Космос у тебя дома - Рабиза Флорентий Владимирович. Страница 23

Этот способ — спектральный анализ. Ученые с помощью приборов спектроскопов получают из космоса своеобразные, как бы шифрованные донесения. Расшифровывая цветовой язык этих сообщений, ученые многое узнают о нашей Вселенной.

Чтобы понять, как расшифровываются цветовые сообщения из далеких миров, мы с вами сначала проделаем несколько опытов.

Солнечный зайчик и его превращение

Начнем с солнечного луча.

Трехгранная стеклянная призма у вас дома вряд ли есть, но зеркало из толстого стекла может быть. У зеркал из толстого стекла края всегда скошенные. Наведите с помощью маленького зеркальца на зеркало со скошенными краями солнечный зайчик. Падая на зеркало под небольшим углом, он отразится от амальгамы и выйдет наружу через скошенный край зеркала. И тогда на стене или на подставленном листе бумаги вы увидите цветовую полоску — радугу.

Бывает и так, что радуга возникает в комнате случайно. В ясный день против зеркала на потолке или стене вдруг появляется красивая цветная полоска.

Каждый цвет спектра незаметно переходит в другой. Исаак Ньютон выделил семь цветов спектра:

Красный.

Оранжевый.

Желтый.

Зеленый.

Голубой.

Синий.

Фиолетовый.

С отдельными цветами спектра можно проделать любопытные опыты. Например, «смешать» два основных цвета спектра, взятых через один и получить третий основной цвет спектра, стоящий между ними.

Так, красный и желтый превращаются в оранжевый; оранжевый и зеленый, смешиваясь, дают желтый; желтый и голубой дают зеленый; зеленый и синий — голубой…

В лаборатории смешивать цвета удобно с помощью проекционных фонарей и наборов цветных стекол — светофильтров. У нас с вами ничего этого нет. Поэтому мы будем смешивать не различные цвета спектра, а различные цвета красок. Для этого воспользуемся хорошими акварельными красками и простым самодельным волчком.

Вырежьте из белой плотной (рисовальной) бумаги несколько кружков диаметром 4,5–5 сантиметров и один такой же кружок из не очень толстого картона. Бумажные кружки разделите на восемь одинаковых секторов. Проводите карандашом линии слегка, чтобы меньше загрязнялся цвет, который мы хотим получить. Закрасьте сектора поочередно теми цветами, которые вы предполагаете сложить. Например, один сектор красный, другой— желтый, снова красный, затем желтый и так далее. Краску нужно наносить не густо, а так, как принято в акварельной живописи, чтобы и цвет был достаточно насыщенный, и бумага просвечивала. Краска должна лежать ровно, без подтеков. Перед нанесением краски смочите сектор, который вы собираетесь закрашивать, чистой водой, удалите кистью лишнюю воду и по ровновлажной поверхности нанесите разведенную заранее краску. Когда краска высохнет, разровняйте кружок, наложите его на картонный кружок и проткните их заостренной спичкой. Запустите полученный волчок на гладкой поверхности, и вы увидите тот цвет, который появился от сложения красного и желтого цветов — оранжевый.

Для неоднократного проведения этого опыта советуем наклеить на картон белую бумагу и вырезать столько кружков, сколько пар цветов вы собираетесь смешивать.

Со смешением цветов можно проделать и такие опыты. В спектре существуют так называемые дополнительные цвета. Они при оптическом смешении дают белый цвет. Вот эти цвета: красный и голубовато-зеленый, оранжевый и голубой, желтовато-зеленый и фиолетовый. Если с помощью волчка сложить три цвета: красный, зеленый и синий, тоже получится белый цвет.

Красный, зеленый и синий цвета применяются как основные цвета в цветной фотографии, цветном кино и телевидении.

Конечно, на ваших волчках чисто-белого цвета добиться будет трудно, даже самая хорошая акварельная краска содержит некоторые посторонние примеси. Чем нежнее, прозрачнее вы нанесете на сектора краску, тем лучший результат получится.

Мы неправильно употребляем слово «цвет» к белому и черному. Белого цвета нет. Это оптическая сумма всех цветов. Также не существует черного цвета. Черное — это полное отсутствие любого цвета и света вообще. Но так уж принято наряду со всеми цветами спектра говорить «черный цвет», «белый цвет».

Художники широко использовали смешение различных цветов. Существовало течение — пуантелизм. Художник наносил на холст чистую краску маленькими мазками, чередуя мазки разных цветов так, чтобы они на некотором расстоянии от зрителя давали впечатление нового цвета.

Неизбежный разговор о волнах

Почему стеклянная призма разлагает белый свет на цветные лучи? Почему простой солнечный зайчик превращается вдруг в цветную полоску?

Свет, обыкновенный белый свет, который нам щедро, правда, с опозданием на восемь минут, присылает Солнце, сложен по своему составу. Ученые доказали, что свет распространяется волнами, что природа света — волновая, что это очень короткие электромагнитные волны, подобные тем, на которых мы с вами слушаем радиопередачи и смотрим телевизионные программы. Только если длина радиоволн измеряется метрами и сантиметрами, то длина световых волн измеряется миллионными долями миллиметра.

Луч белого света состоит из нескольких цветных лучей, но мы их в отдельности не различаем. Когда белый луч проходит через стеклянную трехгранную призму, она сортирует цветные лучи, расставляет их по своим местам, получается цветная полоса спектра.

Самые длинные волны (в пределах видимого спектра) — это волны красного цвета. Они отклоняются призмой меньше всего. Самые же короткие волны — фиолетового цвета. Они отклоняются больше всех других волн. Волны остальных лучей спектра располагаются между красным и фиолетовым.

О чем может рассказать спектр

Солнечные лучи превращаются стеклянной призмой в радужную полоску. Ученые построили прибор — спектроскоп, который дает возможность получать не узенькую полоску спектра, а очень широкую, на которой более плавно один цвет переходит в другой. На этом приборе имеется специальная шкала, по которой видно, что каждый цвет находится строго на своем месте. Опыты показали, что раскаленные твердые тела дают сплошной спектр, а раскаленные газы сплошного спектра не дают, а дают только несколько цветных полосок, настолько узких, что их можно считать линиями.

Например, раскаленные пары металла натрия дают только две близко расположенные друг от друга желтые линии.

Если рассматривать полоску сплошного спектра через сравнительно холодные, то есть не светящиеся пары натрия, то на том месте шкалы спектроскопа, где наблюдались желтые линии от раскаленного натрия, теперь будут две близко расположенные друг к другу черные линии. Пары натрия пропустили через себя все остальные цвета спектра и задержали только те цвета, которые они излучают, когда находятся в раскаленном состоянии.

В сплошном спектре Солнца и в сплошных спектрах звезд есть множество черных линий. Дело в том, что лучи Солнца (или далекой звезды) исходят из раскаленной среды в виде сплошного спектра. А атмосфера Солнца и атмосфера рассматриваемой звезды хотя и состоят из раскаленных газов, но их температура значительно ниже температуры раскаленного источника лучей, поэтому каждый газ по-своему задерживает свою долю спектра.

В спектроскопе на сплошном поле спектра видно много черных линий. Расшифровываются они так: каждая группа линий принадлежит определенному газу. Группируя линии, можно точно сказать, какие газы есть на Солнце, какие газы есть на той или другой звезде.

Интересно, что и на Солнце и на звездах ученые обнаружили только те элементы, которые есть у нас на Земле.

Известен случай, когда с помощью спектроскопа на Солнце был обнаружен неизвестный на Земле газ. Его назвали в честь Солнца гелием. А спустя 26 лет этот самый газ был обнаружен и на Земле. Это второй после водорода легкий газ. Он сейчас широко применяется в промышленности и в научных лабораториях.