Американский писатель-фантаст Боб Шоу написал рассказ «Свет былого». Вкратце не передать боль и лиричность этого произведения. Фантастическая же идея заключается в изобретении так называемого медленного стекла, скорость света в котором необыкновенно мала. Расстояние в полсантиметра свет проходит за десять лет. Попробуйте прикинуть показатель преломления медленного стекла получится что-то вроде пятерки с пятнадцатью нулями. Что по сравнению с этой астрономической величиной жалкий показатель преломления алмаза 2,4!
Рассказ Б. Шоу произвел сильное впечатление. Некоторые решили, что за последние годы это единственное произведение с действительно свежей фантастической идеей.
Не пытаясь умалить достоинств медленного стекла, все же напомним о существовании повести А. Р. Беляева «Светопреставление» (1929 г.). Это веселое произведение о том, как Земля вошла в полосу газа, сильно замедляющего скорость света. Показатель преломления света в газе примерно равен тройке с девятью нулями. Беляев придумал множество забавных ситуаций, связанных с замедлением света. Таким образом, идея вещества с колоссальным показателем преломления света принадлежит советскому фантасту.
Однако неужели для определения показателя преломления нужно узнать скорость света в кристалле? На помощь людям пришел В. Снеллиус, профессор Лейденского университета. В 1620 году он доказал, что искомое можно найти, разделив синус угла падения света на кристалл на синус угла преломления. Однако, как шутят студенты, неизвестно, с какой стороны в микроскоп следует ввести эту формулу, чтобы получить показатель преломления.
В. А. Мезенцев, автор книги «Каменная сказка», пишет: «проясним и старый термин бриллиант чистой воды. Если ограненный алмаз вполне бесцветен, то, опущенный в стакан с чистой водой, он почти невидим». Уместно также вспомнить повесть Ю. Назарова «Хамелеоны», опубликованную в «Искателе». Автор живописует: «Морозов подошел к журнальному столику, на котором стоял хрустальный графин. Приподняв, он наклонил графин, чтобы налить воды, и вдруг ему показалось, что по дну что-то перекатывается. Борис посмотрел графин на свет, но ничего не увидел И вдруг у Морозова сама собой всплыла вычитанная в книге фраза: бриллианты чистой воды. Они же так называются, потому что у них такой же угол преломления, как у воды Когда из графина осторожно вылили воду через марлю, присутствующие увидели на ней несколько крупных и мелких камешков, которые заиграли всеми цветами радуги».
Если преступники начнут прятать бриллианты по рецепту, указанному в повести, то их ждет жестокое разочарование. Никакими ухищрениями бриллианты нельзя сделать невидимыми в воде.
Обратимся к классической повести Г. Уэллса «Человек-невидимка», в которой та же проблема дана весьма квалифицированно. В главе XIX «Некоторые основные принципы» читаем:
«Если разбить кусок стекла и мелко истолочь его, оно станет гораздо более заметным в воздухе и превратится в белый порошок. Это происходит потому, что превращение стекла в порошок увеличивает число плоскостей преломления и отражения Но если белый стеклянный порошок высыпать в воду, то он почти совершенно исчезнет. Стеклянный порошок и вода имеют почти одинаковый коэффициент преломления, и свет, переходя из одной среды в другую, почти не преломляется
и не отражается. Вы делаете стекло невидимым, помещая его в жидкость с приблизительно таким же показателем преломления; всякая прозрачная вещь делается невидимой, если поместить ее в среду, обладающую одинаковым с ней показателем преломления».
Таким образом, Юлий Назаров (а до него и после него многие другие) сделал три грубые ошибки.
1. Бриллианты чистой воды называются так, потому что в них нет включений, мутинок, трещин, пузырьков и т. п. Другими словами, они прозрачны как чистая вода.
2. Ни у воды, ни у алмаза нет такой характеристики, как «угол преломления». Надо говорить: «показатель преломления».
3. Показатель преломления воды равен 1,333, а у алмаза эта величина достигает почти 2,4. Следовательно, в воде алмазы видны так же отчетливо, как на воздухе. А вот стеклянный порошок в воде становится почти невидимым, так как его показатель преломления равен 1,458.
Вы уже догадались, как определять показатель преломления различных кристаллов. Действительно, к микроскопу придается стандартный набор жидкостей с заранее измеренными показателями преломления. Исследователь погружает измельченный до состояния пудры кристалл в различные жидкости и рассматривает препарат под микроскопом. Крупинки перестают быть видимыми в том случае, когда показатели преломления кристалла и жидкости совпадают.
С преломлением света связана дисперсия (разложение) светового луча в кристалле.
Еще Ньютон показал, что солнечный свет, проходя сквозь стеклянную призму, распадается на ряд цветных полос, очередность которых школьники запоминают по магической формуле: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Разложение белого света связано с различным преломлением каждой его составляющей. Меньше всего преломляются красные лучи, больше всего фиолетовые. Другими словами, показатель преломления кристалла для красного света имеет меньшее значение, а для фиолетового большее. Так, показатель преломления алмаза в красном свете равен 2,408, а в фиолетовом 2,452. Разница между этими числами (0,044) и называется дисперсией кристалла.