II. Изображение и значение ограничения светового пучка

      § 13. Точки изображения, даваемого линзой, как дифракционные картины краев линзы (41). § 14. Разрешающая сила линз, в частности глаза и телескопа (44). § 15. Возникновение дифракции Различие между дифракцией Фраунгофера и Френеля (46);

      III. Некоторые подробности (в том чисЛе технические) относительно изображений и ограничений пучков

      § 16. Предварительные замечания. Понятие о погрешностях изображений (50). § 17. Главные плоскости, узловые точки и зрачки (52). § 18. Сферическая аберрация, апланатическое изображение и условие синусов (61). § 19. Два вида искривления плоскости изображения и астигматизм (63). § 20. Кома и дисторсия (67). § 21. Хроматическая аберрация (67). § 22. Увеличение угла зрения лупой и телескопом (70). § 23. Увеличение угла зрения проекционным аппаратом и микроскопом. Разрешающая сила микроскопа (74). § 24. Телескопические системы (78). § 25. Поле зрения оптических приборов (81). § 26. Отображение пространственно протяжённых предметов. Перспектива (84).

      IV. Энергия излучения и ограничение пучков

      § 27. Предварит льное замечание (90). § 28. Излучение и угол раскрытия. Определения (90). § 29. Излучение поверхности Солнца (94). § 30. Влияние отображения на плотность излучения S' и облучённость Ъ (94). § 31. Дальность и секретность оптических сигналов (96). § 32. Параллельный пучок света как недостижимый предельный случай (97).

      V. Интерференция и её применения

      § 33. Предварительное замечание (98). § 34. Интерференция двух цугов волн (99). § 35. Когерентность (102). § 36. Интерференция света с двумя центрами волн при поперечном наблюдении (104). § 37. Некоторые применения интерференции при поперечном наблюдении. Обоснование условия когерентности (10(). § 38. Порядки интерференционных полос и длина групп волн (10:). § 39. Интерференция с двумя центрами волн. Наблюдение под углом (111). § 40. Интерференция с двумя центрами волн. Наблюдение вдоль линии соединения центров (112). § 41. Интерференция со многими парами центров волн, полученными путём отражения от плоскопараллельной пластинки (114). § 42. Интерференция со многими парами центров волн, полученными путём рассеяния (116). § 43. Интерференция со многими парами цугов волн, полученными путём отражение од клинообразной пластинки (120). §44. Стоячие световые волны (124). § 45. Оптические интерферометры (125).

      VI. Дифракция и её применения

      § 46. Тень (127). § 47. Построение зон Френеля. Зональная пластинка (129). § 48. Теорема Бабине (132). § 49. Значение диффракции для призматического центрального аппарата. Спектральные линии (134). § 50. Разрешающая способность и дисперсия призмы (136). § 51. Дифракционная решётка и её применение в спектральном аппарате (138). § 52. Разрешающая способность решётки и дисперсионная область. Предварительное разложение (140). 53. Разновидности дифракционных решёток (143). § 54. Создание групп в спектральным аппаратом (140). § 55. Интерференционные полосы Тальбота в непрерывном спектре. Дифракционная картина ступени (148). § 56. Интерферометры в качестве спектральных аппаратов с большой разрешающей способностью (150). § 57. Дифракция на плоских точечных решётках (15°). § 58. Дифракция на пространственных точечных решётках (154). § 59. Слоистые решётки (160). § 60. Дифракция на многих отверстиях или частицах, расположенных беспорядочно (161). § 61. Радуга (163).

      VII. Скорость света. Свет в движущихся системах отсчёта

      § 62. Предварительное замечание (1С6). § 63. Первое измерение скорости света Олафом Рёмероч (167). § 64. Измерения скорости света на Земле. § 65. Измерение скорости света при наблюдении в системе отсчёта, движущейся с ускорением (171). § 66. Частота света (175). § 67. Эффект Допплера в оптике (175). § 68. Эффект Допплера при больших скоростях (178).

      VIII. Поляризованный свет

      § 69. Поперечные и продольные волны (180). § 70. Свет как поперечная волна (181). § 71. Различные типы поляризаторов (183). § 72. Двойное лучепреломление. Преломление кварца и исландского шпата (185). § 73. Эллиптически-поляризованный свет (189). § 74. Общие сведения об интерференции поляризованного света. Интерференция в параллельном поляризованном пучке света (195). § 75. Интерференционные явления в расходящемся поляризованном свете. (197).. §, 76. Анализ эллиптически-поляризованного света (200). § 77. оптически активные вещества (20 2). § 78. Двойное лучепреломление при напряжениях (204). § 79. Заключительное замечание (205).

      IX. Связь между отражением, преломлением и поглощением света

      § 80. Предварительное замечание. § 81. Коэффициент погашения и коэффициент поглощения. Средняя глубина проникновения

      света (206). ?§ 82. Отражение свега при слабом поглощении и нормальном падении (209). § 83. Отражение света при слабом поглощении и наклонном падении (211). § 84. Формулы Френеля (213). § 85. Применение отражения и преломления для создания и исследования полностью или частично поляризованного света (216). § 86. Полнее внутреннее отражение (218). § 87. Отражение света при сильном поглощении (224). § 88. Краткий обзор математического аппарата, используемого при изучении колебаний, и, волн (227). § 89. Количественный расчёт отражения света при сильном поглощении и нормальном падении. Формула Бера (231). § 90. Измерение оптических постоянных п и (гсх)при помощи отражения (233). § 91. Заключительное замечание (238).

      X. Рассеяние и дисперсия.

      § 92. Обзор содержания главы (240). § 93. Основные соображения о количественной теории рассеяния (Г40). § 94. Количественные соотношения в явлениях вынужденных колебаний (241). §25. Диполь и его электрический момент (244). § 96. Излучение колеблющегося диполя (246). § 97. Когерентное рассеянное излучение и его подразделения (248). § 98. Рэлеевское рассеяние слабопоглощающими частицами и поляризация света (248).

      § 99. Погашение посредством рэлеевского рассеяния. Число Авогадго (251). § 100. Погашение рассеянного рентгеновского света (255). § 101. Рассеяние упорядоченными частицами (257). § 102. Рассеяние рентгеновских лучей отдельными молекулами (258). § 103. Рассеяние видимого света большими, слабо поглощающими частицами (260). § 104. Сведёние преломления к рассеянию (262). § 105. Дисперсия и поглощение. Экспериментальные данные (264). § 106. Качественное объяснение оптических дисперсионных кривых. § 107. Количественная сторона дисперсии света (271). § 108. Преломлений и число молекул. Рефракция. Увлечение света (274). § 109. Искривленные лучи света. Метод Тёплера (27Г). § 110. Общая характеристика поглощения света (281). § 111. Количественное объяснение полос поглощения. Абсорбционный спектральный анализ (283). § И2. Свойства оптичесшгактиеных резонаторов (287). §113. Погашение малыми, сильно поглощающими частицами. Особенности коллоидных частиц металлов (294). § 114. Погашение большими, сильно поглощающими коллоидными частицами. Искусственный дихроизм и искусственное двойное преломление (299). § 115. Рамановское рассеяние (301).

      XI. Квантовый характер поглощения и испускания излучения у атомов § 116.-Предварительное замечание (305). § 117. Основные опыты по фотоэлектрическому эффекту (305). § 118. Уравнение фотоэффекта и постоянная Планка h (306). § 119. Спектральные линии атомов. Серии. Комбинационный принцип (310). § 120. Схема уровней атомов (315). § 121. Возбуждённые состояния и их длительность (319). § 122. Резонансная и многолинейная флуоресценция (323). § 123. Сенсибилизированная флуоресценция (Г2(). § 124. Мета стабильные состояния (327). § 125. Сплошной спектр у предела серии и фотоэффект у атомов газа (328). § 126. Схема уровней и удары электронов (330). § 127. Модель атома и порядковый номер элемента. § 128. Связь частоты Ридберга с элементарным электрическим зарядом е и постоянной Планка k. Модель атома Бора (338).

      § 129. Спектральные серки и периодическая система (342). § 130. Непрерывный рентгеновский спектр и постоянная Планка h (351). § 131. Спектральные линии и схема уровней рентгеновского излучения (357). § 132. ч“лУчи (365). § 133. Фотоэффект, в частности, внутриатомный, в рентгеновской области (367). § 134. Схема уровней и квантовые числа (370). § 135. Квантовые числа и векторы в модели атома (372). § 136. Расщепление спектральных линий в магнитном поле и пространственное квантование (378). § 137. Расщепление спектральных линий в электрическом поле (386). § 138. Сверхтонкая структура спектральных линий (386). § 139. Принцип однозначности (388).

      XII. Квантовый характер поглощения н испускания излучения у молекул

      § 140. Предварительное замечание (391). § 141. Молекулярные спектры (391). § 142. Полоса — основная единица молекулярного спектра (393). § 143. Схема уровней молекулярного спектра (395). § 144. Модельное толкование схемы уровней полос (397). § 145. Полосатые спектры и форма молекул (400). § 146. Полосатые спектры растворённых и адсорбированных молекул (402). § 147. Молекулярные спектры твёрдых тел (404). § 148. Процессы, связанные с поглощением света атомами. Закон квантовой эквивалентности (405). § 149. Световая энергия, поглощённая молекулами (406).

      § 150. Флуоресценция молекул в парах и жидких растворах (407). § 151. Тушение флуоресценции. Поляризованное свечение флуоресценции (408). § 152. Фотохимические процессы в парах и жидких растворах (409). § 153. Фотохимические процессы в кристаллах. Простейший случай: только перемещение электронов (411). § 154. Фотохимические разложения в ионных кристаллах. Фотография (415). § 155. Общие сведения о фосфоресценции (418). § 156. Фосфоресценция органических твёрдых растворов (418). § 157. Гало идо-производные фосфоры (419). § 158. Сульфидные фосфоры. Фосфоресценция и температура (421). § 159. Коэффициент полезного действия фотоэлектрического эффекта (424). § 160. Температурное излучение (427). § 161. Чёрное тело. Законы чёрного излучения (429). § 162. Селективное тепловое излучение (432). § 163. Оптическое измерение температуры. Чёрная и цветовая температура (434).

      XIII. Дуализм волн и корпускул

      § 164. Обзор (437). § 165. Свет как корпускула. Фотон (438). § 166. Импульс фотона. Эффект Допплера и давление света (442). § 167. Импульс фотона и эффект Комптона (444). § 168. Волны материи (446). § 169. Статистика волновой механики (450).

      XIV. Об измерении излучения и измерении света. О цвете и блеске. § 170. Предварительное замечание (454). § 171. Абсолютная градуировка измерителей излучения (454). 172. Самоизлучающие и не-самоизлучающие тела. Зависимость рассеянного света от направления (455). § 173. Экспериментальные способы изменения облучённости (457). § 174. Сравнение силы излучения различных излучателей (459). § 175. Сравнительные световые измерения (фотометрия) и психологическая система мер (459). § 176. Определения одинаковой освещённости. Гетерохромная фотометрия (461). § 177. Спектральное распределение чувствительности глаза. Объективная фотометрия (463). § 178. Яркость (465). § 179. Нецветные окраски, условия возникновения (467). § 180. Различные цвета, их тона и оттенки (470). § 181. Цветные фильтры для чистых цветов (472). § 182. Красящие вещества (474). § 183. Происхождение блеска (475).

      Именной указатель

      Предметный указатель

Всё сказанное в полной мере относится и к «Введению в оптику», впервые выходящему па русском языке.

      Своеобразие книги состоит, например, в том, что в отличие от большинства учебников оптики, Поль в основу начальных глав, касающихся геометрической оптики, интерференции и диффракции, кладёт ограничение световых пучков. Дифракционная теория оптических приборов излагается им уже начиная с § 9.

      В книге подчас не разбираются некоторые вопросы, которые обыкновенно находят место в других учебниках оптики. Зато здесь имеются и такие проблемы, которые трактуются только в специальной литературе, например, молекулярные спектры, фосфоресценция, цвет и блеск и т. д.

      Этот своеобразный характер книги Поля делает её ценным дополнением к имеющейся на русском языке литературе по оптике, хотя вряд ли можно советовать начинать изучение оптики с книги Поля: для этого у нас есть такой превосходный по полноте и глубине курс, как «Оптика» академика Г. С. Ландсберга. Читатель, уже искушённый в оптике, прочтёт книгу Поля с большим интересом.

      Книга переведена без отступлений от текста. Перевод сде-лан Л. Н.гБронштейн (главы I — У и XIV). А. Н. Полянской (главы VII — X) и М. П. Шаскольской (главы VI п XI — XIII) с первого издания под редакцией ныне покойного проф. А. Н. Зильбермана.

      Когда перевод был закончен появилось новое (переработанное) 2-ое и 3-е издание «Оптики»: Я заново пересмотрел перевод и привёл его в соответствие с новым изданием.

      В книге имеются ссылки на предыдущие тома — на «Введение в механику и акустику» и «Введение в учение об электричестве». Эти тома цитируются по изданию ГТТИ 1933 г. — первый под сокращённым названием «Механика» и второй — под названием «Электричество».

      Н. А. Толстой

      Настоящий заключительный том Введения в физику должен был содержать оптику и учение о теплоте. Вместо этого в нём излагается только оптика и кое-что из атомной физики. Учение о теплоте будет присоединено к тому, посвящённому механике и акустике. Новое издание этого тома подготовляется.

      Содержание настоящего тома во многом отличается от содержания наших обычных учебников. Поэтому и здесь в заглавии сохранено слово «введение».

      В первых шести главах на первом плане стоит ограничение световых пучков. Решающее значение этого ограничения становится ясным каждому, кто знает эти явления по собственному опыту, а не только из чужих источников. При этом часто принимались во внимание потребности учителей, например, при сравнении различных опытов по интерференции света. В главе об интерференции кое-что публикуется впервые.

      Особое внимание обращено на единообразный подход к рентгеновскому и обыкновенному свету, например, рис. 361 или § 110. Автор не скрывает некоторой пристрастности к оптическим явлениям в твёрдых телах; оправданием этому может служить область его собственных работ.

      В данном томе ещё больше, чем в других, начинающий должен будет сперва кое-что пропустить, особенно в главах IX, X и в конце главы XI; но если он и пропустит мелкий шрифт и вычисления, то всё же сможет уследить за ходом мысли и в более трудных местах. Формулу Вера получить без вычислений нельзя, как нельзя понять и большое отражение света сильно поглощающими телами (металлами) только на основании опыта на модели (§ 87). То же самое относится и к ряду других вопросов, например, к формуле дисперсии. Но основной момент — роль сдвинутых по фазе вторичных волн (§ 104) — поймёт, вероятно, всякий начинающий.

      Р. В. Поль

      ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ КО ВТОРОМУ И ТРЕТЬЕМУ НЕМЕЦКОМУ ИЗДАНИЮ

      Несмотря на большой тираж, книга разошлась быстро, что свидетельствует о потребности в курсе современной оптики, изложение которого основано на эксперименте. В текст и рисунки нового издания внесены многочисленные изменения, в особенности в §§ 35, 37, 59, 136, и 165. Пожелания, высказанные при обсуждении книги, я, по возможности, учёл, хотя многое пришлось отложить на будущее. В рецензиях многократно указывалось на то, что заглавие «Оптика» не охватывает полностью содержания книги; большие разделы её относятся к «Атомной физике».

      Р. В. Поль

      I. ПРОСТЕЙШИЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

      § 1. Введение. Ночью, в тёмной комнате, накроем голову одеялом и надавим глаз в верхней части того уголка его, который обращён к носу. Мы увидим яркий свет — блестящее жёлтое кольцо. Словами, напечатанными курсивом, мы описали наши ощущения. Всякое исследование света и его измерение (фотометрия), равно как и исследование цвета и блеска, принадлежит не к области физики, а скорее к области психологии и физиологии. Имея это в виду, можно заранее избежать многих бесплодных рассуждений.

      Обычно знакомые нам ощущения: свет, яркость, цвет, блеск, возникают вследствие излучения. Нечто, исходящее от излучающих тел — источников света, попадает в наш глаз. На пути к глазу оно не нуждается ни в какой ощутимой передаточной среде. Излучение Солнца и других неподвижных звёзд проникает к нам через пустое мировое пространство. Этo излучение, вызывающее ощущение света, часто называют световым излучением или, ещё короче, светом. Слово «свет» в смысле излучения употребляется также и для невидимых лучей. Это двойное значение слова «свет», как ощущения и как физического излучения, имеет свою аналогию в акустике. Ощущение звука также возникает вследствие излучения. Это вызывающее ощущение звука излучение называют кратко звуком. И здесь слова «звук» применяется также и к звуковым излучениям, которых мы не слышим.

      В акустике физическая сущность излучения нам хорошо известна: это — упругие волны в материальной среде. Что же мы знаем о свете, т. е. о физическом излучении, могущем воздействовать на наш глаз? Так ставится вопрос в этой книге. Мы придём к следующему выводу: относительно светового излучения можно установить много вполне определённых положений, но они не дают нам ещё вполне законченной, всесторонне удовлетворяющей картины.

      Физика была и остаётся наукой экспериментальной. В оптике, как и в других её разделах, отправными точками являются наблюдение и опыт. Учение об оптике, как и другие разделы физики, целесообразно начать с простейших наблюдений повседневной жизни. При этом мы можем пользоваться также и общеизвестными техническими вспомогательными средствами.

      Рис. 1. Видимый след светового пучка в пыльном воздухе. Пунктирные лучи изображены дополнительно.

      § 2. Световой пучок и световые лучи. Каждый знает разницу между прозрачным и мутным воздухом, между прозрачной и мутной жидкостью. Мутный воздух содержит множество мельчайших взвешенных частиц (туман, дым или пыль). Жидкости бывают мутными также из-за присутствия мельчайших частиц. Мы можем, например, замутить чистую воду ничтожным количеством китайской туши, т. е. тонко измельчённой сажи, или несколькими каплями молока — микроскопически малыми частицами жира и казеина.

      В комнате воздух всегда мутен: в нём постоянно имеется множество взвешенных частиц, пылинок. Немало способствуют этому и курильщики.

      Проделаем теперь в комнатном воздухе следующий опыт (рис.1). Возьмём дуговую лампу в обычном металлическом кожухе. В передней стенке кожуха имеется выходное круглое отверстие В. Глядя со стороны, мы увидим беловатый светящийся конус, проникающий далеко в окружающее пространство.

      Следовательно, свет распространяется внутри прямолинейно ограниченного конуса, называемого световым пучком. Этот световой пучок имеет большой угол раскрытия «и», определяемый отверстием В — апертурной диафрагмой.

      С явлением распространения в виде прямолинейно ограниченных пучков мы встречались уже раньше, в случае механических волн, например, в водяных и звуковых волнах (рис. 2).

      Опыт, изображённый на рис. 1, показывает нам видимый след света в мутной среде. Освещённые пылинки «рассеивают» небольшую часть света во все стороны, и некоторая доля этого рассеянного света попадает в наш глаз. В механике известно аналогичное явление: рассеяние волн во все стороны мельчайшими препятствиями. Если волны на поверхности воды попадают на палку, то последняя становится источником цуга волн, распространяющихся во все стороны (ср. Механика, рис. 379).