Лаборатория юного физика - Гальперштейн Леонид Яковлевич Страница 21

зеленый + красный = белый,

фиолетовый + желтый = белый.

Не жалейте труда на точную подгонку белого цвета. Получается очень эффектно, когда белый волчок, перестав крутиться, оказывается желто-фиолетовым или красно-зеленым.

Призма

С помощью призмы можно разложить луч белого света на лучи различных цветов. Это очень эффектный и красивый опыт. Вот только призма не всегда бывает под руками.

На оптических заводах призмы вырезают из стекла, шлифуют и полируют. Все это делается на специальных станках. Самодельную призму (рис. 51) можно сделать из органического стекла.

Рис. 51. Призмы и болванка.

Если попадется кусок органического стекла толщиной хотя бы в 25–30 мм, призму можно просто вырезать целиком. Выпилите ее ножовкой и аккуратно опилите мелким напильником. Высота призмы 45–50 мм. В сечении призма должна иметь форму равнобедренного треугольника с углом при вершине 45–50°.

Вообще имейте в виду, что точность размеров призмы роли не играет. Главное здесь в том, чтобы поверхности боковых граней были опилены точно по плоскости и очень хорошо отполированы.

Наиболее ответственные операции — шлифовка и полировка призмы. Шлифовать и полировать нужно только боковые грани. Основания призмы лучше оставить шероховатыми, чтобы не было лишних отражений света.

Шлифовать нужно самой мелкой шкуркой с машинным маслом. Когда снимете все царапины и следы напильника, переходите к полировке. Лучше всего полировать так называемой пастой ГОИ, созданной в свое время в Государственном оптическом институте в Ленинграде. В состав этой пасты входит тончайший порошок зеленой окиси хрома.

Пасту ГОИ применяют иногда для точки бритв. Из нее сделаны зеленые гребенчатые камешки в точилке для лезвий безопасной бритвы.

Пасту нужно взять на суконку или лоскут кожи и натирать полируемую поверхность до тех пор, пока она не заблестит, как зеркало. Остатки пасты сотрите мягкой тряпочкой.

Окись хрома — очень твердый материал. Ею полируют стекло, сталь, мрамор. Но для полировки органического стекла можно воспользоваться и более мягкими материалами. Если не достанете пасту ГОИ, возьмите на мягкую влажную тряпочку зубной порошок. Еще лучше взять зубную пасту: в ней крупинки мела измельчены более тщательно.

Если достанете листовое органическое стекло толщиной 3–5 мм, призму придется склеить и потом налить водой. Клеить удобнее всего на болванке (рис. 51).

Болванку изготовьте из дерева. Она тоже должна иметь в сечении форму равнобедренного треугольника с углом при вершине 45–50°. Только размеры лучше взять побольше, чтобы спектр получался из более широкого пучка лучей. Основание треугольника должно быть шириной 40–45 мм, высота — 120 мм.

Ножовкой или резаком нарежьте из листа органического стекла заготовки граней призмы.

Опилки и стружки соберите, они понадобятся для приготовления клея.

На болванке подгоните друг к другу сначала две боковые грани призмы. При этом пилить нужно только одну из граней, подгоняя ее к боковой стороне другой. Подпиливая грань мелким напильником, все время прикладывайте ее к другой и проверяйте, где остались выступающие части.

Когда хорошо подгоните шов, слегка обдерите мелкой шкуркой глянец с боковой стороны грани в месте склейки. Так лучше будет держаться клей. А края граней, выступающие по бокам снизу, подпилите почти до самой болванки.

Клей приготовьте, растворив опилки органического стекла в дихлорэтане. Пары этой жидкости легко вспыхивают, поэтому берегите ее от огня. Растворять надо до густоты растительного масла. Готовый клей храните во флаконе с притертой стеклянной пробкой.

Нанесите слой клея палочкой на обе склеиваемые поверхности. Прижмите их друг к другу на болванке и подержите несколько минут в руках. Клей сохнет быстро.

Небольшие закраины граней, выступающие по бокам болванки снизу, сошлифуйте на шкурке. Приколите лист шкурки кнопками к ровной доске. Водите по нему заготовку вместе с болванкой, пока болванка тоже не начнет шлифоваться.

Приложите третью грань призмы. Она должна хорошо прилегать. Места склейки слегка обдерите мелкой шкуркой. Приклейте третью грань и держите в руках, пока не высохнет.

Высыхая, клей очень сильно уменьшается в объеме. Поэтому в местах склейки могут образоваться щели. Осторожно вытолкнув болванку, промажьте швы изнутри клеем при помощи заостренной палочки. Повторите эту операцию несколько раз, каждый раз давая клею высохнуть.

Выступающие ребра призмы спилите мелким напильником. Можете их затупить и даже закруглить — это не имеет значения. Полировать эти места после опиловки тоже не нужно.

Подшлифуйте на шкурке торцы призмы для приклейки дна и крышки. Если есть большое несовпадение боковых граней, сначала подгоните эти места напильником, затем подшлифуйте на грубой шкурке и потом уже на мелкой.

Заготовьте дно и крышку и места склейки обдерите мелкой шкуркой.

Приклеив дно, несколько раз промажьте швы клеем изнутри. Затем налейте в призму воды и проверьте, нет ли где течи. Если течь есть, отметьте это место и, просушив призму, промажьте клеем еще несколько раз. Затем потрите приклеенное дно шкуркой, чтобы вся его нижняя поверхность стала матовой.

Прежде чем приклеивать крышку, просверлите в ее центре отверстие диаметром 10 мм. В этом отверстии будет потом прятаться пузырек воздуха. Крышка приклеивается так же, как дно, и тоже матируется после приклейки.

Опилите мелким напильником края дна и крышки. На крышку над отверстием наклейте «горлышко» — кусок органического стекла с резьбой под пробку. Пробку хорошо выточить из металла или пластмассы. По краям головки сделайте накатку, а по оси просверлите сквозной канал диаметром около 1 мм. Это нужно для того, чтобы вода, расширяясь при нагревании, имела выход наружу и не разорвала призму.

Если возможности выточить пробку нет, подберите просто металлический винт. Предохранительное отверстие для выхода воды просверлите в «горлышке», только поближе к краю, чтобы головка винта его не закрыла.

Рис. 52. Последовательность изготовления призмы.

Наполните призму чистой водой комнатной температуры. Если наливать холодную воду, то по мере ее нагревания на стенках призмы изнутри будут оседать пузырьки растворенного в воде воздуха.

Спектр лучше всего наблюдать в темной комнате. Можно днем затемнить комнату шторами из черной бумаги, оставив одно отверстие для солнечных лучей. Но это очень неудобно. Опыт можно проводить только с прямыми солнечными лучами. В пасмурную погоду спектр будет очень неясным, а в солнечную — получится на полу, где его неудобно наблюдать.

Удобнее всего делать опыт с искусственным источником света. Спектр будет тем ярче, чем сильнее используемый для опыта источник света. Лучше всего воспользоваться кинопроектором, или проекционным фонарем, или хотя бы фотоувеличителем, положенным набок. Свет на призму должен падать узким пучком. Поэтому сделайте перед проектором диафрагму в виде вертикальной щели шириной 2–3 мм. Длина щели может быть в пределах высоты призмы.