|
КАК ОТКРЫЛИ СТЕКЛО
|
|
|
sigizmund1
| Дата: Понедельник, 18.07.11, 03:46 | Сообщение # 31 |
|
Идейный вдохновитель
Группа: Проверенные
Сообщений: 9528
Регистрация: 15.01.09 | ВОГНУТОЕ ЗЕРКАЛО
Сто с лишним лет назад одному врачу пришла в голову мысль: нельзя ли через пищевод заглянуть человеку в желудок?
Это была дерзкая мысль. Ведь путь глотка — пищевод — желудок не прямой, он имеет изгиб. А световой луч, как известно, прямой.
Тут-то, однако, и может пригодиться зеркало: оно отражает лучи, меняет его направление, если луч падает на зеркало под углом.
Когда мальчик, сидя у окна, забавляется тем, что ловит солнечного «зайчика» и пускает его соседям в глаза, он пользуется как раз этим свойством зеркала.
Если зеркалами можно перебрасывать свет — подобно тому, как перекидывают мяч из рук в руки, — то, значит, зеркалами можно перебросить и изображение, например, глядеть вперед, а видеть то, что делается сзади или за углом.
И, значит, через пищевод заглянуть в желудок всё-таки возможно.
Подвергнуться такому опыту согласился цирковой фокусник-шпагоглотатель.
Врач ввел ему в пищевод длинную узкую трубку с зеркалами, а к наружному ее концу приставил лампочку.
И вот он действительно увидел внутренность желудка. Увидел, правда, плохо, потому что свет лампочки был слабый. Но всё же кое-что можно было разобрать.
Так был изобретен перископ для осматривания желудка — гастроскоп.
Впоследствии его усовершенствовали: проложили внутри трубки провод и привинтили к его концу крошечную электрическую лампочку. Теперь, когда лампочка горит в самом желудке, всё видно очень отчетливо.
Маленькая, но сильная лампочка хорошо освещает внутренность желудка, и опытный глаз врача быстро находит язву или опухоль.
К такому медицинскому перископу можно присоединить фотографический аппарат и получить снимок внутренности желудка.
Главное применение перископ нашел, однако, не в медицине, а в военном деле.
Военный перископ — просто длинная труба, в которую наверху и внизу вставлены наклонно небольшие зеркала.
Изображение, пойманное верхним зеркальцем, перебрасывается на нижнее, — здесь его можно рассмотреть.
Через перископ можно следить за неприятелем, не высовываясь из окопа, оставаясь для неприятеля незримым.
Так два самых обыкновенных зеркала, вставленных в трубу, становятся важным оптическим прибором.
Правда, у зеркала имеется соперник — призма, трехгранный кусочек стекла. Призма тоже заставляет лучи изменять направление, но не отражая, а преломляя их.
Лучшие перископы — например, перископы подводных лодок — призматические. Зато зеркальные перископы сделать гораздо легче.
Но еще важнее для оптики не обычное плоское зеркало, а вогнутое: оно направляет лучи узким ровным пучком либо заставляет их сойтись, скреститься в одной точке на некотором расстоянии от зеркала.
Древняя легенда рассказывает, будто знаменитый греческий ученый Архимед сжег с помощью солнечных лучей, отраженных от вогнутого зеркала, римский флот, напавший на город Сиракузы. Эта легенда, конечно, неправдоподобна. Чтобы собрать так много солнечного тепла и переслать его на такое большое расстояние, нужно было громадное вогнутое зеркало.
Таких зеркал не умели делать в древней Греции. Грек Антемий, живший через 700 лет после Архимеда, попытался доказать, что корабли можно было зажечь системой из 24 плоских зеркал. Такая система плоских зеркал должна работать, как одно огромное вогнутое зеркало.
Направляя солнечные «зайчики» от всех зеркал в одну точку, по мнению Антемия, можно было бы получить температуру, достаточную для того, чтобы могло загореться сухое просмоленное дерево и канаты. Такое объяснение кажется довольно правдоподобным, если считать, что расстояние между зеркалами и кораблями было не больше 30—50 метров. На большем расстоянии, при том уровне техники, какой был во времена Архимеда, вряд ли было возможно зажечь с помощью зеркал дерево.
Задача использования солнечной энергии, превращения ее в тепловую, механическую и электрическую интересует ученых и инженеров и в наше время. Эта задача вполне разрешима теперь. Не представляет труда изготовить вогнутые зеркала с большой точностью и собрать лучи в небольшое пятно или полосу, в зависимости от желания конструктора. Не трудно собрать солнечные лучи на котел с водой и заставить закипеть воду, а паром приводить в движение машины.
Весь вопрос только в том, насколько стоимость энергии, получаемой от солнечных котлов, может конкурировать со стоимостью энергии, которую дают гидростанции или котельные, работающие на топливе. Поэтому использовать «солнечные котлы и моторы» наиболее выгодно в южных странах, где солнца много, а другого топлива мало, где большие пространства земли лишены достаточно мощных рек. У нас в России, например, лучше всего прибегать к использованию солнечной энергии в южных районах.
Однако вогнутые стеклянные зеркала больших размеров стоят еще слишком дорого, и применять их в «солнечных котлах» невыгодно. Почти тех же результатов можно достичь, если поверхность большого вогнутого зеркала составлять из отдельных кусков плоских зеркал. Такое зеркало будет очень хорошо собирать солнечные лучи и развивать высокие температуры. Солнечные котлы и печи со стеклянными вогнутыми и плоскими зеркалами строятся и работают у нас в России и в других странах.
В наше время, однако, вогнутые зеркала чаще используются не для нагревания, а для освещения.
В карманном электрическом фонарике заключена крошечная лампочка всего в несколько свечей. Если бы она посылала свои лучи во все стороны, то от такого фонарика было бы мало пользы: его свет не проникал бы дальше одного-двух метров.
Но за лампочкой поставлено маленькое вогнутое зеркальце. И вот, луч света прорезывает темноту на десять метров вперед.
Так же устроены и автомобильные фары и прожекторы.
В прожекторе светит мощная дуговая лампа. Но если бы вынули из прожектора вогнутое зеркало, то свет лампы бесцельно разошелся бы во все стороны, она светила бы не на семьдесят километров, а всего на один-два...
В железнодорожном светофоре, в корабельном фонаре, прикрепленном к верхушке мачты, в фонаре маяка — всюду мы найдем стекло, собирающее свет в узкий пучок.
Было бы, однако, неверно утверждать, что этим собирающим стеклом всегда служит вогнутое зеркало. Как у плоского зеркала имеется соперник — призма, так и у вогнутого зеркала тоже есть свой соперник — линза.
Доктор Клаубони, спутник отважного капитана Гаттераса из романа Жюля Верна, был изобретательным человеком.
Их арктическая экспедиция однажды очутилась в трудном положении: без спичек при сорокавосьмиградусном морозе. Что было делать? Если бы у кого-либо из экспедиции было с собой вогнутое зеркало, тогда можно было бы им заменить спички. Но вогнутого зеркала ни у кого не нашлось. Доктор Клаубони всё же не растерялся: он вырубил топором кусок прозрачного льда, обтесал его в форме чечевицы и отполировал своими руками. Получилась ледяная линза. Ледяной линзой поймали солнечные лучи и направили их сходящимся пучком на трут. И трут вскоре вспыхнул веселым огоньком.
Этот рассказ всё же внушает сомнения.
Трудно представить, как мог доктор Клаубони топором, да еще на морозе в сорок восемь градусов, сделать большую ледяную линзу правильной формы. А если бы она вышла не совсем гладкой или не вполне правильной формы, то она не могла бы собрать в точку все падающие на нее лучи, и трут не вспыхнул бы.
Ледяная линза не очень-то пригодна для собирания лучей.
Гораздо удобнее стеклянная линза — собирательное, или, как его иногда называют, зажигательное стекло.
Вот это-то стекло и может выполнить то же дело, что и вогнутое зеркало. В одних случаях удобнее пользоваться вогнутым зеркалом, в других — линзой, а иногда — тем и другим.
Мы говорили, например, что в карманном фонаре помещают за лампочкой вогнутое зеркальце. Но этого мало: в фонаре имеется еще и маленькая линза — перед лампочкой. Зеркальце и линза помогают друг другу собрать весь свет, какой дает лампочка. Особенно сложно устроен фонарь маяка.
В древности самым мощным маяком был Александрийский маяк, огромная башня в сто семьдесят метров, то есть выше высотного здания в сорок этажей.
Этот маяк считался одним из «чудес света». На его верхушке горел огромный костер, служивший как бы путеводной звездой морякам.
Мы не знаем, как далеко проникал луч этого маяка. Но очень далеко он, конечно, проникать не мог, так как даже большой костер дает не так уж много света. К тому же свет его расходился во все стороны и должен был быстро терять свою силу.
Тысячи лет пытались люди различными способами усилить свет маяка. Вместо дров жгли уголь, ставили масляные лампы со многими фитилями, приделывали к ним трубы, чтобы они горели ярче. Но всё это мало помогало.
Маячные огни оставались всё еще недостаточно яркими и были видны не более чем на 10—15 километров. Корабли, сбившиеся с пути или попавшие в шторм, могли, не увидев огонь маяка, пройти мимо спокойной, удобной бухты и потерпеть крушение.
Спасителем кораблей оказалось вогнутое, сначала металлическое, а позже стеклянное зеркало, которое стали устанавливать позади маячной лампы. Вогнутое зеркало отбрасывало все лучи в одном направлении, и благодаря этому свет маяка значительно усиливался.
Однако и это усиление было еще недостаточным. В 1820 году крупнейшим французским физиком Френелем были предложены особые ступенчатые линзы, которые состоят как бы из ряда отдельных преломляющих призм. Теперь линзы Френеля используются не только во всех маяках, но и во всевозможных сигнальных фонарях: прожекторах, семафорах, светофорах. Часто линзы Френеля делают в виде ступенчатых бочонков из стекла, внутрь которых помещают лампы.
В дальнейшем линзы Френеля для маяков были им же еще усовершенствованы. Он предложил против источника света устанавливать ступенчатые преломляющие линзы, а в верхней и нижней частях фонаря — призмы полного внутреннего отражения. Такое устройство маячного фонаря позволило получать очень яркий сноп света. Сила света современных маяков достигает шестидесяти миллионов свечей.
Фонари современных маяков делают из нескольких огромных преломляюще-отражающих линз Френеля, диаметром до трех метров каждая. Маяки строят на высоких берегах или скалах, и свет их в ясную погоду виден за много десятков километров. Расстояние, на которое виден огонь маяка, определяется теперь не его яркостью, а тем, что земля — шар, и при удалении на 50 километров даже маяк, огонь которого находится на высоте 100 метров над уровнем моря, скроется за горизонтом.
Маяки нужны не только морским кораблям, но и воздушным. Сейчас на каждом аэродроме есть авиамаяк. Свет авиамаяков направляют не горизонтально, как в морских маяках, а под некоторым углом вверх. Свет этих маяков виден с самолета очень далеко. Ведь самолеты летят на очень большой высоте, и поэтому свет маяка не скрывается горизонтом.
Солнечный мотор, рефлектор синей лампы, карманный электрический фонарик, прожектор, маяк — для всего этого нужно вогнутое зеркало. А ведь мы перечислили далеко не всё. Мы не упомянули, например, о зеркале телескопа.
Но мы уже и так незаметно для себя вошли в область оптики. И прежде чем продолжать наш рассказ, мы должны сказать о том особом стекле, из которого делают оптические приборы.
Не делай зла – вернется бумерангом.
Не плюй в колодец – будешь воду пить.
Не предавай друзей, их не заменишь.
И не теряй любимых – не вернешь.
Не лги себе – со временем проверишь,
Что этой ложью сам себя ты предаешь.
|
| |
| |
|
sigizmund1
| Дата: Понедельник, 18.07.11, 17:35 | Сообщение # 32 |
|
Идейный вдохновитель
Группа: Проверенные
Сообщений: 9528
Регистрация: 15.01.09 | УВЕЛИЧИТЕЛЬНАЯ ТРУБКА
В голландском городе Миддельбурге жил триста пятьдесят лет назад очковый мастер. Терпеливо шлифовал он стекла, делал очки и продавал их всем, кто в этом нуждался. Было у него двое детей — два мальчика. Они очень любили забираться в мастерскую отца и играть его инструментами и стеклами, хотя это и было им запрещено.
И вот однажды, когда отец куда-то отлучился, ребята пробрались по обыкновению к его верстаку, — нет ли чего-нибудь новенького, чем можно позабавиться?
На столе лежали стекла, приготовленные для очков, а в углу валялась короткая медная трубка: из нее мастер собирался вырезать кольца — оправу для очков.
Ребята втиснули в концы трубки по очковому стеклу. Старший мальчик приставил к глазу трубку и посмотрел на страницу развернутой книги, которая лежала здесь же на столе. К его удивлению, буквы стали огромными. В трубку посмотрел младший и закричал, пораженный: он увидел запятую, но какую запятую — она была похожа на толстого червяка!
Ребята навели трубку на стеклянную пыль, оставшуюся после шлифовки стекол. И увидели не пыль, а кучку стеклянных зернышек.
Трубка оказалась прямо волшебной: она сильно увеличивала все предметы.
О своем открытии ребята рассказали отцу. Тот даже не стал бранить их: так был он удивлен необычайным свойством трубки.
Он попробовал сделать другую трубку с такими же стеклами, длинную и раздвижную. Новая трубка увеличивала еще лучше.
Это и был первый микроскоп. Его случайно изобрел в 1590 году очковый мастер Захария Янсен, — вернее сказать, — его дети.
Почему микроскоп увеличивает?
В микроскопе Янсена имелись два собирательных стекла, вставленных в трубку на некотором расстоянии друг от друга. Первое стекло служило микроскопу как бы хрусталиком: при приближении к какому-либо предмету оно давало его увеличенное изображение; второе стекло еще больше увеличивало это изображение: оно служило лупой.
Стеклянный хрусталик и лупа — в этом суть всякого микроскопа
К стеклянному хрусталику подносят предмет, — объект, который хотят рассмотреть; оттого эту часть микроскопа и называют объективом. А глаз приставляют к лупе; оттого ее и называют окуляром: по-латыни «глаз» — «oculus».
Так можно получить очень большое увеличение: если, например, объектив увеличит изображение предмета в двадцать раз, а окуляр — еще в десять раз, то общее увеличение будет в 20 Х 10 = 200 раз...
Весть об открытии Янсена быстро распространилась не только по всей Голландии, но и по другим странам.
Многие ученые стали нарочно приезжать в Миддельбург для того только, чтобы заказать увеличительную трубку или хоть разок посмотреть в нее.
Уже в 1592 году один из посетителей Янсена, естествоиспытатель Гефнагель, написал книгу «О насекомых и разных мелких тварях». В книге рассказывалось о том, что можно увидеть с помощью микроскопа.
Однако у первых микроскопов были большие недостатки. Изображение получалось тусклым, с какими-то цветными полосами и радужным сиянием. Наблюдать в такой прибор было не так-то просто: непривычный глаз почти ничего не мог разобрать в этом переплетении света и теней, цветных бликов и темных пятен. Нужна была большая сноровка и много терпения, чтобы рассмотреть, как устроены, например, лапка паука или челюсти мухи.
Некоторые ученые пробовали строить микроскопы посильнее, чем те, какие изготовлял Янсен. Они вкладывали в трубку различные линзы в том или ином сочетании, — увеличение иногда получалось очень сильное. Но цветные полосы и радужное сияние так разрастались, что почти совсем затмевали изображение.
Попытались тогда получить большее увеличение другим способом: стали отставлять стеклянный хрусталик и лупу подальше друг от друга.
Изображение действительно стало большим, но зато оно потускнело так, что его нельзя было разобрать.
Это было страшно обидно: мастер-оптик долго и тщательно шлифует линзы, осторожно вставляет их в трубку. По всем расчетам, микроскоп должен дать очень большое увеличение. Кажется, стоит только заглянуть в микроскоп — и увидишь такие чудеса и тайны природы, каких еще никогда не видел ни один человек.
И все эти надежды вдруг рушатся.
Микроскоп увеличивает больше чем в сто раз, но какой в этом толк, если разглядеть изображение невозможно: оно совсем бледное, тусклое и тонет в цветном сиянии!
Что было делать? Оптики приходили в отчаяние.
В конце концов они совсем отказались от трубок с двумя стеклами. Они стали вставлять в металлическую дощечку всего-навсего одно стеклышко. Но зато на шлифовку этого стеклышка не жалели ни времени, ни труда.
Такие линзы, размером с горошину, увеличивали в сто раз и больше. Собственно говоря, это были сильные лупы, а не микроскопы.
Крошечные линзы научился замечательно шлифовать голландец Антоний Левенгук, привратник городской ратуши. Это был необычайно настойчивый человек. Если уж он решил, что его линзы должны быть самыми лучшими, то можно было быть уверенным, что так и будет.
Левенгук вставил в отверстие деревянной дощечки маленькую, с булавочную головку, линзу: он ее обтачивал и шлифовал в продолжение нескольких недель. Перед стеклышком он поставил иглу. Затем он стал насаживать на иглу всё, что попадалось под руку: волоконца мяса, кусочки бычьего глаза, мушиные головки, волосы разных животных. Чудесная линза давала увеличение в сто шестьдесят раз. Она превращала овечий волосок в толстое, мохнатое бревно, а в мушиной головке было ясно видно множество непонятных ниточек и трубочек.
Долго смотреть в крошечное стеклышко было очень утомительно. К концу дня у Левенгука болела голова, глаза наливались кровью. Он давал себе слово бросить это вредное занятие. Но утром не выдерживал и снова садился за свой микроскоп.
Однажды Левенгук взял тоненький стеклянный стерженек, окунул его в лужу перед домом и затем укрепил стерженек с капелькой воды на иголке перед микроскопом. И вот он увидел невероятное! В капле грязной воды копошился целый зверинец: мохнатые чудовища, какие-то шарики, окруженные венцом из усиков, какие-то цветки на стебельках — точно колокольчики. И все эти существа двигались, шевелили своими хвостиками.
Это был целый новый мир, о существовании которого до Левенгука никто и не подозревал.А ведь среди них (это выяснилось впоследствии) были самые опасные враги человека — свирепые невидимые чудовища, которые проникают в человеческое тело, размножаются здесь, несут человеку болезнь и смерть...
О своем удивительном открытии Левенгук написал английскому Ученому королевскому обществу членами которого были, между прочим, Исаак Ньютон, величайший физик, и Роберт Бойль, основатель химии. Левенгуку сначала не поверили: настолько невероятным показалось его сообщение о невидимом мире живых существ.
Королевское общество поручило одному из своих членов — Роберту Гуку — соорудить микроскоп и проверить наблюдения Левенгука.
Пятнадцатого ноября 1677 года Гук принес микроскоп на заседание Королевского общества. И тогда убедились, что Левенгук был прав: в капле настоя из черного перца все увидели крошечных животных.
После этого очень многие ученые стали изучать невидимый мир. Лучшие оптики выбивались из сил, стараясь придумать приборы, увеличивающие посильнее. Многие пытались усилить увеличение, подбирая несколько стекол. Но из таких попыток по-прежнему ничего не выходило: каждый раз появлялось радужное сияние, оно совсем заливало изображение. Если б только можно было как-нибудь от него избавиться!
Наконец английскому оптику и знатоку стекла Доллонду удалось добиться этого. Он склеил две линзы, собирательную и рассеивающую, причем сделаны они были из разных сортов стекла.
Получилось увеличивающее стекло, которое уже не давало цветного сияния. Теперь можно было строить микроскопы со многими стеклами и очень большим увеличением.
В наше время хорошие оптические микроскопы дают увеличение в две тысячи раз. А сверхсильные микроскопы особого устройства — «ультрамикроскопы» — увеличивают еще больше.
Микроскоп стал теперь как бы глазом ученого.
Биолог не может обойтись без микроскопа: как иначе он узнает тайны клетки? А ведь из клеток состоит всё живое — и человек, и ящерица, и цветок.
Врач борется с болезнями. А болезни вызываются бактериями, которые так малы, что их можно увидеть только в микроскоп. Так что вся наша медицина, можно сказать, обязана своим существованием микроскопу.
Физику, химику, геологу, минерологу тоже не обойтись без микроскопа: чтобы изучить как следует вещество, надо непременно разобраться в строении его мельчайших частиц — кристаллов.
И инженеру нужен микроскоп.
Каждый знает, какое огромное сооружение — современный военный авманосец. Его водоизмещение — около пятидесяти тысяч тонн. Толщина его стальной брони почти полметра. Но не каждый знает, что эту броню, прежде чем ею обшивать корабль, исследуют под микроскопом, — потому что прочность металла зависит от строения его кристаллов.
Рассказать о всех заслугах микроскопа невозможно. Ни одна наука теперь не обходится без его содействия. И это понятно: он показывает строение вещества, его сокровенные тайны. Вот какое значение приобрел стеклянный хрусталик в сочетании с лупой.
Однако, как бы ни был хорош микроскоп со стеклянной оптикой, он не может дать увеличение больше определенного предела.
Ученые же стремятся проникнуть всё глубже и глубже в мир бесконечно малых организмов и строения вещества. Достичь увеличения в 20 тысяч раз и больше ученым удалось, создав электронный микроскоп. Стеклянные линзы в нем заменены электромагнитными, а световые лучи — потоком электронов, выбрасываемых электронной пушкой. Получился электронный микроскоп.
Не делай зла – вернется бумерангом.
Не плюй в колодец – будешь воду пить.
Не предавай друзей, их не заменишь.
И не теряй любимых – не вернешь.
Не лги себе – со временем проверишь,
Что этой ложью сам себя ты предаешь.
|
| |
| |
|
sigizmund1
| Дата: Вторник, 19.07.11, 16:45 | Сообщение # 33 |
|
Идейный вдохновитель
Группа: Проверенные
Сообщений: 9528
Регистрация: 15.01.09 | ТЕЛЕСКОП ГАЛИЛЕЯ И ЕГО ПОТОМКИ
В 1609 году итальянский ученый Галилей, вставив в старую, никому не нужную органную трубу две линзы, превратил ее тем самым в подзорную трубу.
Она приближала предметы всего только в три раза. Но и такой слабенький прибор был для того времени поразительным. Многие знатные жители Падуи взбирались вместе с Галилеем на высокую башню, чтобы посмотреть оттуда на плывущие в море корабли: в трубу корабли были видны за два часа до их прихода в гавань.
Эта подзорная труба (ее можно назвать и телескопом) по своему устройству напоминала микроскоп: в нее тоже спереди был вставлен стеклянный хрусталик, а сзади — увеличительное стекло.
Но, в отличие от микроскопа, стеклянный хрусталик в ней не давал увеличенного изображения; для того чтобы хрусталик увеличивал, надо поднести предмет очень близко к нему. А через трубу смотрели не на близкие, а на далекие предметы.
Увеличивало изображение только второе стекло. Поэтому увеличение и было незначительным.
Стеклянный хрусталик в телескопе дает маленькое изображение предмета. Но зато он может давать очень четкое, яркое изображение, тем более яркое, чем больше хрусталик.
Ведь стеклянный хрусталик «собирает лучи, он служит как бы световой воронкой. Чем он больше, тем больше света он захватывает. Хрусталик в человеческом глазу — не больше боба. А стеклянный хрусталик можно, конечно, сделать гораздо большим.
Так Галилей и поступил. Он сделал вскоре новый телескоп с увеличением уже в тридцать раз и с линзой, во много раз большей, чем хрусталик у человека.
Световая воронка этого телескопа собирала света в сто раз больше, чем хрусталик человеческого глаза.
Седьмого января 1610 года Галилей направил свой телескоп на небо и застыл пораженный: такую необычайную картину он увидел.
Самый зоркий человек видит на небе не больше трех тысяч звезд. Галилей же увидел в свой телескоп много тысяч таких звезд, которых до него не видел никто: телескоп усилил яркость слабых звезд и сделал их видимыми.
Луна представлялась простому глазу диском. А в телескоп ясно было видно, что Луна не диск, а шар, — одна половина ее в тени.
Люди давно уже заметили на Луне какие-то пятна. Но что это за пятна, никто не мог сказать. Одним казалось, что на Луне нарисовано человеческое лицо, другим мерещился заяц или еще какое-нибудь животное.
Галилей же различил через телескоп горы на Луне, равнины, большие углубления, как бы моря. По величине теней от лунных гор он сумел даже вычислить их высоту.
Планета Юпитер кажется невооруженному глазу точкой. А если глядеть в телескоп, то видно, что на самом деле Юпитер — блестящий шарик. Оказалось, что не только Земля имеет спутника. Недалеко от Юпитера Галилей заметил еще четыре маленьких светлых шарика. Это были спутники, или луны, Юпитера.
Направив трубу на Млечный Путь, Галилей ясно увидел, что это скопление бесчисленного множества звезд. Теперь уже никак нельзя было говорить, что Млечный Путь — это скопление земных испарений, зажженных в небесах.
Это был целый переворот в науке о вселенной.
Еще за сто лет до Галилея Коперник доказывал, что Земля и остальные планеты вращаются вокруг Солнца. Но тогда только немногие были убеждены доводами Коперника. Теперь же стало ясно, что Коперник совершенно прав.
Два стекла, вставленные в трубку, показали воочию, что Земля совсем не является центром вселенной. Тем самым они подрывали основу христианской веры.
Галилея схватила инквизиция, его чуть не сожгли на костре. Он спасся только тем, что всенародно отрекся от своей «ереси»...
После Галилея стали строить телескопы с еще большими линзами. Однако здесь, как и в микроскопе, первое время сильно мешали цветные полосы. Только после того, как научились варить оптическое стекло, стало возможным строить большие телескопы.
Телескопы, по своему устройству сходные с галилеевскими, то есть собирающие свет линзой, называются рефракторами.
Чем больше линза-рефрактор, тем больше увеличение, которое дает телескоп. Самые большие линзы в современных рефракторных телескопах имеют диаметр около одного метра.
Делать большие линзы необычайно трудно. Ведь линза должна быть идеально прозрачной, а главное — нельзя допустить, чтобы в ней содержались даже самые мелкие пузырьки воздуха или свили. Если это случится, лучи звезды не соберутся в одну точку и ее ясно не увидишь.
Еще труднее правильно отшлифовать и отполировать такую линзу. Это целое искусство, мало кому доступное. Это как бы высший, самый строгий экзамен для стекольщиков.
Мастеров, умевших полировать такие стекла, было так мало, что их можно было перечислить по именам. Таким был, например, Шорт. Он жил двести лет назад. Это был замечательный мастер, настоящий художник своего дела. Никто не мог сравниться с ним. Изумительным мастером был и Альвино Кларк, живший восемьдесят лет назад. Он делал стекла для обсерваторий всего мира.
Почти все такие мастера были самоучками, почти все они попадали в кабалу к крупным оптическим фирмам и жили очень бедно. Но они не бросали своего дела, потому что любили его.
Эти мастера не образуют одной династии подобно Гинану и его потомкам: секрет легко передать по наследству, а талант завещать нельзя. Их можно сравнить, скорее всего, с великими шахматистами. Они также достигали успеха своим невероятным упорством, напряжением всех сил. Но шахматный чемпион сыграет тысячи партий, а стекольщик отполирует за всю свою жизнь всего несколько больших стекол, которые долго после его смерти будут безупречно работать в телескопах разных стран, служить молчаливым стеклянным памятником огромного труда.
Одному из таких знаменитых мастеров — англичанину Греббу — и были заказаны русскими учеными в 1912 году стекла для нового телескопа Пулковской обсерватории.
Прошло десять, прошло пятнадцать лет, а стекла всё еще не были готовы. В 1930 году старый мастер умер. И встал вопрос: кому же теперь передать заказ?
Тогда обсерватория обратилась к знаменитой германской оптической фирме Цейсс. Цейсс готов был взяться за дело: у него уже был припасен подходящий кусок стекла. За шлифовку и полировку Цейсс потребовал сто тысяч марок золотом. И поставил еще одно непременное условие: срок не указывается. Он постарается выполнить работу в два с половиной года. Но если не выйдет, то не выйдет. Может быть, придется ждать пять лет, а может быть — и десять.
Что было делать? Согласиться?
Тогда-то наш оптический институт и предложил: прежде чем соглашаться на условия Цейсса, надо попробовать сделать рефрактор самим. Неужели у нас не найдется своих мастеров, которые смогли бы сварить, отформовать, отшлифовать и отполировать стекло для рефрактора?
К этому времени у нас уже было свое, хорошо поставленное производство оптического стекла и свои крупные специалисты в области шлифовки, полировки и изготовления точной оптики. За изготовление заготовок дисков для рефракторов из лучшего, самого однородного и чистого стекла диаметром в 30 дюймов (75 сантиметров) взялись сразу два завода оптического стекла. Чтобы стеклянные диски для рефракторов были самого лучшего качества, пришлось разрешить немало трудных задач. Обычно оптическое стекло остывает в том же горшке, в котором и варится. При остывании стекло в горшке растрескивается на сравнительно мелкие куски, из которых и делают оптические детали.
Для того, чтобы получить такой большой кусок стекла, какой был нужен для рефрактора, надо было остудить стекло в горшке другим способом.
В эти дни на заводе собралось много ученых и инженеров — лучших специалистов в области оптического стекловарения. За стеклом неотступно следили. Остуживание горшков со стеклом велось по особому, специально разработанному режиму. Расчеты инженеров и ученых оправдались. Несколько огромных кусков стекла было получено. Но хотя количество стекла по весу в этих кусках было достаточным, форма их была такой, что диски нужных размеров из них еще не выходили. Тогда эти куски были уложены в плоские круглые формы из огнеупорной глины такого же диаметра, что и диск рефрактора.
Формы намазали особым составом, чтобы стекло не прилипало к их стенкам и не могло растрескаться при остывании. Формы со стеклом поставили в печи и начали их разогревать. Стекло постепенно растекалось и заполняло формы. Тогда нагревание прекратили и диски начали студить. Но сказать, что они получились удачно, было еще нельзя: пока стекло горячее, определить его качество невозможно.
Надо было ждать, пока диск остынет. Для этого пришлось запастись терпением, так как при быстром охлаждении в стекле могли возникнуть «натяжения». Что же такое эти «натяжения»? Почему они могут получаться в стекле?
Все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Этот закон знают все. Стекло также при остывании сжимается, то есть объем его уменьшается. При быстром охлаждении может случиться так, что наружный слой остынет и сожмется раньше, чем внутренний, который благодаря этому не позволит сжаться наружному слою до наименьшего объема. Когда же внутренний слой также остынет и будет иметь окончательный объем, то он будет как бы стягивать на себя наружный слой, в стекле появятся «натяжения».
Иногда при быстром или неравномерном остывании натяжения могут оказаться настолько сильными, что стекло может растрескаться. Довольно часто и случается так, что какая-нибудь стеклянная банка или бутылка трескается сама собой. Но и тогда, когда трещин не образуется, натяжения в стекле получаются настолько значительные, что стекло, каким бы оно ни было хорошим, начинает неправильно преломлять лучи света.
Например, если бы в астрономическом диске оказались натяжения, то его уже нельзя было бы поставить в телескоп, так как отдельные его части стали бы преломлять лучи не одинаково и телескоп работал бы не точно, а это совершенно недопустимо. Для того чтобы натяжений в стекле не получалось, все изделия из стекла надо охлаждать очень равномерно и медленно. И чем крупнее изделие, тем медленнее и осторожнее надо его охлаждать.
Стеклянные диски для телескопа остывали несколько месяцев: каждый день на два-три градуса. Наконец диски остыли. С огромным волнением открыли печи инженеры и рабочие, — ведь столько труда было затрачено на их изготовление. И труды не пропали даром. Несколько дисков удались прекрасно.
Теперь надо было найти людей, которые смогли бы из этих дисков сделать линзы-рефракторы. И такой человек нашелся. Это был советский ученый-физик Д. Д. Максутов — человек, который посвятил всю свою жизнь постройке телескопов. Еще мальчиком он начал делать маленькие телескопы для школ, а затем — зеркала и линзы для самых точных оптических приборов. Сначала диск шлифовали несколько месяцев, сняли с него всё лишнее стекло и придали ему нужную форму линзы.
Теперь надо было отполировать поверхность линзы, снять совсем тонкий слой стекла. И вот на это времени ушло еще больше, — ведь требовалась очень большая точность. Наконец и полировка была закончена.
Специальная комиссия устроила самое строгое испытание нашим отечественным рефракторам. Их сравнивали с подобными же стеклами Цейсса. И они оказались ничуть не хуже и даже лучше цейссовских.
Так наша молодая оптическая промышленность блестяще справилась с труднейшей задачей в той области, в которой иностранные фирмы считали себя непревзойденными.
Отечественный рефракторный телескоп был целиком изготовлен на советских заводах и установлен в Пулковской обсерватории под Ленинградом, где и работал отлично до тех пор, пока обсерватория не была варварски разрушена немецкими фашистами во время Великой Отечественной войны. Такие же отечественные телескопы были установлены в других обсерваториях Советского Союза.
Страна, которая может строить телескопы, может строить и любые, самые сложные оптические приборы, в том числе и те, которые нужны для войны. И действительно, наша армия теперь обеспечена полностью «оптическим вооружением» — и биноклями, и стереотрубами, и фотоаппаратами, и оптическими прицелами.
Современный линзовый телескоп — это большое, сложное сооружение, состоящее из множества различных частей и механизмов. Длина трубы линзового телескопа с поперечником рефрактора в 1000 сантиметров должна быть около 20 метров. Нужны сложные механизмы, чтобы направлять трубу на любой участок неба и чтобы труба автоматически поворачивалась за перемещающейся планетой или звездой. Это действительно великолепный «глаз» человечества, созданный стеклоделами и учеными.
Телескоп, устроенный по образцу галилеевского, достиг своего предела. В продолжение трехсот лет он развивался, совершенствовался, рос. Но дальше расти он уже не может.
За эти триста лет он, правда, породил целую семью оптических приборов, сходных с ним по своему устройству. Членами этой семьи являются бинокли — театральный и военный, — подзорная труба, стереоскопическая труба, телескопический прицел винтовки и артиллерийская панорама.
В одно и то же время и подзорная труба, и перископ, и прицельный прибор...
Да, старый галилеевский телескоп может гордиться своими многочисленными потомками. Все они развиваются и совершенствуются, все приносят пользу и в мирное и в военное время.
Не делай зла – вернется бумерангом.
Не плюй в колодец – будешь воду пить.
Не предавай друзей, их не заменишь.
И не теряй любимых – не вернешь.
Не лги себе – со временем проверишь,
Что этой ложью сам себя ты предаешь.
|
| |
| |
|
