VIII.2. Свет и стекло

Световые волны часто сравнивают с морскими волнами. Но, по правде сказать, это сравнение подчеркивает скорее различие, чем сходство. Начать хотя бы с величины: световые волны настолько же меньше — короче — морских, насколько микроб меньше человека. Морская волна пройдет за час несколько десятков, самое большее — сотен километров. А световая волна проходит триста тысяч километров — не за час, а за одну секунду. Морские волны идут в какую-нибудь одну сторону. А световые волны распространяются во все стороны. И наконец, морские волны, встретив на своем пути какое-либо препятствие, например камень, не могут пройти сквозь него: они либо отхлынут, либо обойдут камень. А световая волна может пройти сквозь препятствие, например сквозь стекло. На этом и основана вся оптика: поставить на пути световой волны такое препятствие, которое заставило бы ее изменить свой путь. Ставят, например, зеркало: волна откатится, отразится от зеркала и пойдет уже в новом направлении. Или ставят такое стекло, которое, скажем, с левого конца тоньше, чем с правого. Через стекло свету пройти труднее, чем через воздух, — он тратит на это в полтора раза больше времени. Левый край волны, которому надо пройти меньший путь в стекле, обгонит ее правый край, и вся волна повернет направо, пойдет уже не так, как шла прежде. Или ставят на пути волны такое стекло, которое толще всего в своей средней части. Тогда оба края волны уйдут вперед, а ее середина останется, — волна, пройдя стекло, начнет суживаться, сходиться. Так, подставляя кусочки стекла различной формы, человек управляет световыми волнами. И световые волны — такие маленькие, что в сантиметре их умещается десятки тысяч, такие быстрые, что путь от Солнца до Земли они проходят за восемь минут. Световые волны слушаются человека, идут, куда приказано! Но они слушаются только тогда, когда стеклу придана нужная форма совершенно точно и на нем нет никаких выступов или ям. А что такое выступы и ямы? Мамонту булыжная мостовая показалась бы, наверное, совсем гладкой. А микробу оконное стекло показалось бы гористым, пересеченным оврагами и пропастями. Когда мы говорим о световых волнах, мы должны считаться не с мамонтом, а с микробом. Для световых волн крохотный, не ощущаемый нами выступ на стекле — то же самое, что для морских волн — высокий утес. Мы уже говорили о том, как шлифуют и полируют обыкновенные зеркала. Но оптические зеркала и линзы полируют несравненно тщательнее. Это действительно необычайная работа: отполировать стекло так, чтобы даже микробу оно показалось гладким! Недаром этой работой увлекались такие люди, как великий философ Спиноза, Ньютон и другие знаменитые ученые. Но мало сделать стекло гладким снаружи, надо сделать его еще «гладким» и внутри. Что это значит? Конечно, в самой толще стекла никаких выступов и ям нет. Но зато там могут быть места, которые окажутся для световой волны большим препятствием, чем соседние части стекла. Достаточно ничтожного различия в составе стекла, чтобы световая волна уже отклонилась от указанного ей пути, пошла совсем не туда, куда нужно.