Венцы на оконном стекле
Проходя зимней ночью мимо окон хорошо освещенного кафе, мы часто видим, что люстры окружены цветными кольцами, появление которых обусловлено влагой на окнах. В одних частях окна кольца больше, чем в других. Нередко мы видим лишь ореол, иногда, однако, цветные кольца неожиданно прекрасны; одни стекла как бы всегда создают лучшие венцы, чем другие. Причина в том, что венцы возникают вследствие дифракции света на мелких каплях воды на оконном стекле, и чем однороднее капли по размеру, тем красивее венец. Возможно, что капли конденсируются ровнее на одних сортах стекла, чем на других.
Эти венцы имеют большое сходство с возникающими в облаках, да и способ их образования тот же самый. В одном случае капли, на которых происходит дифракция, находятся на окне, в другом они как частицы облака парят высоко в воздухе. И все же есть различие между венцом на стекле и венцом в облаках: в первом случае источник света окружен темным полем вместо светящегося ореола. По-видимому, это вызывается однородным распределением капель, которые образуются на равных расстояниях друг от друга, в то время как в облаке капли распределяются неравномерно.
Образование венца на запотевшем окне — более сложное явление. Одно или два внутренних световых кольца возникают в этом случае главным образом благодаря взаимной интерференции света, отраженного от различных капель, находящихся на более или менее одинаковом расстоянии друг от друга. Внешние же световые кольца возникают, напротив, от каждой из отдельных капель, и их расположение определяется более или менее одинаковой величиной этих капель.
Если смотреть на окно под все большим углом, мы увидим, что форма венца сначала становится эллиптической, затем параболической, а в конце концов даже гиперболической. Если бы условия были такими же, как при горизонтальной радуге, мы должны были бы сказать: «Венцы, как они вырисовываются на оконном стекле, имеют эллиптическую форму и т. д.; но глаз видит их лежащими на конической поверхности, осью которой служит прямая глаз — лампа, и проектирующимися в виде кругов». В данном случае, однако, условия совершенно другие. В проекции перпендикулярно взгляду венцы действительно становятся эллиптическими: они приобретают большую протяженность в горизонтальном направлении, очевидно, потому, что каждая капля в этом направлении представляется сжатой, т. е. эллиптической. В то же время это означает, что частица, на которой происходит дифракция, не сферическая, но полусферическая или имеет форму шарового сегмента. В направлении, в котором проекция капли наименьшая, венец будет наиболее протяженным.
На затуманенном окне можно также видеть венец вокруг отражения Солнца; строго говоря, такое явление на небе видеть нельзя, но оно лишь очень незначительно отличается от настоящего венца.
Насыпьте тонкий слой порошка ликоподия (им в аптеках пересыпают пилюли) на небольшой кусок стекла. Посмотрите сквозь это стекло на электрическую лампу с расстояния не меньше 10 м. Вы увидите лампу окруженной великолепным венцом. Только с этим порошком можно наблюдать венцы. Дело в том, что споры ликоподия, будучи все приблизительно одинаковой величины, и ведут себя одинаково, в то время как частицы вещества, неправильные по форме и различные по размерам, создают «смесь» больших и малых венцов. Если вы держите стекло наклонно, венец в проекции не меняется, отличаясь этим от венца, возникающего на затуманенном окне. Поле вокруг источника светлое, а не темное, как следовало бы ожидать, из-за неодинаковых расстояний между спорами ликоподия.
Если вы подышите на оконное стекло с расстояния в −30—60 см, а затем будете изучать образовавшийся венец, вы увидите, что венец не увеличивается в величине при испарении влаги; это показывает, что капли становятся постепенно менее выпуклыми, но по-прежнему сохраняют тот же периметр.
Часто через такие стекла можно видеть венцы с совершенно необычной последовательностью цветов. От источника света цвета распределяются в следующем порядке: темный и бледно-зеленый — красный — желтый — зеленый; темно-красный — коричневый — белый. Такое распределение возникает, когда капли на стекле сравнительно велики. Они не действуют больше, как непроницаемые частицы, и прошедшие через них лучи тоже принимают участие в явлении интерференции. Такие аномальные венцы, естественно, не наблюдаются в отраженном свете.
При низкой температуре венцы видны также иногда на замерзших окнах; ореол (по коричневому краю) имеет радиус около 8°.
Может быть, это даже не венец, а гало! У кольца внешний край синий, а внутренний красный. Кажется, что ледяные кристаллы действуют подобно призмам.
Проследите венец, который в зимний день возникает в облачке, образующемся от вашего дыхания; коричневый край имеет радиус от 7 до 9°.
Удивительно красивые венцы можно наблюдать над чашкой чая. Чашку нужно осторожно до краев наполнить горячим чаем (или водой) с температурой от 40 до 65° Ц.
Этот опыт нужно проводить, когда Солнце находится низко над горизонтом с тем чтобы через облако пара, который поднимается над золотистой жидкостью, наблюдать это явление, которое становится видимым, если Солнце бросает свои лучи на чашку под малым углом. Находясь от чашки на некотором расстоянии, можно заметить, как каждый клубок пара начинает приобретать прекрасные цвета. Особенно хороши при этом пурпуровый и зеленый цвета. Можно несколько приблизить глаза к облачку с тем, чтобы избежать смешения цветов.
Измерьте венцы, образующиеся при помощи порошка ликоподия, высчитайте величины зерен и проверьте при помощи микроскопа.