Текст книги "Девять цветов радуги"
Автор книги: Александр Штейнгауз
сообщить о нарушении
Текущая страница: 23 (всего у книги 23 страниц)
В глубины морей и океанов
Телевидение не только побывало в космосе, не только поднимается в воздух и проникает в земные недра. Оно теперь очень часто погружается и под воду.
Трудно сказать, когда и с какой целью впервые опустили под воду телевизионную камеру. Можно лишь утверждать, что это произошло не ранее начала 50-х годов. Но уже вскоре подводное телевидение (об этом писали в английских журналах) дало первые полезные результаты, став участником драматических поисков затонувшей английской подводной лодки «Эффрей». Именно благодаря подводному телевидению удалось организовать быстрые и результативные поиски.
Затонувшую английскую подводную лодку «Эффрей» нашли с помощью подводной телевизионной установки. На снимке можно разобрать название затонувшей лодки.
Еще совсем недавно информацию о подводном мире получали только от водолаза. При этом нельзя было проводить длительных наблюдений, так как пребывание человека под водой ограничено; невозможными оказывались и наблюдения на больших глубинах или при бурной погоде. Что же касается сведений, полученных от водолаза, то по точности, подробности и наглядности они значительно уступают личным впечатлениям и могут оказаться недостаточными для принятия решения.
Всех этих недостатков лишено подводное телевидение.
Оно оказывает очень большую помощь при проведении подводных строительных работ, при осмотре подводных частей различных сооружений в портах, при строительстве плотин и, кроме того, экономит время и средства.
В Советском Союзе создано несколько первоклассных установок подводного телевидения. Одна из них получила «Большой приз» на Брюссельской всемирной выставке.
При создании подводных телевизионных камер имеются две основные трудности.
Одна из них заключается в том, что направление обзора, направление, в котором повернута оптическая ось объектива подводной камеры, может быть стабилизировано в пространстве лишь с помощью чрезвычайно сложных устройств. Еще труднее управлять изменением этого направления с помощью дистанционных управляющих устройств.
Представьте себе, что вы опустили под воду камеру на обычном тросе. В этом случае ей ничто не помешает поворачиваться вокруг вертикальной оси даже при наличии очень малых скручивающих усилий. Такие усилия всегда будут возникать то под воздействием подводных течений, то под воздействием остаточных напряжений в самом тросе. Поэтому от конструкторов подводных телевизионных камер потребовалось не только решение вопросов, относящихся непосредственно к передаче изображения и к созданию прочного водонепроницаемого кожуха, но в равной мере вопросов, относящихся к созданию такой аппаратуры дистанционного управления подводной камерой, которая позволила бы устанавливать направление обзора по желанию.
Один из способов заключается в управлении камерой с помощью гребных винтов. Но такой способ имеет два важных недостатка: в наддонной области винты вздымают со дна ил и песок и тем самым мутят воду, кроме того, работа винтов распугивает водяных животных.
Другой способ основывается на использовании гироскопов – особых устройств, обладающих свойством сохранять неизменное положение в пространстве. Устройства, позволяющие стабилизировать направление в пространстве с помощью гироскопов, называются гироплатформами. Применение гироплатформы с размещенной на ней передающей камерой в принципе позволяет решить задачу, однако конструкция подводной камеры при этом получается весьма сложной и дорогой.
И все-таки ни один из этих способов не является ни достаточно простым, ни достаточно хорошим. Поэтому очень часто камеру делают без каких-либо устройств дистанционного управления и ее обслуживает водолаз. В большинстве случаев и такое использование подводного телевидения вполне оправдывает себя и приносит большую пользу.
Вторая трудность подводного телевидения имеет принципиальное значение. Она связана с оптическими свойствами воды. В отличие от воздуха вода значительно менее прозрачна. Расстояния, на которых предмет может четко различаться, исчисляются всего лишь метрами, да и то при условии, что вода совершенно чистая и спокойная и применяется достаточно яркое освещение. Особенно мала дальность видимости в речной воде.
Одним из методов повышения дальности видимости является применение усиливающих контраст устройств, подобных примененным в «кошачьем глазе».
Вторым – переход на более длинные световые волны. Правда, в этом случае еще неизвестно, велик ли будет выигрыш.
Третий метод особенно интересен. Распространение звука тоже представляет собой волновой процесс. Если выбрать частоту колебаний довольно высокой – в области ультразвука, то явление дифракции будет заметно только при прохождении малых препятствий, так как длина ультразвуковых волн будет очень малой. Такие ультразвуковые волны имеют много сходства со световыми в том смысле, что к ним приложимы некоторые оптические законы. Оказывается, эти волны могут фокусироваться с помощью специальных устройств, подобно тому, как свет фокусируется линзами. Эти устройства поэтому называются акустическими линзами.
Так вот: если «освещать» пространство с помощью ультразвукового прожектора, то отраженные ультразвуковые колебания можно сфокусировать с помощью таких акустических линз в некоторой плоскости. При этом получится ультразвуковое «изображение». С помощью особых приемников ультразвука это «изображение» удается преобразовать в электрические сигналы таким же способом, как это делалось в телевидении. Дальше эти сигналы подаются на усилитель, а затем на кинескоп. На экране мы и увидим уже настоящее изображение. Оно не будет столь же четким, как при использовании световых волн. Зато дальность видимости возрастет во много раз.
Ультразвуковое телевидение уже делает первые успехи. Правда, качество изображения пока еще низкое, но можно надеяться, что скоро оно даст хорошие результаты.
Глаза и руки экспериментатора
Физические и химические опыты с радиоактивными материалами сопровождаются вредными для здоровья излучениями. Для того чтобы экспериментатор не подвергался опасности, предпринимается ряд сложных предохранительных мер.
Прежде всего все радиоактивные вещества и все необходимые для эксперимента приборы помещаются в так называемую горячую камеру, стены которой не пропускают вредных излучений. Экспериментатор находится вне камеры, у окна, застекленного специальным сортом стекла, также непроницаемым для таких излучений. Через окно он может непосредственно наблюдать за течением опыта.
Но как проводить его, как управлять им, если в камеру нельзя войти?
Этот вопрос сумела разрешить механика. Она создала особые механические устройства – дистанционные манипуляторы, заменившие руки человека. Экспериментатор управляет манипуляторами, и они выполняют все его желания почти так же хорошо, как и его собственные руки. Своими «пальцами» они могут захватывать нежную стеклянную химическую посуду, переливать растворы, производить взвешивание на весах…
Те, кто бывал на ВДНХ, видели такую горячую камеру и, вероятно, с восхищением наблюдали за работой искусственных рук – дистанционных манипуляторов.
Нередко интенсивность излучений оказывается столь значительной, что непосредственное наблюдение за экспериментом через окно становится невозможным. Тогда на помощь приходит телевидение. Телевизионная камера заменяет глаз ученого.
Вы помните о простейшем опыте с двумя перьями или с двумя спичками. На этом опыте мы убедились, как велика разница между зрением одним глазом и двумя глазами. Именно вследствие этой разницы применение обычной «одноглазой» телевизионной установки в горячей камере не даст возможности правильно управлять дистанционным манипулятором, хотя и позволит наблюдать за ходом эксперимента.
Поэтому телевизионные установки, применяемые в таких случаях, делаются стереоскопическими. От обычных они отличаются тем, что камера и приемник сдвоенные. Одна камера и один приемник передают изображение для левого глаза, а другая камера и приемник – для правого.
Но и это еще не все. В некоторых случаях очень важны сведения о цвете. Тогда стереоскопическая телевизионная установка делается еще и цветной.
Оператор управляет дистанционным манипулятором с помощью стереоскопической телевизионной установки.
Послесловие
Вот, читатель, мы и подошли к концу книги о девяти цветах радуги.
И теперь, у финиша, я задумался: о чем же все-таки мне удалось написать? О девяти цветах радуги? О глазе человека? О том, как люди сумели вооружить его разными мудрыми устройствами?
Да, об этом здесь было многое написано. Но только ли об этом хотелось рассказать вам? Конечно, нет.
Мне хотелось еще рассказать о том, как развивалась целая область науки и техники; какие преграды и трудности вставали и стоят на пути; как люди, скованные законами природы, стесненные ими до крайности, познавая эти законы и пользуясь ими же, завоевывают свободу и власть над природой. Мне хотелось показать, что не было еще таких задач, которые рано или поздно не решил бы человеческий гений. И в то же время я старался провести мысль, что количество этих нерешенных задач будет не убывать с развитием науки и техники, а расти.
Но и это не все, о чем мне хотелось сказать. Ведь наука и техника не родились и не развивались сами по себе. Они – порождение человека. Они – сам человек. По необходимости в книге мало говорилось о людях, но они присутствуют во всем, о чем ни шла бы здесь речь: и рабочие, и инженеры, и ученые. Мне хотелось бы, чтобы книга поведала не только о девяти цветах радуги, не только о законах оптики, но и о профессиях.
О тех профессиях, которые можете выбрать и вы, читатели.
До чего же интересны они! Вот хотя бы древняя профессия шлифовальщика оптических стекол. Какой строгий, умный и точный труд! А разве менее интересен труд создателей киноаппаратуры, или кинооператоров, или же труд работников телевидения?!
Часто о рабочем говорят: «Золотые руки!» Это считается похвалой. Это и в самом деле похвала. Но мне она не особенно нравится. Тот, у кого «золотые руки», обязательно имеет и «золотую» голову. Так не лучше ли сказать: «Мастер – золотая голова!»?
В самом деле, только ли руками действовали те мастера, которые шлифовали зеркало симеизского рефлектора; только ли руки нужны тем, кто изготавливает микроскопы, монтирует схемы телевизионных установок, собирает и отлаживает агрегаты ракет и кораблей-спутников?
По существу, все профессии, все специальности, позволяющие творить, хороши. И все одинаково трудны и одинаково поглощают все силы, если человек хочет быть действительно «золотоголовым». Значит, дело в интересе, в удовлетворении, которое дает работа. Иначе говоря, дело в самом человеке. Одному нравится одно, иному – другое.
Каждому из вас открыты все пути. Это правда. Та культура, которую прививают вам в школе, одинакова у всех: и будущий рабочий, и будущий академик учатся по одним и тем же книгам и сидят нередко за одной партой. После же школы все зависит от самого человека. И все-таки не на любом пути можно добиться равного успеха. Важно правильно выбрать свой путь, суметь найти его. Для этого прежде всего надо знать, какие вообще есть пути. Вот о некоторых из них я тоже пытался рассказать. В сущности, любое устройство, которое было описано или упомянуто здесь, связано с одной или несколькими специальностями.
И, конечно, мне хотелось рассказать о том, что такое свет и как человеку удается использовать его. Ведь кем бы вы ни стали, эти знания расширят ваш кругозор, позволят выработать более правильный взгляд на окружающий мир.
Тем же, кто захочет трудиться в одной из областей, связанных со светом и его приложениями в различных отраслях техники, мне хотелось бы посоветовать еще одно – перечитать эту книгу спустя некоторое время, а затем приняться за другие интересные и более серьезные книги.
В этой книге я не затронул такого важного вопроса, как оптические спектры. Но это еще не все. По существу, ни слова здесь не было сказано о том, как рождается свет, каков механизм его излучения.
К большому моему сожалению, рассказать здесь обо всем этом было невозможно А между тем именно в области техники излучения света за последние месяцы 1961 года свершилась подлинная революция. Ученые и инженеры сумели создать источники света, яркость которых во много миллионов раз больше яркости солнца! Еще несколько лет назад человека, заявившего о возможности создать такой источник света, большинство, возможно, сочло бы сумасшедшим. Но эти источники созданы – их называют оптическими квантовыми генераторами или лазерами.
Лазеры могут принести человечеству огромную пользу; считают, что только с их помощью удастся осуществлять связь на далеких космических расстояниях. Но в то же время в американских журналах уже обсуждаются и другие цели применения лазеров – для создания «лучей смерти».
Но я уверен, что мирная наука восторжествует и вам уже придется использовать достижения науки и техники только для мирных и благородных целей.
Иллюстрации
Положите книгу перед собой, возьмите в руку карандаш и поместите его между фотографиями. Затем начните медленно приближать карандаш, следя за ним глазами. Когда вместо двух фотографий увидите три, осторожно уберите карандаш, продолжая смотреть на среднюю. Проделайте это несколько раз – и в конце концов увидите стереоскопическое изображение.
Эти фотографии надо рассматривать через цветные очки. Одно стекло должно быть розовое, другое – голубовато-зеленое. Вместо стекол можно взять листки целлофана.
Цветовой график. Для наглядности поле цветового графика раскрашено. Цветовой график охватывает бесконечное многообразие цветов и позволяет специалистам решать важные практические задачи.
Аддитивное образование цветов. Зеленый с красным дают желтый; красный с синим – пурпурный; синий с зеленым – голубой; зеленый, синий и красный совместно дают белый цвет. Пропуская белый свет через светофильтры, мы получаем цвета. Желтый светофильтр задерживает синие лучи; прошедшие через светофильтр зеленые и красные лучи образуют желтый цвет. Пурпурный светофильтр пропускает синие и красные лучи и задерживает зеленые. Голубой светофильтр задерживает красные лучи и пропускает синие и зеленые.
Субтрактивное образование цветов. Вычитая из пурпурных лучей желтые, получаем красный цвет; из желтых голубые – зеленый цвет; из пурпурных голубые – синий цвет. Вычитая из белого света пурпурные, желтые и голубые лучи, получаем черный цвет.
Образование цветного изображения по методу Лэнда.
Рисунок планеты Марс. Такой видят эту планету астрономы через наиболее совершенные телескопы.
Для того чтобы увидеть изображенное на первом из этих трех цветных снимков, герои Жюля Верна объездили весь свет. Но эго совсем необязательно, – каждый внимательный наблюдатель может увидеть зеленый луч, не уезжая далеко от дома. На закате, особенно над морем, его часто можно видеть.
Кроме зеленого луча, бывает еще и красный луч; его фотография находится рядом. Вероятно, каждый видел яркую мерцающую и переливающуюся чистыми цветами планету Венеру.
Третий снимок показывает, как видна Венера на закате и переливы цветов в телескопе.
Цветная микрофотография, полученная в ультрафиолетовых лучах.
Цветная аэрофотография по окраске земной поверхности и по окраске растительного покрова позволяет определять залежи полезных ископаемых.
Получение цветного изображения по методу аддитивного образования цветов. Требуется сделать три цветоделенных негатива и получить с них три позитива. Затем три позитива проецируются через соответствующие светофильтры на экран. Получающееся при этом изображение будет цветным.
Получение цветных негативов и позитивов на трехслойных фотоматериалах по методу субтрактивного образования цветов. Вверху – негатив; его цвета дополнительные по отношению к цветам натуры. Внизу – позитив.
Этот снимок Земли был сделан во время исторического полета героем-космонавтом Г. С. Титовым.
Вырежьте диск, наклейте на картон и сделайте юлу. Попробуйте вращать ее при дневном свете, при свете обычной электрической лампы и при свете люминесцентной лампы.
Диск Бенхема. Вырежьте его, наклейте на картон и сделайте юлу.
