Если лучи всех сортов, идущие от некоторой светящейся точки, расположенной на оси выпуклой линзы, сходятся вследствие преломления линзы в точках, не слишком удаленных от линзы, то фокус наиболее преломляемых лучей будет ближе к линзе, чем фокус наименее преломляемых лучей, на расстояние, которое весьма точно относится к 27 1/2-й части расстояния фокуса лучей средней преломляемости от линзы, как расстояние между фокусом и светящейся точкой, от которой идут лучи, относится к расстоянию между светящейся точкой и линзой.
Для исследования того, является ли разность преломлений, испытываемых в объективных стеклах телескопов и других подобных стеклах наиболее и наименее преломляемыми лучами, идущими из той же точки, такой величины, как здесь описано, я придумал следующий опыт.
Опыт 16. Линза, которой я пользовался во втором и восьмом опытах, помещалась на расстоянии шести футов и одного дюйма от предмета, собирая изображение предмета при помощи лучей средней преломляемости на расстоянии шести футов и одного дюйма от линзы с другой стороны.<…> Я отделил теперь неоднородные лучи один от другого, получая окрашенный спектр, длина которого была приблизительно в двенадцать или пятнадцать раз больше ширины. Я отбрасывал этот спектр на печатную книгу и, помещая вышеупомянутую линзу на расстояние шести футов и одного дюйма от спектра так, чтобы получить изображение освещенных букв на том же расстоянии с другой стороны, нашел, что изображения букв, освещаемых синим, были ближе к линзе, чем изображения, освещаемые глубоким красным, на расстояние около трех дюймов или трех с четвертью, но изображения букв, освещаемых индиго или фиолетовым, были столь неясными и неотчетливыми, что я не мог их читать.
Рассматривая после этого призму, я нашел, что в ней всюду, с одного конца стекла к другому, пробегали жилы, так что преломление не могло быть правильным. Я взял поэтому другую призму без жил и вместо букв воспользовался двумя или тремя параллельными черными линиями, которые были несколько шире, чем линии букв; отбрасывая цвета на эти линии так, чтобы линии проходили вдоль цветов от одного конца спектра к другому, я нашел, что фокус, где отбрасывает наиболее отчетливое изображение индиго, или граница между индиго и фиолетовым, приблизительно на 4 или 4 1/4 дюйма ближе к линзе, чем тот фокус, где отбрасывается наиболее отчетливое изображение тех же черных линий самым глубоким красным цветом. Фиолетовый цвет был столь слаб и темен, что я не мог в этом свете ясно отличить изображение линий, и поэтому, приняв во внимание, что призма была сделана из темного окрашенного зеленоватого стекла, я взял другую призму из прозрачного белого стекла, но спектр цветов, образованный этой призмой, обладал длинными белыми потоками слабого света, выбрасываемыми с обоих концов цветов, что заставило меня заключить о каком-то упущении; рассмотрев призму, я нашел два или три маленьких пузырька в стекле, неправильно преломлявших свет. Поэтому я закрыл эту часть стекла черной бумагой и, пропуская свет через остальную часть, свободную от таких пузырьков, получил спектр цветов без неправильных потоков света, такой, какой я желал. Но я все же нашел, что фиолетовая часть столь темна и слаба, что изображение линий в фиолетовом свете едва можно было видеть и ничего не было видно в самой глубокой его части, примыкающей к концу спектра. Я заподозрил поэтому, что этот слабый и темный цвет растворяется тем рассеянным светом, который неправильно отражается и преломляется частью весьма малыми пузырьками в стеклах и частью вследствие неоднородности полировки стекла: этот свет, хотя и небольшой, но белый, может быть достаточен для действия на чувство, настолько сильного, что он мешает явлениям слабого и темного фиолетового цвета; поэтому я попробовал, как в 12-м, 13-м и 14-м опытах, не состоит ли свет этой окраски из заметной смеси однородных лучей, но не нашел этого. Преломления этого света не приводили к появлению другого заметного цвета, кроме фиолетового; иное должно бы произойти для белого света, а следовательно, и для данного фиолетового света, если бы он был заметно смешан с белым светом.
Вследствие этого я заключил, что основанием того, почему я не мог видеть отчетливого изображения линий в этом цвете, были только темнота этого цвета, его тонкость и удаленность от оси линзы; я разделил поэтому параллельные черные линии на равные части, при помощи которых я мог ясно определить расстояние цветов в спектре одного от другого, и отметил расстояния линзы от фокусов тех цветов, которые отбрасывали отчетливое изображение линий; затем я посмотрел, будет ли разность этих расстояний находиться в таком отношении к 5 1/3 дюйма (наибольшей разности расстояний, которую должны иметь фокусы самого глубокого красного и фиолетового от линзы), как отношение расстояния наблюдаемых цветов спектра к наибольшему расстоянию самого глубокого красного и фиолетового, измеренному по прямолинейным сторонам спектра, т. е. к длине этих сторон, или избытку длины спектра над его шириной. <…>
Лучи, отличающиеся по преломляемости, не сходятся в одном фокусе; если они идут от светящейся точки, столь же удаленной от одной стороны линзы, как их фокусы от другой, то фокус наиболее преломляемых лучей будет ближе к линзе, чем фокус наименее преломляемых лучей, более чем на четырнадцатую часть всего расстояния. <…> Но если бы все лучи света преломлялись одинаково, то остающаяся ошибка, проистекающая только от сферичности стекол, была бы в несколько сот раз меньше. <…> Поэтому ошибка, возникающая вследствие сферической формы стекла, относится к ошибке, возникающей вследствие различной преломляемости лучей, как 961/72 000 000 к 4/55, т. е. как 1 к 5449; она сравнительно столь мала, что не заслуживает внимания.
Но вы скажете, если ошибки, вызываемые различной преломляемостью, столь велики, то как же возникают в телескопе столь отчетливые изображения предметов? Я отвечу, что это происходит потому, что лучи, вносящие ошибку, рассеиваются неравномерно по всему круглому пространству, но собираются бесконечно плотнее в центре, чем в других частях круга, и на пути от центра к окружности непрерывно делаются реже и реже, становясь на окружности бесконечно редкими; благодаря их разреженности они недостаточно сильны, чтобы быть видимыми, за исключением центра и поблизости от него. <…>
Но кроме того, следует заметить, что наиболее яркими призматическими цветами являются желтый и оранжевый. Они действуют на чувства более сильно, чем все остальные цвета вместе; следующими по силе являются красный и зеленый. Синий в сравнении с ними – слабый и темный цвет, индиго и фиолетовый – еще темнее и слабее, так что в сравнении с сильными цветами они имеют малое значение. Поэтому изображения предметов должны ставиться не в фокус лучей средней преломляемости, находящихся на границе зеленого и синего, но в фокус тех лучей, которые находятся между оранжевым и желтым, там, где свет наиболее ярок и блестящ, т. е. в наиболее ярком желтом цвете, где он ближе к оранжевому, чем к зеленому. <…>
Часть II
Предложения
Предложение I. Теорема I. Явления цветов в преломленном и отраженном свете не вызываются какими-либо новыми модификациями света, производимыми различным образом, соответственно различным границам света и тени.
Предложение II. Теорема II. Всякий однородный свет имеет собственную окраску, отвечающую степени его преломляемости, и такая окраска не может изменяться при отражениях и преломлениях.
В опытах четвертого предложения первой книги, когда я отделял разнородные лучи один от другого, спектр pt, образуемый разделенными лучами, на своем протяжении от конца р, на который падали наиболее преломляемые лучи, до другого конца t, на который падали наименее преломляемые лучи, казался окрашенным таким рядом цветов: фиолетовый, индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный, с непрерывной последовательностью постоянно меняющихся промежуточных цветов. Таким образом, было видно столько же степеней цветов, сколько было сортов лучей, различающихся по преломляемости.
Опыт 5. Я удостоверился в том, что эти цвета не изменяются преломлением, преломляя иногда одну весьма малую часть этого света, иногда другую весьма малую часть, как описано в двенадцатом опыте первой книги. При таком преломлении окраска цвета никогда, даже мало, не изменялась. Если преломлялась часть красного света, она оставалась полностью той же самой окраски, как и раньше. Это преломление не давало ни оранжевого, ни желтого, ни зеленого или синего или какого-либо нового цвета. Цвет совершенно не менялся при повторных преломлениях, оставаясь тем же самым, как и вначале. Подобное постоянство и неизменяемость я нашел также у синего, зеленого и других цветов. Также, когда я смотрел через призму на некоторое тело, освещенное какой-либо частью такого однородного света, как описано в четырнадцатом опыте первой книги, я не мог заметить какой-либо новой окраски, образовавшейся таким путем. Все тела, освещенные сложным светом, кажутся через призму неясными (как было сказано выше) и окрашенными в различные новые цвета, тела же, освещенные однородным светом, кажутся через призму не менее отчетливыми и окрашены так же, как и при рассматривании простым глазом. Их цвета совершенно не меняются преломлением в поставленной на пути света призме. Я говорю здесь об ощутимом изменении цвета, ибо свет, который я здесь называю однородным, не абсолютно однороден и благодаря его разнородности должны возникать некоторые небольшие изменения окраски. Но если эта разнородность так мала, как это может быть достигнуто опытами, указанными в четвертом предложении, то изменение неощутимо, и поэтому в тех опытах, где судьей является чувство, оно совершенно не должно быть заметно.