Владимир Орлов - Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения

Художник теперь, не колеблясь, смешивает краски, а хирург бестрепетно направляет скальпель, спасая жизнь человека.

Светит им русский свет, белый свет без обмана. Люди ласково щурятся в лучах лампы, возвращающей молодость их глазам.

В толстой книге, переплетенной свиной кожей, я прочитал старинную басню:

Басню написал известный русский поэт Гавриил Романович Державин.

Не все в ней понятно. Что за старинный фонарь, блистающий издали и темный вблизи и со стороны?

Оказывается, Державин писал о прожекторе. Первым прожектором и был знаменитый кулибинский фонарь.

В 1779 году современник Державина гениальный русский изобретатель Кулибин построил фонарь необычайной силы.

Кулибин рассуждал так: если взять свечу и поставить за ней зеркало, увидишь две свечи — свечу и ее отражение. И светить они будут почти вдвое сильней. «Почти» — потому что отражение пламени тусклее, чем само пламя. Кулибин взял пятьсот маленьких зеркал и увеличил силу света в пятьсот раз. Для этого пришлось расположить зеркала за свечкой по вогнутой поверхности. Маленькие зеркальца, составлявшие отражатель кулибинского фонаря, поэт и называет «окружных стекл лоскутками».

Издали получалась красивая картина: вокруг одинокой свечи в пятистах зеркалах трепетало пятьсот отраженных пламен. В этом состоял секрет необычайной силы света фонаря.

Со стороны и вблизи фонарь казался темным. Это нетрудно понять. Попробуйте взять свечу и зеркало и взгляните на них со стороны. Вы увидите свечу, но не увидите ее отражения. В фонаре Кулибина множество мелких зеркал. А чем меньше зеркало, тем труднее увидеть отражение со стороны. Если не видишь света со стороны, значит отражатель и не отражает его по сторонам, значит он отражает его узкой полосой прямо перед собой.

Поэтому и пишет поэт от имени фонаря: «Я светлой полосою… блистаю вдалеке».

Нет, недаром из одной свечи получилось пятьсот! Раньше свет, хоть и слабый, расходился назад и по сторонам, освещая все кругом. А теперь он собран в узкий пучок. Теперь вокруг фонаря темнота, только яркое узкое пятно ложится прямо перед отражателем, как перед автомобильной фарой.

Почему же кулибинский фонарь кажется темным вблизи?

Дело в том, что от каждого зеркальца отражается узкий, слабо расходящийся пучок лучей. Глазу, приставленному к самому отражателю, крайние зеркала по окружности отражателя приходится рассматривать со стороны. В них он не видит отражения свечи. Они ему кажутся темными. Светятся лишь несколько центральных зеркал. На большом расстоянии слабо расходящиеся пучки успевают разойтись настолько, что свет даже от крайних зеркал попадает в глаз. На далеком же расстоянии все зеркала светятся.

Басня написана о царском сановнике, генерал-прокуроре Самойлове. Это был внешне блестящий и, казалось, талантливый человек, но, пояснял Державин, «коль скоро его узнаешь, то увидишь, что он ничего собственного не имеет, а ум его и таланты заимствованы из окружающих его людей, то есть секретарей».

Мы с вами сделали два дела: поняли басню и разобрались в том, как работает прожектор.

Современник Кулибина, смелый русский путешественник Шелехов при помощи кулибинского фонаря завоевал уважение жителей северного острова Кыктак.

Вот что рассказывали об этом.

«Узнавши, что дикие племена поклоняются солнцу, он уверил их, что он и сам покровительствует их богам, в доказательство «его приказал им собраться на берегу (распорядясь заранее, в какое время зажечь фонарь на мачте корабля, стоявшего в довольно большом отдалении от берега) и стал призывать солнце для внушения народу покорности. Через несколько минут фонарь засветился, и дикие с криком и страшными воплями упали на землю и стали ему молиться».

Жители острова Кыктак были народ легковерный: кулибинский фонарь не сойдет и за слабое подобие солнца.

Чтобы осветить местность на километр вперед так же ярко, как в солнечный день, требуется 100 миллиардов свечей. Значит, нужно 100 миллиардов зеркал, а это больше, чем видимых звезд на трех миллионах небосводов. Только взяв самые мощные современные прожекторы, можно создать на расстоянии километра искусственное солнце. Придется составить группу из тридцати самых мощных прожекторов, в полтора метра диаметром каждый. Они будут сиять среди поля, как второе солнце. Но и здесь сохранится огромное различие: солнечные лучи освещают всю Землю и невообразимые пространства вокруг Земли, а узкий луч искусственного солнца осветит участок в 30–40 метров.

Соревноваться с солнцем нелегко, и даже такой успех — поразительное достижение.

В чем же секрет силы света современных прожекторов?

Посмотрим сначала, от чего зависит сила света источника света вообще. «От величины его, — скажете вы, — большой костер светит сильнее маленького».

Не только от величины. Раскаленная нить электрической лампочки меньше пламени свечи, а сила света ее значительно больше. Почему это так?

Да ведь нить электрической лампочки ярче пламени свечи. Когда хотят оценить яркость источника света, спрашивают, с силой скольких свечей светит один квадратный сантиметр его поверхности. Один квадратный сантиметр раскаленного вольфрама — того самого, из которого сделан волосок электрической лампочки, — светит с силой тысячи свечей. Значит, силу света источника света можно увеличить двумя путями: либо увеличив размеры источника, либо увеличив его яркость.

Займемся снова кулибинским фонарем.

Будем составлять отражатель кулибинского фонаря из все более и более мелких зеркал. Наконец зеркала станут такими маленькими, что не смогут вмещать в себе все отражение пламени свечи, каждое зеркальце будет отражать лишь частичку пламени. Взглянув издали, мы заметим, что из этих частичек, как из камешков мозаики, составилось одно большое, во весь отражатель, изображение пламени свечи. Представим себе, что зеркала уменьшились настолько, что и зеркалец-то не разглядишь, а видно одно сплошное вогнутое зеркало. В вогнутом зеркале появится увеличенное изображение пламени свечи, заполняющее весь отражатель до краев. При этом свет собирается в узкий пучок.

Вогнутыми зеркалами — отражателями — и снабжены все современные прожекторы. Как и в кулибинском фонаре с маленькими зеркалами, усиление света в прожекторах происходит за счет того, что маленькое пламя источника света замещается здесь сильно увеличенным изображением источника, заполняющим весь отражатель.

Яркость пламени свечи и его отражения в отражателе почти одинакова. Что это значит? Это значит, что один квадратный сантиметр поверхности того и другого светит с одинаковой силой.

Увеличить силу света прожектора можно двумя путями: либо увеличив размеры отражателя, либо увеличив яркость источника света.

Первым путем далеко не уйдешь. Изготовить отражатель диаметром больше полутора-двух метров — дело трудное, да и прожектор получится такой махиной, что с ним не управишься.

Остается один путь — яркость.

Вы, конечно, уже понимаете, какой это широкий путь.

Если свечу заменить лампой накаливания, то каждый квадратный сантиметр отражателя будет светить с силой в тысячу свечей.

А может быть, есть источники ярче?

Солнце светит над нами и служит нам образцом. Яркость его— 169 тысяч свечей с каждого квадратного сантиметра! Прожектористы начинают гоняться за яркостью. Начинается замечательное соревнование по яркости технических источников света с солнцем. Ближе всех подобралась к солнцу электрическая дуга.

Электрической дуге многим обязано великое искусство движущихся теней— кинематография. Без дуговых осветителей невозможно снять в киностудии современный фильм, без дуги невозможно показать его в большой аудитории — кинопроекторы не работают без источников света большой яркости.