Мы должны поэтому вспомнить о свойствах света или лучистой энергии. Правда, каждый школьник знаком теперь с основными законами учения о свете, или оптики; мы не имеем в виду предложить здесь сокращенный учебник этой отрасли знания. Тем не менее будет очень полезно напомнить некоторые места из отдела оптики, важные для учения, о цветах, и изложить знакомый нам соответствующий материал в той форме, в которой он окажется наиболее полезным для нашей настоящей цели.

Нормальное раздражение, к которому приспособлен наш глаз, есть свет, или лучистая энергия. Мы ее знаем как особого рода энергию, не связанную ни с каким весовым носителем. Гипотетически принятый, вследствие этого, световой эфир в наше время оказывается излишним и неприемлемым.

Основное свойство света – его периодичность. В тех границах, где наш глаз способен воспринимать свет, его колебания достигают громадных величин, 400 до 750 x 1012 раз в секунду. Есть еще большие области более быстрых и более медленных колебаний, но они не вызывают зрительных ощущений, а потому и не будут нас здесь занимать. Световые колебания по новейшим, хорошо обоснованным воззрениям, суть колебания электрической и магнитной энергии, регулярно переходящих друг в друга.

Свет распространяется в про- странстве с большой скоростью. В пустом пространстве он достигает наибольшей скорости, а именно 3,1010 сантиметров в секунду; в средах же, заполненных весомым веществом, его скорость уменьшается, и – в первом приближении – по мере возрастания плотности среды. При этом наблюдаются однако, и значительные влияния химического порядка. Тут мы имеем дело о неким элементарным свойством аддитивности (слагательности): степень замедления колебаний в элементах переносится без больших изменений и в их соединения. Наряду с этим наблюдаются и влияния конститутивного характера, которые особенно велики там, где число колебаний света совпадает с периодическими процессами в данном веществе. Тогда наступает сильное поглощение света и соответствующее изменение скорости его распространения.

Путь однородной световой волны определяется числом и плоскостью колебаний. Из этих двух свойств глаз воспринимает только первое – разному числу колебаний соответствуют различные цветовые тона (красный, оранжевый, желтый и т. д.). В дальнейшем нам придется специально остановиться на этой зависимости.

Плоскость колебаний нами не воспринимается. Биологическое объяснение данного явления следующее: в природе, очень редко встречается поляризованный свет одной плоскости колебаний, кроме того, такой свет не бывает обычно связан с чем-нибудь биологически важным. В природе нет поэтому факторов для развития в нашем глазу органа, приспособленного к восприятию плоскости колебаний, хотя выработать для этого воспринимающий аппарат живым существом и было бы совсем не трудно. Приведенные рассуждения помогают нам разобраться в психофизических фактах. В дальнейшем мы также будем по мере надобности пользоваться ими.

Если луч света или световой поток внезапно попадет из безвоздушного пространства в заполненную среду, то его скорость должна резко измениться. С этим связан целый ряд важных явлений, упоминание о которых в этой книге, ради специальных интересов всего нашего изложения, не лишне, хотя они и известны всем из физики. Явления эти: отражение, преломление и поглощение света.

Часть света отбрасывается телом назад, или отражается, при чем число колебаний не претерпевает изменений; на плоскости же колебаний это отражается таким образом, что волны располагаются более симметрично по отношению к граничной поверхности. Отражение захватывает собой тем большую часть падающего света, чем больше разница между скоростями света в обеих средах. Отражение усиливается также вместе с увеличением угла падения и при вертикальном падении равняется единице, т. е. все лучи отражаются.

От формы пограничной поверхности зависит результат отражения. Если поверхность гладкая, то параллельно падающие лучи также параллельно и отразятся под углом, равным углу падения. Направление падающих и отраженных лучей и перпендикуляр падения находятся в одной плоскости. Это явление называют зеркальным отражением.

Для зрения отражение имеет только то значение, что оно меняет направление лучей, не нарушая их расположения. Поэтому в зеркале мы и узнаем те предметы, от которых исходят лучи.

Другой крайний случай это тот, когда форма поверхности состоит из очень маленьких поверхностей всевозможных направлений. И здесь часть света тоже отражается, но, отражаясь, свет не остается упорядоченным, но рассеивается по всем направлениям. Поверхности такого рода называются матовыми.

Большинство существующих поверхностей находится между этими границами. Вполне зеркальные и матовые поверхности суть поверхности идеальные. Если зеркальное отражение достаточно выражено, то говорят, что поверхность обладает блеском; блеск тем сильнее, чем больше лучей поверхность отражает. Жировой блеск, стеклянный блеск, бриллиантовый блеск, металлический блеск расположены по ступеням увеличивающего зеркального отражения. Очень часто отражение зависит от направления, как, например, у тканей, у которых разные неровности поверхности делают различные направления неравнозначными. Такого рода блеск называется шелковым блеском.

Блеск можно измерить или дать ему численное выражение, исходя из сравнения количества света, отражаемого блестящей поверхностью, с тем его количеством, которое отражается идеальной матовой поверхностью. Блеск, как неполное отражение, зависит от угла падения и угла отражения; он усиливается с увеличением обоих углов и достигает максимума тогда, когда оба угла равны. Нормальным углом для измерения блеска может служить половина прямого угла.

Часть падающего света, оставшаяся после отражения, вступает в другую среду, где луч меняет свою скорость, а также и свое направление, если линия падения не перпендикулярна к поверхности разделяющей, эти среды. Угол определяется законом преломления Снеллиуса, по которому синус угла падения относится к синусу угла преломления, как скорость света в первой среде к скорости его во второй среде. Отношение этих скоростей друг к другу называется коэффициентом преломления. В данном случае также оба луча и перпендикуляр падения находятся в одной плоскости.