение увеличивается, затем начнет раздуваться, как мыльный пузырь, заполнит собой всю лупу и, наконец, расплывется и пропадет.
Продолжай отодвигаться. Изображение появится снова, но, для того чтобы его увидеть, нужно будет держать глаз подальше от лупы. Изображение будет увеличенное, но перевернутое. Отодвигайся еще дальше — и это перевернутое изображение будет становиться все меньше, меньше… Скоро оно станет равным предмету, а потом и вовсе уменьшенным. Значит, увеличительное стекло может увеличивать только вблизи. Удаленные предметы увеличительное стекло не увеличивает, не приближает, а словно бы удаляет!
Как же быть, если мы хотим рассматривать в увеличенном виде удаленный предмет? Артиста на сцене, корабль в море, «каналы» на Марсе? Увеличительное стекло даст уменьшенное изображение таких предметов. Но зато предмет далеко, а его изображение получится здесь, близко. Значит, это изображение можно рассматривать через второе увеличительное стекло!
И теперь-то уже изображение можно будет увеличить. Если второе стекло сильнее первого, предмет как бы приблизится к нам! Так удалось создать зрительные трубы, и телескопы, и бинокли. Так увеличительное стекло позволило нам увидеть не только микробов, но и трещины на Луне, и кольца Сатурна, и невообразимо удаленные звезды и туманности!
Изображение можно поймать!
Впрочем, поймать можно не всякое изображение. Вот, скажем, мнимое изображение, которое получается в зеркале, можно только увидеть глазом. Поймать его невозможно. В самом деле, возьми лист белой бумаги и постарайся расположиться с ним так, чтобы изображение, даваемое зеркалом, получилось на этом листе, как на экране. Можешь особенно не стараться. Все равно ничего не получится!
А вот линза дает возможность поймать изображение, получить его на листке бумаги, на экране, на фотографической пластинке. Вспомни хотя бы опыт с зажигательным стеклом. Ведь ослепительно яркое пятнышко, прожигающее бумагу, — это пойманное изображение Солнца! Конечно, оно уменьшенное: ведь Солнце очень далеко от нас, а линза только одна. Но оно уже не мнимое, а вполне действительное. Бумага вспыхивает!
С помощью линзы можно получить и другие действительные изображения. Можешь, например, получить на листе бумаги или на белой стене изображение окна твоей комнаты и улицы за ним. Этот опыт лучше всего получается под вечер, когда на улице еще светло, но в комнате уже сгущаются сумерки.
В темной комнате легко получить действительное изображение свечи. На расстоянии 1 м от горящей свечи держи лупу, а в нескольких сантиметрах позади нее — лист белой бумаги. Немного подвигав лупу вперед-назад, ты скоро получишь на бумаге резкое изображение свечи.
