Лаборатория юного физика

Ньютоновы волчки

Вы знаете, что белый свет на самом деле является сложным. Его можно разложить на лучи разных цветов. Ну, а если складывать разные цвета? Что получится?

Это легко проверить с помощью очень простого и остроумного прибора, придуманного знаменитым английским ученым Исааком Ньютоном. Прибор Ньютона — самый обыкновенный волчок. Его ножку можно сделать из заостренной спички, кружок — из белого картона. Нет белого — возьмите любой, только сверху наклейте белую бумагу. Разделите кружок на четыре сектора. Два из них окрасьте в синий цвет, а другие два — в желтый. Запустите волчок — он покажется вам зеленым. Это результат сложения синего и желтого цветов.

Точно так же сине-красный волчок окажется фиолетовым, а красно-желтый — оранжевым. Но самый интересный волчок получится, если смешать все семь цветов радуги. Для этого разделите кружок волчка на восемь секторов и семь из них окрасьте в основные цвета радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Восьмой сектор пока оставьте белым (рис. 50).

Рис. 50. Ньютоновы волчки.

Запустите волчок. Вы увидите, что он стал почти белым. Чтобы точнее подогнать цвет волчка к белому, воспользуйтесь запасным, восьмым, сектором. Он служит для настройки. Если, скажем, волчок при вращении кажется розоватым, слегка подкрасьте настроечный сектор в зеленый цвет. Пробуя и постепенно усиливая окраску, вы можете получить почти чистый белый цвет.

Если волчок кажется зеленоватым, красьте настроечный сектор в розовый цвет, если голубоватым — в оранжевый, если желтым — в сиреневый.

Пользуясь таким же настроечным сектором, вы сможете получить белый цвет и не из всех цветов радуги, а только из пар так называемых дополнительных цветов:

голубой + оранжевый = белый,

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.