2) Ж.Н. Делиль. Эксперименты по дифракции света

Детали экспериментов с тенями малых тел, расположенных [в потоке] света Солнца, пропускаемого через маленькое отверстие в темную комнату

Закрыв самым точнейшим образом, насколько я смог до мельчайших щелей, достаточно просторное место таким образом, чтобы с трудом видеть, как они себя ведут, я взял длинную трубу от телескопа, из одного куска, зачерненную внутри черной матовой краской. Я заткнул самый маленький конец [трубы] свинцовой пластинкой, расположенной перпендикулярно к направлению этой трубы. Затем я проделал в этой пластинке маленькую дырочку иглой или булавкой, которую я воткнул перпендикулярно поверхности пластинки, и, зачистив место, где я проделал это отверстие, я снова прошел иглой или булавкой много раз, для того чтобы сделать края этого отверстия более резко очерченными и лучше законченными, я проделал отверстие в одном из окон комнаты, для того чтобы пропустить здесь эту трубу ее малым концом. Я проявил большую заботу о том, чтобы никакой свет не проникал через отверстие, в которое я пропустил трубу, таким образом, чтобы закрыть маленькое отверстие, которое я проделал в свинцовой пластинке; место, где я проводил свой эксперимент, также было темным, еще до того, как я пропускал наружу трубу телескопа. Проделав это приготовление, я открыл маленькое отверстие, проделанное в свинцовой пластинке, и направил трубу на Солнце, для того чтобы получить в комнате конус. Этот солнечный свет, пропущенный таким образом в комнату, которая сначала была сильно затемнена, осветил ее достаточно для того, чтобы различить здесь все крупные объекты, особенно когда я пропустил этот световой конус Солнца гораздо дальше, чем на расстояние длины трубы, потому что этот свет, отражаясь на наиболее крупных частицах воздуха или на наиболее легких атомах пыли, которая постоянно держится в воздухе, этот свет, говорю я, отражается на этих телах, достаточно распространяется в комнате, чтобы сделать заметными крупные объекты. Избегая этого отражения, насколько было возможным, я пропустил свет через длинную трубу; и когда мне приходилось получать [свет] значительно дальше этой первой трубы, я добавил к ней здесь другую, для того чтобы иметь наименьший из возможных световой конус вне этого темного направления, которое образовано трубой. Эти трубы давали мне также возможность удерживать на том расстоянии, на котором я хотел, от отверстия, проделанного в свинцовой пластинке, маленькие тела, тени которых я хотел наблюдать.

Чтобы удостовериться в величине этого отверстия, через которое я пропускал лучи Солнца, я взял иглы и булавки самые тонкие в пакетах, которые, как я знал, были одной и той же величины, будучи сделаны из одной и той же железной нити, протянутой через волочильню. Я разместил большое число этих игл или булавок рядом друг с другом, принимая предосторожности, чтобы между ними не оставалось никакого промежутка, и измерил это пространство, которое большое количество [так] расположенных [игл и булавок] занимало вместе, откуда мне легко было заключить, благодаря числу игл и булавок, которые я взял, какую часть всего измеренного пространства должна занимать каждая [отдельная игла или булавка]. Именно таким способом, воспользовавшись медной линейкой, точно разделенной на линии парижского фута, каждая линия которого [в свою очередь] была разделена на 100 частей, я определил точный диаметр трех типов тел, которыми я пользовался для проделывания отверстий, а именно: большой иглы, которая составляла 48 таких частей, малой булавки, которая составляла лишь 24 таких части, и, наконец, маленькой иглы, диаметр которой был всего лишь 18 тех же самых частей. Это и есть те самые тела, тени которых я первоначально наблюдал. Но для того чтобы иметь цилиндрические тела, еще более тонкие, я взял серебряную нить, протянутую через волочильню, самую тонкую, какую я только смог найти, диаметр которой составлял всего 0,02 линии.¹ Для наблюдения теней этих четырех малых цилиндрических тел, расположенных в световом конусе Солнца перпендикулярно его направлению, я получал эти тени на самой белой и самой равномерной веленевой бумаге, какую только я смог найти, или на листах записной книжки, или на маленьких дощечках, на которых я расстилал самую тонкую белую [бумагу]. Я получал эти тени не только перпендикулярно, т. е. располагая перпендикулярно к направлению этих теней плоскость, на которой я их получал; но я еще весьма часто наклонял саму плоскость к направлению теней, чтобы сделать эти тени значительно бо́льшими и более легко [доступными] измерению. Впрочем, я убедился в [том, что] наклон, который я придавал этой плоскости, и увеличение, которое производил этот наклон, именно и есть то, что давало возможность привести наблюдаемые тени на наклонной плоскости до сравнимости с тем, что получается на перпендикулярной плоскости. Все измерения, о которых я доложу позднее, приведены к перпендикулярной плоскости и выражены в сотых долях линии, так же как и диаметры малых цилиндрических тел, о которых я только что говорил.

Я пронумеровал одним-единственным рядом цифр все особые наблюдения, о которых я собираюсь доложить, для того чтобы можно было наиболее легко сравнивать [их между собой], указывая только номер, с которым оно соединено.

Эксперименты с тенью толстой иглы, [получаемой на экране при прохождении света] через отверстие, [проделанное] той же иглой, [когда] тела находятся на [расстоянии] 42 футов² от этого отверстия

1. Получая эту тень на наклонной плоскости, которая благодаря своему наклону увеличивает ее вдвое, она [тень] начинает казаться разделенной на полосы только с расстояния в 6 дюймов, [т. е.] менее, чем [на расстоянии] одной линии от этой иглы.

2. На расстоянии 9 дюймов от [тела] эта тень начинает казаться разделенной на полосы на перпендикулярной плоскости.

3. На расстоянии 16 дюймов 7 линий три полосы в середине тени были шириной все вместе в 59 десятых.

4. На расстоянии 21 дюйма 4 линий средняя полоса тени имела ширину 20 десятых.

5. На расстоянии 25 дюймов тень была разделена на три коричневые полосы, разделенные двумя черными полосами.

6. На расстоянии 26 дюймов 9 линий три средние полосы тени все вместе были шириной 70 десятых.

7. На расстоянии 29 дюймов ширина средней полосы тени была 24 десятых.

8. На расстоянии 6 футов 3 линий ширина средней полосы тени была 54 десятых.

9. На расстоянии 9 футов тень была составлена только из одной-единственной коричневой полосы и двух черных, которые ее окаймляли. Это были те самые две полосы, которые в 5-м эксперименте разделяли три коричневые полосы; но (поскольку) две коричневые наружные полосы были [по свету] рассеянными, заметны были только две черные полосы, внешние края которых представлялись синими.

10. На расстоянии 7 дюймов 2 линий ширина средней полосы тени или расстояние [между] двумя черными полосами, которые ее [между собой] заключают, было [равно] точно одной линии, или 100 десятым.

Эксперименты с тенью булавки и тонкой иглы, [получаемой на экране при прохождении света] через то же самое отверстие и на том же расстоянии, что и выше

И. Тень булавки, взятой на расстоянии 8 дюймов, кажется разделенной в перпендикулярной плоскости на три коричневые полосы, разделенные двумя черными [полосами].

12. На расстоянии 6 дюймов 8 линий тень маленькой иглы, полученная на перпендикулярной плоскости, оказывается здесь состоящей из трех коричневых полос, разделенных двумя черными [полосами].

13. На расстоянии 16 дюймов 8 линий ширина полосы в середине тени тонкой иглы была 24 десятых.

14. На расстоянии 5 футов 5 дюймов ширина полосы в середине тени маленькой булавки была 66 десятых.

Эксперименты с тенью толстой булавки, [получаемой на экране при прохождении света] через то же самое отверстие, [когда] тела находятся на [расстоянии] 7 футов 2 дюймов от отверстия

15. Тень этой иглы, наблюдаемой на наклонной плоскости, которая увеличена из-за своего наклона в 5 раз и которая расположена на расстоянии 6 дюймов от этой иглы, эта тень кажется разделенной на темные полосы, полная ширина пяти полос, проведенных к перпендикулярной плоскости, была 23 десятых. Поскольку темные полосы, о которых идет здесь речь, отличались от других полос, более узких и более черных, которые состояли только из наиболее сильных цветов, т. е. из фиолетового и красного, таким образом, как я сообщал в речи, зачитанной в Академии 7 апреля 1717 г., я позаботился пронаблюдать ширину темных полос тени или расстояния между наиболее темными линиями, которые их разделяют, чтобы заключить синий и индиго снаружи, а самый темно-красный внутри, насколько было возможно их различить, а именно это и было наиболее сложно в этом эксперименте на большем расстоянии по причине силы тени. Я наблюдал также, что вся ширина тени была приблизительно 50 десятых. Поскольку эту тень по краям пересекали лучи света, перпендикулярные к ее направлению, именно это удержало меня от измерения более чем пяти темных полос, хотя их здесь было гораздо большее количество.

16. На расстоянии 1 фута те же самые пять темных полос были во всю ширину [равны] 42 десятым; это то, что было взято на наклонной плоскости, которая увеличивала в 5 раз, а затем приведено к перпендикулярной плоскости.

17. На том же самом расстоянии полная ширина трех темных полос в середине тени была 25 десятых, приведенная к перпендикулярной плоскости, которая увеличивает в 5 раз из-за своего наклона.

18. На расстоянии 19 дюймов ширина трех темных полос в середине тени была 52 десятых; это то, что было измерено непосредственно на перпендикулярной плоскости, так же как [и] в следующих экспериментах.

19. На расстоянии 27 дюймов 8 линий полная ширина трех темных полос в середине тени была 70 десятых.

20. На расстоянии 3 футов 9 линий три те же самые полосы [равны] по величине вместе 83 десятым.

21. На расстоянии 4 футов 1 линии те же самые три полосы тени имели полную ширину 105 десятых. Немного дальше невозможно было больше измерять величину трех полос, потому что темные линии, которые их ограничивали, исчезали, накладываясь на светлые полосы, которые ограничивали тень. Именно поэтому я смог определить в следующих наблюдениях только величину одной-единственной темной полосы, которая появлялась в середине тени.

22. На расстоянии 4 футов 2 дюймов 1 линии эта темная полоса была величиной в 40 десятых.

23. На [расстоянии] 5 футов 4 дюймов 8 линий ее величина была 43 десятых.

24. На [расстоянии] 7 футов 1 дюйма ее величина была 58 десятых.

25. На [расстоянии] 7 футов 11 дюймов 6 линий ее величина была 70 десятых.

26. На [расстоянии] 9 футов 10 дюймов 3 линий ее величина была 80 десятых.

27. На [расстоянии] 14 футов 2 дюймов 6 линий та же самая величина была 115 десятых.

Во всех этих измерениях синий [цвет] и индиго располагались снаружи, а темно-красный — внутри, таким образом, как было сказано выше (эксперимент 15), но было значительно легче проделать его [измерение] в этих последних экспериментах, в которых цвета отличаются значительно легче, занимая значительно большее пространство.

Эксперименты с тенью тонкой иглы диаметром 18 десятых, [получаемой на экране при пропускании света] через то же отверстие диаметром 48 десятых, на том же расстоянии 7 футов 2 дюймов

28. На расстоянии 6 дюймов от этой иглы тень, будучи получена на наклонной плоскости, которая увеличивает в 5 раз из-за своего наклона, оказалась разделенной на темные полосы, пять из которых имели общую ширину 39 десятых, приведенную к перпендикулярной плоскости. Этот эксперимент имел ту же самую трудность, что и эксперимент 15.

29. На том же самом расстоянии ширина трех полос в середине была 24½ десятых, приведенная к перпендикулярной плоскости, после того как [она] наблюдалась на наклонной плоскости, которая увеличивает в 5 раз.

30. На расстоянии 9 дюймов полная ширина трех полос в середине тени была 35 десятых, измеренная непосредственно на перпендикулярной плоскости.

31. На расстоянии 1 фута полная ширина трех тех же самых полос была 43 десятых, приведенная к перпендикулярной плоскости, после того как [она] была измерена на наклонной плоскости, которая увеличивает в 5 раз.

32. На том же самом расстоянии 1 фута ширина единственной полосы в середине была 19 десятых, приведенная к перпендикулярной плоскости, после того как [она] была измерена на наклонной плоскости, которая увеличивает в 5 раз. Значительно дальше невозможно было измерять более этой средней полосы по причине, соответствующей [причине] эксперимента 21.

33. На расстоянии 42 дюймов 5 линий ширина средней полосы тени была 53 десятых при наблюдении непосредственно на перпендикулярной плоскости, той же самой, как и в двух следующих экспериментах.

34. На расстоянии 5 футов 7 дюймов 7½ линий ширина той же самой полосы была 65 десятых.

35. На расстоянии 9 футов 7 дюймов 1½ линий ширина той же самой полосы была 105 десятых.

Эксперименты с тенью серебряной нити, [получаемой на экране при пропускании света] через то же отверстие и на том же расстоянии от отверстия, что и выше

36. Тень этой нити наблюдалась на расстоянии 6 дюймов на наклонной плоскости, которая из-за своего наклона увеличивает в 5 раз; удалось заметить только ширину темной полосы в середине, которая была найдена [равной] 20½ десятых, будучи приведена к перпендикулярной плоскости.

Эксперименты с тенью [серебряной] нити, [получаемой на экране при пропускании света] через отверстие, [проделанное] булавкой, [когда] тела находятся на расстоянии 7 футов 2 дюймов от отверстия

37. Тень, полученная на расстоянии 1 фута от этой иглы на перпендикулярной плоскости, не казалась еще разделенной на полосы, и ширина этой тени была 45 десятых.

38. На расстоянии 2 футов полная ширина трех темных полос в середине тени была 60 десятых при наблюдении на перпендикулярной плоскости, как [и] в предыдущих наблюдениях. Обнаруживаются еще слабые следы двух других внешних полос, но они недостаточно хорошо ограничены, чтобы их измерить.

39. На расстоянии 3 футов полная ширина трех тех же самых полос была 85 десятых.

40. На расстоянии 4 футов полная ширина тех же самых трех полос была 103 десятых.

41. На расстоянии 6 футов полная ширина трех тех же самых полос была 85 десятых.

42. На расстоянии 8 футов полная ширина тех же самых трех полос была 180 десятых.

43. На том же самом расстоянии 8 футов ширина полосы в середине тени была 65 десятых.

44. На расстоянии 12 футов ширина полосы в середине [тени] была 105 десятых.

Эксперименты с тенью тонкой иглы, [получаемой на экране при прохождении света] через то же отверстие и на том же расстоянии от отверстия, что и выше

45. [Когда] тень этой иглы была получена на перпендикулярной плоскости, на расстоянии 1 фута удалось измерить только три темные полосы, полная ширина которых была 45 десятых.

46. Получая тень на той же самой перпендикулярной плоскости, на расстоянии 2 футов, можно было измерить только темную полосу в середине, ширина которой была 32 десятых. Ширина этой единственной темной полосы в середине тени, наблюдавшейся в перпендикулярной плоскости, еще была найдена, как следует [дальше].

47. На расстоянии 3 футов — 38 десятых.

48. На расстоянии 4 футов — 58 десятых.

49. На расстоянии 6 футов — 78 десятых.

50. На расстоянии 8 футов — 100 десятых.

51. На расстоянии 12 футов — 125 десятых.

Эксперименты с тенью булавки, [получаемой на экране при прохождении света] через то же отверстие и на том же расстоянии от отверстия, что и выше

52. Полная ширина трех полос середины тени была 40 десятых на расстоянии 1 фута.

53. На расстоянии 2 футов полная ширина трех тех же самых полос была 72 десятых.

Значительно дальше можно измерить только ширину средней полосы, которая оказалась такой, как [это] следует [дальше].

54. На расстоянии 3 футов — 30 десятых.

55. На расстоянии 4 футов — 48 десятых.

56. На расстоянии 6 футов — 70 десятых.

57. На расстоянии 8 футов — 90 десятых.

58. На расстоянии 12 футов — 105 десятых.

Эксперименты с тенью серебряной нити, [получаемой на экране при прохождении света] через то же отверстие и на том же расстоянии от отверстия, что и выше

59. Тень этой нити при наблюдении на перпендикулярной плоскости, на расстоянии 1 фута представляется равно окрашенной, и ее ширина была 32 десятых.

60. На расстоянии 2 футов эта тень кажется еще одинаковой черноты, и ее ширина была 40 десятых.

61. На расстоянии 3 футов ширина этой тени была [равна] 65 десятым. Середина начала белеть.

В дальнейшем невозможно было наблюдать ничего, кроме равномерной тени, ослабевающей тем больше, чем дальше от тел ее брали. Ширина этой тени была измерена [так], как следует [дальше].

62. На расстоянии 4 футов — 79 десятых.

63. На расстоянии 6 футов — 100 десятых.

64. На расстоянии 8 футов — 120 десятых.

65. На расстоянии 12 футов — 155 или 160 десятых.

Эта тень на столь большом расстоянии была настолько ослаблена, что измерить ее ширину стоило очень большого труда.

Эксперименты с тенью толстой иглы, [получаемой на экране при прохождении света] через отверстие, проделанное тонкой иглой, [когда] тела находились на [расстоянии] 7 футов 2 дюймов от отверстия

66. Тень этой иглы была получена на перпендикулярной плоскости, отстоящей на половину фута, [она] имела ширину примерно 50 десятых, это было очень трудно определить.

67. Эта тень на том же самом расстоянии, что и выше, казалась разделенной на темные полосы, из которых пять средних вместе были шириной 21½ десятых.

68. На расстоянии 5 футов три средние полосы тени имели ширину всего 23 десятых.^*

70. На расстоянии 6 футов три средние полосы тени имели 141 десятую полной ширины.

71. На том же самом расстоянии единственная полоса в середине тени была 55 десятых.

72. На расстоянии 12 футов три средние полосы тени имели 267 десятых полной ширины.

73. На том же самом расстоянии единственная полоса в середине тени была шириной 105 десятых.

Эксперименты с [тенью] тонкой иглы, [получаемой на экране при прохождении света] через то же отверстие и на том же расстоянии от отверстия, что и выше

74. Получив тень этой иглы на расстоянии половины фута, [удалось получить и] три полосы в середине, ширина [которых] была [равна] в целом 27 десятым.

75. На той же самой тени на расстоянии 6 футов полоса в середине была шириной 86 десятых.

76. На расстоянии 12 футов эта же самая полоса в середине [тени] была шириной 139 десятых.

Эксперименты с тенью серебряной нити, [получаемой на экране при прохождении света] через то же отверстие и на том же расстоянии от отверстия, что и выше

77. Тень этой нити, полученная на перпендикулярной плоскости, на расстоянии 6 дюймов, обнаружила только одну-единственную темную полосу, ширина которой была 20½ десятых.

78. На расстоянии 6 футов вся тень представлялась как одна-единственная полоса [и] имела ширину 102 десятых.

79. На расстоянии 12 футов вся тень, которая представлялась лишь как одна-единственная полоса, имела ширину 180 десятых.

Особые эксперименты с тенью тонкой стальной пластинки, ширина которой была 107 десятых, [наблюдаемой] через то же отверстие и на том же расстоянии от отверстия, что и выше

80. Тень этой пластинки, полученная на расстоянии 12 футов, оказалась шириной примерно 390 десятых.

81. Три полосы в середине этой тени, наблюдавшейся на том же самом расстоянии, были [все] вместе шириной 121 десятая.

Эксперименты со светлыми полосами, которые окаймляют тени всех типов непрозрачных тел

Прежде чем сообщать о деталях моих экспериментов над светлыми полосами, которые окаймляют тени всех типов тел, необходимо осветить историю как моих собственных наблюдений, так и тех, которые были сделаны до меня.

П[атер] Гримальди — первый, насколько я знаю, кто заметил эти светлые полосы, которые окаймляют тени малых тел, которые он помещал в [поток] лучей Солнца, пропущенных через маленькое отверстие в темную комнату. Смотри посмертную работу п[атера] Гримальди, опубликованную в Болонье в 1665 г. под названием: «Физико-матезис о свете, цветах и радуге» (две книги). Патер Гримальди в этой работе ничего не отмечает, тени каких именно тел в особенности он наблюдал, окаймленные светлыми полосами. Он не сообщает ничего, кроме измерений трех светлых полос, которые он наблюдал с каждой стороны тени, удовлетворившись представлением их общих наблюдений. Г-н Ньютон вошел в детали более обстоятельно, указав ширину светлых полос, которые окаймляли тень волоска и т. д. Именно он пронаблюдал в общем до меня эти светлые полосы, которые, когда их рассматривают весьма близко от тел, по своему свету кажутся сильно белыми и гораздо более сильными, чем прямой свет Солнца; но при наблюдении их со значительно более далекого расстояния они оказываются дающими цвета, похожие на цвета радуги.

Цвета этих трех полос расположены следующим образом. Ближайшая к тени часть — фиолетовая, затем — темно-синяя, затем — светло-голубая, зеленая и желтая в середине и наконец красная, на краю, наиболее удаленном от тени. Две полосы, самые близкие к тени, наиболее заметны, другие же полосы более узкие и более слабых цветов.

Кроме этих трех полос, п[атер] Гримальди не мог ничего заметить, тогда как г. Ньютон, сжимая световой конус Солнца между лезвиями двух ножей, очень близких друг к другу, заметил помимо трех полос, о которых я только что сказал, слабое появление четвертой; и я сообщал Академии (см. «Мемуары» за 1715 г., с. 168), что, получая тень этих тел на стеклянной лупе [проецируя тень этих тел на стеклянную лупу] и располагая глаз в фокусе этой лупы, я заметил кроме этих трех первых полос много других, значительно более узких и более слабых, в соответствии с их бо́льшим удалением от тени. Но существует опасность при таком непосредственном рассматривании через одно из стекол, ибо даже когда Солнце было бы полностью закрыто, т. е. если бы тела, тень которых наблюдают, были больше, чем изображение Солнца, светлые полосы, которые появляются вокруг этой тени, имеют столь сильный свет, что много лет спустя после проведения экспериментов, о которых я сообщал Академии по случаю светлого кольца, которое появлялось во время полного затмения Солнца 3 мая 1715 г., у меня осталось в глубине глаза, которым я проводил эти эксперименты, маленькое пятно, которое занимает примерно полградуса на всех объектах, которые я рассматриваю и которые представляются мне в этом месте совершенно дрожащими, когда я смотрю только этим глазом. Но поскольку эти явления производятся светом всякого сорта, можно с меньшей опасностью наблюдать их прямо через много стекол от света свечи, пропущенной через маленькое отверстие в трубу телескопа, в которую не проникает никакой другой свет, кроме того, что идет через это отверстие.

Поскольку наблюдения, в которых г. Ньютон сообщил о ширине этих полос, немногочисленны, я счел себя обязанным опубликовать здесь все наблюдения, которые я проделал на ту же тему со всей возможной тщательностью и при тех же самых обстоятельствах, что и наблюдения теней тел, изложенных раньше. Наблюдения, которые только что приводились, касаются только ширины светлых полос, которые окружают тени малых цилиндрических тел, расположенных в свете Солнца. Поскольку эти светлые полосы весьма отчетливо отделены одна от другой темными штрихами, достаточно тонкими, я смог измерить их весьма точно.

Достаточно только заметить, что эти темные штрихи образованы только цветами, наиболее сильными из двух различных рядов, примыкающих один к другому, а именно: наиболее темного красного, смыкающегося с индийским синим, или самого темного фиолетового; именно от этого предела я решил отсчитывать ширину светлых линий, когда они наблюдались на достаточно большом расстоянии, для того чтобы можно было заметить различие этих цветов.

Между светлыми полосами, которые видны с двух сторон от тени, я называю первыми те, которые наиболее близки к тени и которые ее. касаются. Вторые светлые полосы — те, которые внешние по отношению к первым, третьи — внешние по отношению ко вторым, и т. д. По той же причине я называю- первыми темными линиями те, которые отделяют первые светлые полосы от вторых, вторые темные линии — те, которые отделяют вторые светлые линии от третьих, и т. д.

Для краткости я свел в таблицу все эти измерения, которые выражены, как [и] измерения экспериментов, сообщенных выше, в сотых долях линии французского фута. Я также продолжаю начатую выше нумерацию.

Расстояния от двух первых темных линий с каждой стороны тени, когда тела находятся на расстоянии 8 дюймов от отверстия

Таблица I. Толстая игла, через отверстие, [проделанное] ею

Таблица II. Толстая игла, через отверстие, [проделанное] булавкой

Таблица III. Булавка, через отверстие, [проделанное] толстой иглой

Таблица IV. Булавка, через отверстие, [проделанное] этой же булавкой

Таблица V. Серебряная нить, через отверстие, [проделанное] толстой иглой

Таблица VI. Серебряная нить, через отверстие, [проделанное] булавкой

Таблица VII. Толстая игла, через отверстие, [проделанное] тонкой иглой

Таблица VIII. Тонкая игла, через отверстие, [проделанное] этой же иглой

Таблица IX. Серебряная нить, через отверстие, [проделанное] тонкой иглой

Вот еще другие точные измерения от этих расстояний двух первых темных линий, когда те же самые тела находятся на других расстояниях от отверстия, чем выше.

Таблица X. [Измерения] через отверстие, [проделанное] толстой иглой, когда тела находятся [на расстоянии] 7 футов 2 дюймов от отверстия

Эти измерения были проведены на наклонной плоскости, которая увеличивает в 5 раз благодаря своему наклону. Затем они приводились к перпендикулярной плоскости и выражались в сотых долях линии французского фута.

Таблица XI. [Измерения] через отверстие, [проделанное] тонкой иглой, когда тела находятся на том же расстоянии от отверстия, что и выше

Измерения табл. XI брались на перпендикулярной плоскости, всегда располагавшейся посредине между самым темным синим и красным, настолько точно, как только можно, в зависимости от [возможности] различить эти цвета.

Таблица XII. [Измерения] через отверстие, [проделанное] толстой иглой, когда тела находятся на расстоянии 12 футов от этого отверстия

Измерения, указанные в экспериментах 187 и 189, были выполнены на наклонной плоскости, которая увеличивала в 4 раза из-за своего наклона. Здесь они приведены к перпендикулярной плоскости.

Расстояния от двух вторых темных линий, [наблюдаемых] через отверстие, проделанное тонкой иглой, когда тела [находятся] на расстоянии 8 футов от отверстия

Таблица XIII. Толстая игла

Таблица XIV. Тонкая игла

Таблица XV. Серебряная нить

Вот [и] еще другие точные измерения расстояния от этих двух вторых темных линий, причем те же самые тела находятся на других расстояниях от отверстия, чем выше.

Таблица XVI. [Измерения] через отверстие толстой иглы, когда тела [находятся] на расстоянии 7 футов 2 дюймов от отверстия

Эти измерения выполнялись на плоскости, которая увеличивала в 5 раз из-за своего наклона, но они [измерения] были приведены к перпендикулярной плоскости.

Таблица XVII. [Измерения] через отверстие тонкой иглы, когда тела [находятся] на расстоянии 7 футов 2 дюймов от отверстия

Измерения табл. XVII были выполнены на перпендикулярной плоскости, и обращалось большое внимание на то, чтобы в этих измерениях брать середину между синим и красным, насколько только можно было заметить эти цвета.

Таблица XVIII. [Измерения] через отверстие толстой иглы, когда тела [находятся] на расстоянии 12 футов от отверстия

Два первых измерения в табл. XVIII были выполнены на наклонной плоскости, которая увеличивала в 4 раза из-за своего наклона. Затем они были приведены к горизонтальной плоскости. Красный всегда заключался внутри этих измерений, а синий — снаружи.

Расстояния третьих темных линий, [наблюдаемых] через [отверстие], проделанное тонкой иглой, когда тела [находятся] на расстоянии 8 футов от отверстия

Таблица XIX. Толстая игла

Таблица XX. Тонкая игла

Таблица XXI. [Измерения] через отверстие, [проделанное] толстой иглой, когда тела [находятся] на расстоянии 7 футов 2 дюймов от отверстия

Таблица XXII. [Измерения] через отверстие, [проделанное] тонкой иглой, когда тела [находятся] на расстоянии 7 футов 2 дюймов от отверстия

Таблица XXIII. [Измерения] через отверстие, [проделанное] толстой иглой, когда тела [находятся] на расстоянии 12 футов от отверстия

Результаты экспериментов, сообщенных в предшествующих таблицах

Предыдущие таблицы содержат все измерения, которые были выполнены с тремя светлыми полосами, наблюдавшимися с каждой стороны тени малых цилиндрических тел, упомянутых в этих таблицах. Здесь также уточняется, каким был диаметр отверстия, через которое лучи Солнца впускались в темную комнату, на каком расстоянии от этих тел наблюдались их тени, и т. п. Но поскольку после выполнения этих измерений было замечено, что величина отверстия не вносит здесь никакого чувствительного различия, насколько можно было судить благодаря измерениям, выполненным через самые большие отверстия, которые было не столь легко определять из-за слишком большого количества лучей, которые через них пропускались, было сочтено возможным сравнивать между собой все эти измерения, вместе взятые, не различая величины отверстия, через которое они были выполнены, а также и расстояния тел от этого отверстия, когда неравенство расстояний не слишком значительно, [и] обращая внимание только на величину тел, над которыми выполнялись эти измерения.

Поскольку также выяснилась после выполнения всех этих измерений трудность или скорее невозможность, которая встречается при выполнении большинства этих измерений с указанной в этих таблицах точностью, которая в большинстве экспериментов [составляла] сотые доли линии, как можно судить, кстати, по следующим результатам, от них [следует] урезать одну десятую; итак, большинство этих результатов соответствует не более чем десятым долям линии.

Выяснилось еще также после проведения этой редукции, что имеется много чисел, которые следовало бы исправить, так как они не вполне хорошо вытекают из наблюдений. Вводить эту поправку было нетрудно, но приходилось позаботиться о том, чтобы взять среднее из того, что дает множество измерений одного и того же тела, взятых на одном и том же расстоянии, чтобы иметь большее отношение к наблюдениям, выполненным через самые маленькие отверстия, чем к другим [наблюдениям], по причинам, о которых говорилось выше.

Три таблицы, которые следуют [ниже], показывают расстояния от темных линий, которые отделяют первые светлые полосы от вторых, вторые от третьих и последние от третьих; таким образом, если от чисел первой таблицы вычесть ширину тени, оставшееся будет шириной двух первых светлых полос. Если таким же образом вычесть из чисел первой таблицы числа, соответствующие второй [таблице], остаток будет шириной двух вторых полос; и наконец, если из чисел второй таблицы вычесть числа, которые соответствуют третьей, остаток будет шириной двух третьих светлых полос. Таким способом хорошо получаются ширины вторых и третьих полос. Как они были найдены, показано ниже, в отдельной таблице, что же касается ширины первых полос, их не всегда было легко определить из-за разновидностей, которые встречаются в ширине и фигуре тени, что случалось и во всех предыдущих наблюдениях.

[Таблица XXIV]. Результаты [измерения] расстояний от двух первых темных линий, которые разделяют светлые полосы различных тел, [находящихся] на разных расстояниях от этих тел

[Таблица XXV]. Результаты [измерения] расстояний от двух вторых темных линий, которые разделяют светлые полосы различных тел, [находящихся] на разных расстояниях от этих тел

[Таблица XXVI]. Результаты [измерения] расстояний от двух третьих темных линий, которые разделяют светлые полосы различных тел, [находящихся] на разных расстояниях от этих тел

[Таблица XXVII]. Ширина вторых светлых полос с каждой стороны тени

[Таблица XXVIII]. Ширина третьих светлых полос с каждой стороны от тени

Замечания об экспериментах по свету и цветам, сообщенных выше

П[атер] Гримальди, как было выше сказано, первый автор этих экспериментов, объяснил в своей работе, что до него были известны три свойства света и цветов:

1) [свойство света] распространяться по прямой линии, когда не встречается никаких препятствий и никаких изменений среды;

2) [свойство света] отражаться от встретившейся поверхности, если ее невозможно пройти насквозь; и наконец,

3) [свойство света] отклоняться от прямой линии из-за рефракции, когда свет переходит из одной среды в другую, более или менее плотную, наклонно встречая поверхность, которая разделяет эти две среды.

К этим трем свойствам [света] п[атер] Гримальди счел возможным прибавить четвертое, которому он дал название «дифракция», представляя себе, что свет, едва коснувшись краев тел, разделяется или разбивается и что из-за этой дифракции свет отклоняется от прямой линии способом, отличным от отражения и преломления.

П[атер] Гримальди претендовал на то, что он доказал [существование] этого нового эффекта света с помощью теней маленьких тел, помещенных в световом конусе Солнца, пропущенном через маленькую дырочку в темную комнату; было замечено, что тени этих тел были значительно большими, чем они должны были бы быть, если бы свет, касающийся границ этих тел, продолжал свой путь по прямой линии.

Г-н Ньютон повторил эксперименты п[атера] Гримальди и нашел, так же как и он, что тени значительно больше, чем этого требует прямолинейность лучей света; он не мог удержаться, чтобы не вывести отсюда те же самые следствия, — что лучи света вблизи тел отклоняются от прямой линии, хотя казалось, что это происходит не из-за рефракции, не из-за отражения, потому что он считал, что это отклонение, которое он назвал «изгибанием света», происходит на некотором расстоянии от тел, т. е. что не было необходимости свету касаться тел или задевать тела, чтобы испытать это изгибание, но что изгибание [лучей света] происходило даже тогда, когда они проходили на некотором расстоянии от тел.

Г-н Мариотт и п[атер] Фабри, напротив, повторив эксперимент п[атера] Гримальди, не нашли, что тени значительно больше, чем этого требует прямолинейность лучей света, и именно это заставило их отвергнуть это новое свойство света.

Г-н Мариотт в своем «Трактате о природе цветов», книга 1, с. 33³ говорит, что он положительно не заметил ничего из всего того, что видел п[атер] Гримальди, какой бы точности он ни достигал в экспериментах, которые он проводил по этому поводу, [вместе с] лицами, очень аккуратными и умными. Но можно было бы поверить, что это произошло только потому, что эксперименты г. Мариотта не были проведены полностью при тех же самых обстоятельствах, что эксперименты п[атера] Гримальди. Возможно, г. Мариотт пропускал лучи Солнца через слишком большое отверстие и в комнату, которая не была достаточно хорошо закрыта со всех сторон, — именно это и помешало ему увидеть то, что заметил п[атер] Гримальди, потому что, по мере того как отверстие, через которое пропускают лучи Солнца, становится меньше, а комната, в которой их получают, темнее, явления, которые производит изгибание [света], становятся весьма заметными. Но это не только предположение, ибо г. Мариотт в [описании] метода, который он предложил для доказательства существования дифракции и с помощью которого, как он уверяет, ее невозможно заметить, так как он ничего не заметил, использует отверстие диаметром в 2 линии вместо того, чтобы, как г. Ньютон, который наблюдал те же самые явления, что и п[атер] Гримальди, сделать свое отверстие [равным] только 1/42 от части дюйма — в 7 раз меньше, чем отверстие, которым пользовался г. Мариотт; отсюда вытекает, что в комнату, где г. Мариотт проводил свой эксперимент, должно было проходить почти в 50 раз больше света, чем в эксперименте г. Ньютона, из-за единственного различия из всех [обстоятельств]. Одно лишь это и могло произвести весьма отличный эффект, [как] убедился я сам, что различие отверстий, через которые пропускается свет Солнца, приводит к большому различию в заметности явлений, которые вызывает изгибание [света].

Г-н Мариотт не удовлетворился повторением эксперимента п[атера] Гримальди с тенью тел в световом конусе Солнца для доказательства существования дифракции; кажется, он исследовал еще и другой способ: так, как он говорит в «Регистрах рукописей Королевской Академии наук Парижа» от 6 мая 1679 г. Г-н Мариотт сообщал [академическому] собранию, что, заставляя свет Солнца проходить через маленькое отверстие в темное место, он нашел, что изображения Солнца были пропорциональны расстояниям, хотя не обнаружили никакой дифракции.

Этот эксперимент можно объяснить только двумя способами. [Во-первых], либо г. Мариотт сравнивал величину изображения Солнца, полученного на некотором расстоянии от отверстия, с его расстоянием от отверстия, чтобы исследовать, равен ли угол при вершине светового конуса видимому диаметру Солнца или нет, либо, если это не так, это могло бы быть доказательством того, что происходит изгибание лучей света при встрече их с краями отверстия.

Во-вторых, г. Мариотт [и] без исследования [вопроса о том], происходит ли изгибание лучей Солнца при их встрече с краями отверстия, через которое они пропущены, мог проверить, сохраняют ли лучи света, ограничивающие световой конус, и после отверстия [направление] по прямой линии; и для того чтобы в этом убедиться, ему не нужно было только сравнить различные величины изображений Солнца с их расстояниями от отверстия, так как если одни пропорциональны другим, то это — доказательство того, что эти лучи, которые ограничивают световой конус, направляются по прямой линии после краев отверстия до самого большого расстояния, на котором их мог наблюдать г. Мариотт. Кажется, [судя] по словам, в которых г. Мариотт сообщил о своем эксперименте, что он имел, скорее всего, это последнее намерение; но если он его имел, то помимо трудности, встречающейся при измерении ширины изображений Солнца с точностью, которой требует исследование, столь тонкое, как это изгибание [света], и потому, что эти изображения, на протяжении, которое мог использовать г. Мариотт, не были ни достаточно большими, ни достаточно [четко] ограниченными. Можно еще возразить г. Мариотту, что если бы даже он и нашел некоторое искривление лучей Солнца, которые ограничивают световой конус, это не было бы изгибанием [света], о котором идет речь, если только некоторые тела не располагались вблизи краев светового конуса, для того чтобы отклонить эти лучи, если бы они могли оказаться вблизи тел. Но именно об этом г. Мариотт ничего не говорит, и, таким образом, его эксперимент, такой, как он о нем сообщает, ничего не решает против дифракции п[атера] Гримальди или изгибания г. Ньютона.

Если же поверить, что г. Мариотт имел в своем эксперименте первое намерение, которое я представил выше и которое [состояло в том, чтобы] узнать, происходит ли изгибание [лучей] при встрече с краями отверстия, он встретил бы ту же самую трудность, о которой говорилось выше, а именно: неудобно измерять это расстояние достаточно далеко, для того чтобы определить величину этого угла при вершине светового конуса с точностью, которой требует это исследование.

Но, не останавливаясь больше на эксперименте г. Мариотта, я нахожу некоторое основание считать, что лучи света, которые пропускают через маленькое отверстие в темную комнату, испытывают изгибание при встрече с краями отверстия, и это потому, что г. Кассини-отец убедился («Элементы астрономии», с. 33),⁴ постоянно наблюдая в большой гномон Болоньи, что видимый диаметр Солнца, выведенный из расстояния от его изображения до отверстия и из величины этого изображения [если отбросить диаметр отверстия], был на 1/56 меньше, чем диаметр, выведенный по наблюдениям в телескоп.

Хотя величину изображений Солнца, [наблюдаемых] в обычные гномоны, обычно невозможно измерить со всей желаемой точностью из-за постоянного движения этого изображения и тени, которая его окружает, что делает края менее (четко) ограниченными, и часто из-за того, что слишком много света пропускают в места, где ведется это наблюдение, однако эти наблюдения г. Кассини, подтвержденные всеми теми [наблюдениями], которые были выполнены на этом гномоне и опубликованы немного позже г. Манфреди (см. его трактат «О меридианном гномоне», опубликованный в Болонье в 1736 г., с. 12),⁵ не позволяют сомневаться в том, что здесь существует весьма реальное уменьшение изображения Солнца, пропущенного через маленькое отверстие и наблюдаемого на большом расстоянии от этого отверстия. Речь идет о том, чтобы узнать, вызвано ли это уменьшение изгибанием света или, как полагал г. Кассини после п[атера] Гримальди (книга 1, предложение 6, № 1 и 2), из-за того, что окружность изображения, которое проходит через отверстие, заметна только в месте, где имеются лучи, которые приводят к значительному увеличению внутри лимба Солнца, [и] именно это и уменьшает само изображение. Именно так выражается г. Кассини; но я весьма склонен считать, что этот эффект скорее следует приписать по большей части изгибанию света, чем его рассеянию [диссипации], и это потому, что этот эффект согласуется с тем, что было до настоящего времени замечено об изгибании.

Изгибание [света], которое увеличивает тени тел, должно уменьшать величину светлого изображения Солнца; но я также считаю, что нельзя основывать на этом твердое суждение [о том], что, после того как с этой целью проделаны особые эксперименты, они доказали само изгибание. Пока же вот еще один эксперимент, который я проделал [и] который, может быть, послужит той же цели.

Пропуская изображение Солнца в сильно затемненную комнату, через самое маленькое отверстие, которое мне удалось [получить], и проектируя его на очень белую и весьма гладкую плоскость, [я заметил], что это изображение было окаймлено теми же самыми цветами и в том же самом порядке, что и тени маленьких тел, внесенных в свет Солнца; итак, свет, соответствующий середине изображения Солнца, показался мне окаймленным бледно-желтым [цветом], который становился затем более сильным и немного красноватым снаружи. Этот красный [цвет] потом снаружи смешивался с очень слабым зеленым, который [и] завершал все; после него не оставалось ничего, кроме ровной тени. Все эти различные цвета образуют нечто вроде полутени, значительно большей, чем диаметр отверстия. Я в то время не измерял эту полутень. Я помню только, что проделал отверстие самой тонкой иглой, какую мне только удалось найти, которая могла составлять почти лишь сотую долю дюйма, и что полутень имела величину приблизительно в 2 линии на расстоянии от 15 до 20 футов от отверстия. В конструкции гномонов избегают неудобства этой чрезмерной тени, придавая диаметру отверстия [размер] примерно в тысячную долю высоты гномона, как это наблюдалось в гномоне Болоньи. Вводя таким способом значительно большее количество лучей, делали изображение Солнца более сильным, и тогда полутень оказывалась равной лишь диаметру отверстия; но это значительно возросшее количество лучей приводило к исчезновению цветов, которые окаймляют изображение видимых, когда отверстие предельно мало. Я сообщил об этом эксперименте только потому, что, как кажется, он доказывает, что у краев отверстия происходит изгибание лучей света, близкое к тому, которое происходит в световом конусе Солнца при встрече его с малыми телами, которые здесь располагают.

Вот еще один особый эксперимент, который могут проделать все и который, кажется, доказывает изгибание [света]. Проделайте в очень тонкой свинцовой пластинке маленькое отверстие булавкой. Посмотрите затем через это отверстие на какой-нибудь маленький светящийся объект, как [например] звезда или свеча. Если вы поднимите или опустите это маленькое отверстие, вы заметите движение этой светящейся точки, хотя ни ваш глаз, ни этот свет нисколько не изменили своего места. Это происходит только оттого, что, поднимая или опуская это маленькое отверстие, вы вызываете у самого близкого справа края, ведущего от вашего глаза к свету, изгибание [света], которое поднимает [для] вас этот свет по мере того, как вы поднимаете отверстие, и которое опускает его по мере того, как вы его опускаете. То, что я говорил о светящемся объекте, [таком] как звезда или свеча, должно также относиться и к любому другому объекту, так как то же самое происходит с любым объектом, который рассматривают таким образом, [независимо от того, находится ли] он близко или далеко; и не следует приписывать этот эффект движению глаза; так, если поднимают и опускают глаз, вращая самим глазом [и] не двигая отверстия, не замечается никакого движения объекта, но если, не двигая отверстия, двигать голову, поднимая и опуская глаз местным движением, делается заметным то же самое движение объекта, которое бывает, когда глаз неподвижен, а двигают отверстие.

Но я считаю, что нельзя доказать изгибание света вблизи тел более наглядно, чем [с помощью] явления этого светящегося кольца, которое появляется во время полных затмений Солнца и во время искусственных затмений Солнца, которые я первый представил, как можно видеть в «Мемуарах Королевской Академии наук Парижа» за 1715 г. (Mémoires de l'Académie royale des sciences (1715). Paris, 1718. P. 147, 166).⁶ Итак, проводя этот эксперимент либо в темной комнате, как это делал Делиль, либо на свету, закрывая Солнце непрозрачными телами таким образом, как это предложил Г. де ла Гир,⁷ [результат будет одинаковым]. Поскольку темные тела, которыми закрывают Солнце, видны под значительно бо́льшим углом, чем видимый диаметр Солнца, [то] отсюда следует, что лучи света, которые вызывают это явление, должны отклоняться от своего обычного пути вблизи тел, каким бы способом ни происходило это изгибание, для того чтобы вызывать появление этого светящегося кольца.

Я не претендую [на то], что объяснил здесь способ, с помощью которого происходит это изгибание. Я знаю, чего мне еще недостает, для того чтобы быть в состоянии обосновать все обстоятельства, которые сопровождают эту игру света. Я претендую лишь [на то], что явление кольца, которое видели вокруг Луны во время полных солнечных затмений 1706, 1715 и 1724 гг., а возможно, и в других случаях, что это кольцо, говорю я, совершенно подобно тому [кольцу], которое всегда можно видеть при искусственных затмениях Солнца, и весьма возможно, что причина, [вызывающая появление] этих колец, та же самая, что и причина [появления] светлых полос, которые окаймляют тени всех типов тел в темной комнате, и что, следовательно, объяснение этого светящегося кольца, которое появляется во время полных солнечных затмений, зависит от объяснения светящихся полос, которые замечают в темной комнате.

Я уже сообщал в цитированном месте из «Мемуаров» Академии за 1715 г. обстоятельства, по которым искусственное кольцо показалось мне полностью похожим на реальное кольцо, видимое на небе вокруг Луны при полных затмениях Солнца. Я прибавлю здесь еще два замечательных наблюдения для полноты сходства этих явлений. Я сообщал в цитированных выше «Мемуарах» Академии, с. 168 [те] различия, которые я заметил между искусственным кольцом, которое возникает в темноте, и кольцом, которое появляется на свету, а именно: что «в полной темноте замечают не только кольцо вокруг тени непрозрачных тел, которые закрывают Солнце, но также видят еще много других [колец] снаружи [от него], которые с ним концентричны, менее широки и свет которых более слаб, что три из них очень легко видеть на бумаге в темной комнате, но что я их видел более полудюжины, ловя окуляром тень этого тела и располагая глаз в фокусе этого окуляра. Именно внутреннее из этих колец [и] заметно при дневном свете, тогда как весьма большой [рассеянный] свет воздуха заставляет, по-видимому, исчезать другие [кольца], которые значительно меньше и слабее. Что, вероятно, могло бы случиться, если бы затмение Солнца привело к большему потемнению воздуха, чем это бывало, то удалось бы заметить более чем одно кольцо вокруг Луны. Что когда замечают много колец, они отличаются одно от другого не только по силе своего света, которая идет, ослабевая по мере удаления от тени, но что они еще разделяются малыми темными линиями, и т. д. Что, наконец, свет этих колец очень белый, когда они кажутся маленькими (это происходит, когда плоскость, на которую они проецируются, очень близка к телам), но по мере удаления этой плоскости от тел кольца представляются большими, а белизна каждого разделяется на те же самые цвета, на которые разделяет белый свет Солнца рефракция, таким образом, что белизна каждого из этих колец состоит из смеси всех этих цветов, которые на большом расстоянии разделяются и образуют столько же различных рядов цветов, сколько имеется колец».

Вот главные обстоятельства, которые я отметил в 1715 г. при экспериментах в затемненной комнате [и] которые еще никоим образом не были замечены во время полных затмений Солнца. Но с тех пор г. шевалье де Лувиль сказал мне, что «при наблюдении полного солнечного затмения, которое он провел в Лондоне в 1715 г., моменту внезапного полного захождения (Солнца за диск Луны) предшествовали два других момента, которые поразили взор как две вспышки света, следовавшие одна за другой с разрывом лишь в одну секунду, и что прошла также приблизительно одна секунда между последним из этих двух моментов и моментом полного захождения».

Эти вспышки света, которые предшествовали полному захождению, без сомнения, были обусловлены прохождением темных линий, которые разделяют светлые кольца, образованные изгибанием по краям Луны. Время в одну секунду, которое понадобилось этим кольцам для прохождения, может служить для выяснения [того], какой величины должны быть эти полосы, для того чтобы пройти за одну секунду со скоростью, с которой, как известно, тень (Луны) должна пройти через Лондон во время этого затмения. А эта ширина полос в соединении с расстоянием от Луны до Земли могла бы показать величину изгибания [света], которая вызывает это явление таким же точно способом, что [и] в экспериментах, [о которых] сообщалось выше; ширина светлых полос в соединении с расстоянием от тел в месте, где измеряют эти полосы, может служить для определения величины изгибания.

Второе наблюдение — то, которое сообщил мне один любопытный — было сделано благодаря величайшей в мире случайности, а именно: взглянув на большую белую стену в момент полного захождения [Солнца в момент] полного солнечного затмения, он увидел, что тень Земли, проходившая по этой стене, окрасилась в различные цвета. Эти цвета, без сомнения, те самые, на которые кажется разделенным свет, образующий кольца, когда он наблюдается на столь большом расстоянии, как расстояние Луны от Земли.

Я заметил еще в «Мемуарах» Академии за 1715 г., с. 169, что «свет колец, которые окружают Луну, столь живой, что его замечают в затемненной комнате вплоть до изображения Солнца, т. е. что если поместить непрозрачные тела, закрывающие Солнце таким образом, чтобы они закрыли его все целиком, и получить на бумаге тень от этого тела, [тогда] будет видно, [что] вплоть до этого изображения, свет которого очень живой, светлые кольца [наблюдаются] вокруг тени и свет этих колец будет еще более живым, чем свет солнечного изображения».

Кажется, что г. шевалье де Лувиль наблюдал нечто похожее на Солнце во время затмения 1715 г. Ибо он сообщает в наблюдении этого затмения, которое помещено в «Мемуарах» Академии за 1715 г., с. 94: «Заметно весьма ощутимо, что по мере того как некоторое место Солнца приближалось к восточному краю Луны, оно значительно побледнело и, казалось, объявляло заранее, что собирается затмиться». Г. шевалье де Лувиль приписывает это побледнение атмосфере Луны, отягощенной, как говорит он, множеством паров в этом месте, которые уже задерживают часть лучей Солнца и заставляют его [Солнце] заранее испытать нечто вроде затмения; но, поскольку, впрочем, есть все основания сомневаться в том, что Луна имеет атмосферу, способную вызвать это явление, кажется, что, скорее, следует поверить, что это происходит по причине, которая вызывает то же самое явление в затемненной комнате, с тем, однако, различием, что в темной комнате свет, который появляется на краю непрозрачного тела, гораздо живее, чем остальное Солнце, вместо того чтобы, как указывает г. шевалье де Лувиль, свет, предшествующий краю Луны, заставил побледнеть Солнце. Но это различие, хотя и происходящее по той же самой причине, вытекает, без сомнения, из различий [в] обстоятельствах этих двух типов затмений. И действительно, вместо того чтобы наблюдать при искусственном полном затмении, как в затемненной комнате, так и на свету, светящееся кольцо, которое появляется вокруг тела, полностью закрывающего Солнце, чрезвычайно живым и совершенно белым, г. шевалье де Лувиль заметил, что [светящееся] кольцо, которое он наблюдал в 1715 г., «было из света, более живого к краям Луны, и шло, уменьшая живость в направлении своей внешней окружности, как оттенок, где оно [кольцо] было, однако, ограничено, хотя [и] слабо».

До проведения эксперимента со светящимся кольцом, которое появляется при полном искусственном затмении Солнца в затемненной комнате, того эксперимента, о котором я сообщал в «Мемуарах» Академии за 1715 г., с. 147, я уже случайно заметил свет, который производит это кольцо, и сделал это, наблюдая высо́ты Солнца с помощью маленького квадранта с телескопом. Ибо, направив этот телескоп на край одной дымовой трубы, достаточно удаленной для того, чтобы брать высоту Солнца сразу же после его выхода из-за этой трубы, которая его от меня закрывала, я заметил, что, перед тем как оно появилось, край трубы в том месте, откуда должно было показаться Солнце, был ограничен светящейся полосой, такой же блестящей, как и само Солнце. И когда Солнце начало появляться, оно оказалось не в состоянии заставить исчезнуть эту светящуюся полосу, которая окаймляла трубу на достаточно большом протяжении. Но сегмент Солнца, который казался вышедшим из-под этой трубы, сливался со светящейся полосой, о которой я только что сказал [и] которая имела в два или три раза большую ширину, чем сегмент. Это происходило только [тогда], когда Солнце приблизительно на половину своего диска вышло из-за трубы, [так] что светящаяся полоса не казалась больше превосходящей [по свету] диск Солнца, затем она сокращалась все больше и больше, по мере того как из-за трубы выходила все бо́льшая часть диска Солнца.

Тогда я не проверял, не появляется ли эта светящаяся полоса на само́ м диске Солнца и нельзя ли ее там заметить, — тогда я пользовался одним дымчатым стеклом. Можно было бы в подобных экспериментах вертикальную нить, расположенную в фокусе телескопа, навести, говорю я, на край дымовой трубы или другого столь же непрозрачного тела, как это, из-за которого ожидается выход диска Солнца. Ведь по положению светлой полосы, когда она только что появилась вблизи Солнца, относительно этой нити было бы видно, окажется ли эта светлая полоса внешним явлением от края стены или же именно она размывает саму стену, уменьшая ее размер. Я не делал такого эксперимента, но в другой раз я отметил, сколько времени прошло с того момента, как начала появляться эта светящаяся полоса, до того, как начал появляться край Солнца. Я нашел, что это время было равно 13″. Это из-за края шпиля очень высокой колокольни и весьма удаленной от места, где я наблюдал. Край этого шпиля был наклонен к параллели Солнца таким образом, что весь диск Солнца охватывал приблизительно 2′50″ при выходе из-за этого края, таким образом, что сама светящаяся полоса начала появляться, когда край Солнца был еще удален от края вышеупомянутой колокольни примерно на двенадцатую часть солнечного диаметра или приблизительно на один палец, что согласуется с величиной кольца, появляющегося во время полных затмений Солнца и составляющего по наблюдениям примерно один палец.

Эксперименты, о которых я только что сообщил, удовлетворительно доказывают, что светящееся кольцо, появляющееся вокруг Луны во время полных затмений Солнца, полностью похоже на то кольцо, которое образуется вокруг всякого другого непрозрачного тела, закрывающего от наших глаз свет Солнца или любой иной свет, каким бы он ни был. А поскольку те же самые эффекты обыкновенно вызываются одной и той же причиной, [то] именно от полного знания об этом искусственном кольце или о светящихся полосах, которые окаймляют тени всех типов тел, нужно ожидать объяснения светящегося кольца, появляющегося во время полных затмений Солнца. Но удовлетворительно ли еще объяснена причина этого светящегося кольца или этих светящихся полос? Именно это я и собираюсь рассмотреть, после того как отмечу некоторые различия, которые встречаются в соотношениях количеств света, появляющегося вокруг Луны.

Известно, что покойный г. Кассини открыл весной 1683 г. свет, расположенный в Зодиаке (см.: Журнал ученых. Париж. 10 июня 1683 г.), и объяснил появление этого света за счет материи, которая окружает Солнце и Отражает его свет на большое расстояние; он предполагал, что, если можно было бы увидеть этот свет в присутствии Солнца, он, может быть, образовал бы вокруг Солнца нечто вроде шевелюры.⁸

Это предположение г. Кассини, как оказалось, подтвердилось в первый раз во время затмения Солнца 12 мая 1706 г., которое было полным в некоторых южных провинциях Франции, в Савойе, Швейцарии и т. д. В большей части мест, откуда можно было видеть Солнце полностью затмившимся, в момент наступления полной фазы затмения вокруг Луны появилось два рода света. Один был светящимся кольцом, о котором говорилось выше, которое окаймляло Луну на расстояние примерно в один палец, а другой был светом гораздо более протяженным, но [и] более слабым, границу которого было трудно отметить, потому что она незаметно терялась. Хотя г. Кассини в объяснении обо всем этом свете, которое он дает в «Мемуарах» Академии за 1706 г., с. 273,⁹ кажется, приписывает причину обоих видов света без различия атмосфере, которую он предполагал вокруг Солнца, однако очевидно, что два этих света имеют разные причины и что [если] более слабый и более протяженный относится к Солнцу, [то] другой [свет], который производит светящееся кольцо, необходимо отнести к Луне, потому что оно [кольцо] ей [Луне] концентрично.¹⁰ Кеплер, который знал о светящемся кольце, которое появляется вокруг Луны во время полных затмений Солнца, также приписывал его атмосфере Луны (см. «Астрономическую оптику» Кеплера, опубликованную в 1604 г.).¹¹

Вопрос об атмосфере Луны был заново поднят в 1715 г. г. шевалье де Лувилем, после появления того же самого светящегося кольца, которое он наблюдал вокруг Луны во время полного затмения того года, как это можно видеть в «Мемуарах» Академии наук за 1715 г., с. 91. Но поскольку есть много оснований сомневаться в существовании этой атмосферы, именно это заставило меня придумать эксперимент, о котором сообщается там же, с. 147, [и] благодаря которому было показано, что похожее светящееся кольцо появляется вокруг любого рода тел, которыми закрывается Солнце; я сделал вывод, что это светящееся кольцо вызвано не наличием атмосферы Луны, поскольку тот факт, что атмосфера есть вокруг Луны, не более вероятен, чем тот, что атмосфера есть вокруг любо тела, которым захотели бы воспользоваться для того, чтобы закрыть изображение Солнца.

Г-н де ла Гир, который после меня проделал те же самые эксперименты с искусственным затмением Солнца, нисколько не больше верил в то, что они доказывают существование атмосферы на Луне. Причину этих явлений он приписал отражению лучей света, которое, как он полагал, происходит от неровностей Луны, расположенных вблизи ее видимого края (см. «Мемуары» Академии за 1715 г., с. 163). Г-н де ла Гир говорит в этом месте, что он брал каменный шарик, который не был полированным [и] цвет которого был желтовато-белый, немного песочный, что его диаметр был приблизительно 2 дюйма, что он подвесил свой шарик в воздухе, у окна комнаты, со стороны, откуда было видно Солнце, и что, удаляясь внутрь комнаты, он помещал свой глаз в середине тени шарика и на расстоянии, где этот шарик закрывал для него все тело Солнца и немного больше. Тогда он заметил, что весь край этого шарика был очень светлым; это происходило из-за неровностей поверхности камня шарика, между которыми лучи Солнца отражались в глаз. Г-н де ла Гир добавил, что нельзя сомневаться, что то же самое происходит на Луне из-за ее неровностей и т. п.

Но помимо того, невозможно, чтобы свет Солнца, отраженный такими неровностями, какие там могли бы быть, после одного-единственного отражения в пространстве, где этот свет перекрывается прямыми лучами, мог дойти; [если бы даже] г. де ла Гир воспользовался лишь полированным шариком или использовал здесь, так же как я предлагал Академии за два месяца до того, простой картон или любое другое тонкое тело, он увидел бы точно то же самое кольцо, хотя неровности краев этих разных тел сильно различаются между собой, а края тел, которыми пользуются для закрывания Солнца, могут быть столь резкими и столь ровными, что не дадут никакой неровности, способной вызвать какое-нибудь чувствительное отражение от краев тени. Отсюда следует, что объяснение, которое, г. де ла Гир дал явлению этого светящегося кольца, ни в коем случае не удовлетворительно; кроме того, он не входит в огромное множество деталей явлений, которые сопровождают это светящееся кольцо.

Г-н Маральди преуспел не больше, как мне кажется, в объяснении, которое он дал светящимся полосам, окаймляющим тени всех тел, хотя он и наблюдал после п[атера] Гримальди, г. Ньютона и меня бо́льшую часть обстоятельств, которые сопровождают эти явления. Вот объяснение, которое он им дает в «Мемуарах» Академии за 1723 г., с. 113: «Мы объясняем две светлые полосы, которые видят со стороны темной полосы, благодаря отражению лучей Солнца, которые производятся цилиндрическим телом. Ибо эти лучи обычно отражаются в большом количестве с каждой стороны этого тела, падая на бумагу [и] смешиваясь здесь с лучами, которые приходят прямо от Солнца. Смесь этих двух [типов] света, одного — отраженного, другого — прямого, которые встречаются в одном и том же месте, составляет полный свет, который должен быть более ярким и более живым, чем тот, который образован одними только прямыми лучами, как это видно по светлым полосам. Две другие более маленькие полосы, которые видны с каждой внешней стороны двух других более светлых [полос], обусловлены лучами, которые, падая на цилиндрическое тело, отражаются от него под разными углами и падают на бумагу. Этот свет смешивается с прямыми лучами и образует свет, более живой, чем предшествующий».

Видно, что это объяснение годится только для цилиндров, которые считаются способными отражать [свет]. Но поскольку те же самые явления происходят на краях всех родов тел, ограниченных поверхностями, по-разному расположенными, [отсюда] следует, что это объяснение не является общим. Оно не удовлетворительно даже для особого случая цилиндрических тел, к которым прилагал его г. Маральди, так как отражение [света], которое происходит вокруг цилиндрического тела, распределяет лучи по кругу, без всякого различия, если только сама поверхность цилиндра не была разделена на полосы, параллельные ее длине. Итак, не видно, как отражение, которое происходило бы от этой поверхности под разными углами, должно было бы вызывать различные светящиеся полосы, отличие между которыми столь сильно заметно из-за темных линий, их разделяющих, а еще более из-за цветов, видимых на большом расстоянии и имеющих столько же разных рядов, сколько замечают светящихся полос по краям тел. Г-н Маральди нисколько не объяснил образование этих цветов.

Г-н Ньютон, который лучше всех наблюдал явления этих светящихся полос и все явления, сопровождающие изгибание света, проходящего вблизи тел, весьма далек от того, чтобы считать, что он в состоянии объяснить их причину; он признает, что хотел бы еще повторить с большей точностью большую часть экспериментов, которые он провел для того, чтобы определить, каким образом изгибаются лучи света, проходя вблизи тел, чтобы произвести эти светящиеся полосы, разделенные темными полосами, но что, отвлеченный другими занятиями, он не смог снова за это приняться, и именно поэтому вместо объяснения он закончил свой «Трактат по Оптике о свете и цветах»¹² множеством вопросов или различными мыслями, которые показались ему подходящими для того, чтобы побудить любопытных продвигать дальше подобного рода исследования.

Итак, нужно признать, что неизвестна еще истинная причина [появления] светящихся полос, которые окаймляют тени всех родов тел, [и причина] образования цветов, которые наблюдаются в каждой из этих полос, так же как и причина [возникновения] темных полос, которые появляются в тени и которые составлены из тех же самых цветов. Может быть, только с помощью огромного числа новых экспериментов, проделанных с бесконечной тщательностью и видоизмененных всеми возможными способами, можно будет надеяться определить, каким образом происходит вся эта игра света вблизи тел, прежде чем удастся определить ее причину.

Поскольку эксперименты, которые проводились со светом Солнца, представляют неудобство из-за движения этой звезды, что заставляет постоянно изменять положение инструмента, которым здесь пользуются, и потому что трудно найти достаточно удаленные места, которые были бы [расположены] по направлению лучей Солнца, можно было бы проделать эти эксперименты с любым другим светом.

Выше (см. с. 348 настоящего издания) говорилось, что явления светящихся полос получаются от любого вида света, как я показал это на свете свечи, пропущенном через маленькое отверстие в трубу телескопа, куда не проникал никакой другой свет, кроме того, который проходил через это отверстие. Тогда можно было бы легко и точно снять размеры этих явлений с помощью микрометра, нити которого располагались бы в фокусе стеклянной линзы или микроскопа со многими стеклами, который давал бы любое желаемое увеличение для того, чтобы сделать эти явления более заметными.¹³

Примечания

*. Номер 69 в оригинале отсутствует. — Н.Н.

1. Линия (ligne) — единица измерения длины во Франции, равна 1/12 французского «pouce» — большого пальца руки. «Pouce» составляет 2,2558 мм.

2. Фут (pied) равен 30,5 см.

3. См. примеч. 17.

4. Cassini J.D. Les éléments de l'astronomie vérifiés. Paris, [1684].

5. Manfredi E. De gnomonis meridianis. Bononiae, 1736.

6. См. примеч. 22 (с. 147, 166).

7. См. примеч. 22 (с. 161).

8. Cassini J.D. // Journal des savants. Paris, 1683, 10 Juin.

9. Cassini J.D. Sur un nouveau fénomèn ou sur une lumièr céleste [18 Mars 1683] // Mémoires de l'Académie royales des sciences. Paris, 1706. T. VIII et X. P. 273.

10. Хотя Делиль и приписал дифракции кольцо, вспыхивавшее вокруг диска Луны во время полного солнечного затмения, это кольцо, как выяснилось впоследствии, представляет собой атмосферу Солнца, тогда как Зодиакальный свет не является атмосферой Солнца, а представляет собой рассеяние света Солнца на частицах межпланетной пыли.

11. Kepler J. Ad Vitellionem paralipomena, quibus astronomiae pars optica traditur. Francofurti, 1604.

12. B 1717 г. Ньютон выпустил второе издание «Оптики» со всеми вопросами по дифракции света, которые больше не менялись. С этого издания был сделан французский перевод Коста, опубликованный в 1720 г., а также русский перевод С.И. Вавилова: Ньютон И. Оптика, или Трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света / Пер. с 3-го англ. изд. 1721 г. с примечаниями С.И. Вавилова. Изд. 2-е, просмотренное Г.С. Ландсбергом. М.: Гостехиздат, 1954.

13. Несмотря на то что Делиль опубликовал все свои работы по изучению дифракции света, как бы передав эстафету в этой области науки другим исследователям, в Париже он продолжил эти работы. Заодно он собрал все материалы по лабораторным исследованиям дифракции света. Все это дало ему возможность сосредоточить в своем архиве все экспериментальные и теоретические рассуждения о дифракции света. Эти материалы по инициативе Д.Ф. Араго оказались в Архиве Парижской обсерватории с 1830 г., когда он стал ее директором. Найдя там эти бумаги Делиля и проверив правильность его экспериментов и выводов, Араго постарался привлечь к исследованиям по дифракции света Т. Юнга и О.Ж. Френеля, подсказав им методику проведения экспериментов и конструкцию инструментов. В дальнейшем Араго отказался от соавторства, предлагавшегося ему обоими исследователями. Он предложил им напечатать свои работы и горячо поддержал их в Парижской Академии наук. Так дифракция света вошла в науку и жизнь.