В оптический микроскоп нельзя видеть предметы, размеры которых меньше 0,0002 миллиметра. И как ни странно, в этом виноват свет. Тот самый свет, который позволяет нам видеть окружающий нас мир! В чем же тут дело?
Почему свет ставит предел видимости оптического микроскопа? Почему же свет мешает видеть?
Сам этот вопрос как-то странно звучит. Все мы знаем, что видеть предметы нам мешает темнота, а вовсе не свет.
Это верно, конечно, если мы говорим о видимости больших предметов. Это верно и тогда, когда разговор идет о частицах размером более чем 0,0002 миллиметра.
Крупные предметы мы отлично видим невооруженным глазом, а мелкие — через лупу или в микроскоп.
Но частицы более мелкие чем 0,0002 миллиметра невидимы и в самый лучший оптический микроскоп.
Мы уже сказали, что в этом виноват свет. В чем же его вина? В чем же заключается эта странная загадка световых лучей?
Для того чтобы разгадать это на первый взгляд непонятное явление, надо разобраться в том, что такое световые лучи, что такое световые волны.
ВОЛНЫ-ГИГАНТЫ ВОЛНЫ-КАРЛИКИ
Бросьте небольшой камешек в зеркальную гладь тихого озера. От места падения камня кругами разойдутся волны. Расстояние между верхушками (гребнями) этих кругов называют длиной волны.
Волны бывают разной длины. Вот перед вами берег моря. Грозные валы серо-зеленой воды, пенясь и рыча, обрушиваются на берег. С шумом ударяются волны о камни, разбиваются и бурлят. Расстояние между гребнями этих бушующих волн два-три метра.
Во время бури морские волны еще длиннее. Расстояние между двумя соседними гребнями волн доходит до 200 метров. Высота их от гребня до впадины достигает высоты трехэтажного дома, и двигаются они со скоростью пассажирского поезда.
Водяные волны — это колебания частиц воды, звуковые — воздуха.
Кроме водяных и воздушных, в природе существует много других волн.
Включите радиоприемник. Вы услышите голос: «Внимание, внимание! Говорит Москва на волне 1744 метра».
О каких волнах говорит диктор? Очевидно, о радиоволнах.
Радиоволны мы не видим и не слышим, но они существуют так же реально, как волны в воде или в воздухе. Радиоволн очень много вокруг нас, но без радиоприемника мы их обнаружить не можем.
Тепловые волны нельзя видеть, нельзя слышать, но их можно ощущать.
Световые лучи — это тоже волны, но только очень- очень маленькие. Длина волн света меньше, чем длина радиоволн и тепловых лучей.
Длина волны красных лучей — около 0,0008 миллиметра, или, коротко говоря, 0,8 микрона (микрон — 0,001 миллиметра). Волны желтых, зеленых и синих лучей еще короче. Волны фиолетовых лучей самые короткие — длина их 0,4 микрона. Наш глаз еще воспринимает эти крохотные волны.
Но более короткие волны (ультрафиолетовые лучи) человеческий глаз не видит.
Так уж он устроен.
И все-таки эти невидимые глазом волны существуют. Они вызывают на теле человека красивый коричневый загар.
Еще более короткие волны, известные нам, — это рентгеновские лучи, затем гамма-лучи радия и космические.
В оптическом микроскопе используются видимые лучи света.
Видимые световые лучи (белый свет) — это смесь волн длиной от 0,8 до 0,4 микрона.
Какая же материя колеблется, создавая световые волны?
Световые волны особые. Это колебания электрических и магнитных сил. Поэтому и сами световые волны называются электромагнитными.
Они одной природы с радиоволнами, только гораздо короче их. Радиоволны измеряются километрами и метрами, а световые — десятитысячными долями миллиметра — долями микрона.
Световые волны — это «волны-карлики».
Когда мы пользуемся микроскопом, то посылаем пучок световых лучей (волн) на рассматриваемый предмет.
Световые волны отражаются от предмета и через несколько линз попадают в наш глаз. Глаза видят в увеличенном виде освещенный световыми волнами предмет.
Так обстоит дело, когда предмет, рассматриваемый в микроскоп, имеет размер не меньше 0,0002 миллиметра.
От предмета меньших размеров световые волны не отражаются. Они проходят мимо предмета, как бы не желая его замечать.
Это странное поведение световых волн объясняется тем, что длина их больше размеров предмета. Вместо того чтобы упасть на предмет и отразиться, световая волна, как говорят, огибает его[2].
Впрочем, так же ведут себя и волны-гиганты. Представьте себе волнующееся море или озеро. По поверхности воды ровными валами бегут волны. Волны с силой бьют о берег и откатываются назад.
Но вот вы видите на пути волны большой подводный камень, возвышающийся над поверхностью воды.
2
Световая волна, встретив на своем пути частицы, которые хотя бы вдвое меньше ее длины, образует вокруг них световые полосы и круги. Эти круги и полосы накладываются друг на друга, и в результате в оптический микроскоп вместо рассматриваемого предмета видно только расплывчатое пятнышко.
