Бриллиантовая шкала
Перед вами приемник «Мир». Его шкала — длинные вертикально расположенные планки из органического стекла — почти прозрачна и лишь слабо различается на фоне драпировочной ткани.
Вы повернули ручку, включающую приемник, и шкала наполнилась светом. Именно наполнилась, а не просто осветилась. Ясно видно, как планки обрамления шкалы источают изнутри слабый желтый свет, а планка включенного диапазона — зеленый. На фоне этого слабого свечения ярко блестят цифры и деления. Шкала, такая невзрачная, когда приемник не включен, стала вдруг необычайно красивой. Многие, впервые увидевшие шкалу приемника «Мир», спрашивают: «Это что же — вроде неоновой трубки, что ли?».
Площади и парки Москвы и других городов украшают светящиеся фонтаны. Вечером и ночью они выглядят феерически. Множество красиво изогнутых светящихся струй взлетает вверх и рассыпается сверкающими брызгами. Цвет свечения струй не остается постоянным. Красные струи сменяются голубыми, желтыми, зелеными… Чудное зрелище светящегося фонтана неизменно привлекает к себе внимание гуляющих.
Причина свечения струй воды ясна всем. Электрические лампы помещены внутри фонтана и свет их вырывается через те же отверстия, через которые выбрасывается вода. Поэтому струи освещены изнутри. Но что же понуждает свет, распространяющийся, как мы знаем, прямолинейно, следовать за всеми изгибами струи?
В оптике есть закон так называемого полного внутреннего отражения. Он относится к случаю прохождения световых лучей через границу, разделяющую две среды с разной оптической плотностью (чем больше оптическая плотность среды, тем медленнее распространяется в ней свет). Согласно этому закону свет, распространяющийся в какой-нибудь среде, может пройти через границу, отделяющую эту среду от среды с меньшей оптической плотностью, лишь в том случае, если он падает на эту границу под углом, не меньшим некоторой определенной величины, носящим название «критического» угла. Если угол падения меньше этой величины, то свет полностью отражается от границы и не выходит за пределы «своей» среды. Для стекла, например, угол полного внутреннего отражения составляет 42°.
Оптическая плотность воды больше, чем воздуха. Свет, проникающий от лампы в струю воды фонтана, падает на границу, разделяющую воду струи от окружающего воздуха, под углом, гораздо меньшим критического, поэтому он отражается снова внутрь струи. Таким образом, претерпевая многократные отражения, он проходит внутри всей длины струи, выходя наружу только там, где струя разбивается на брызги, и освещая их. Радиус изгиба струй всегда бывает достаточно велик, и угол падения световых лучей на грань раздела нигде не превышает критического. Но почему же мы все-таки видим, что струя светится?
Мы видим свечение потому, что свет в небольшом количестве все же выходит из струи наружу вследствие известного рассеяния в воде из-за ее неполной прозрачности, а также потому, что поверхность струи рябится под влиянием вихревых потоков. В таких местах угол падения оказывается достаточным для выхода света.
Для освещения шкалы приемника «Мир» и ряда других, например приемника «Восток», радиолы «Рига», телевизора «Север», использован этот же принцип полного внутреннего отражения. При освещении пластин органического стекла с торцов свет падает на грани раздела стекло — воздух под углом меньше критического и отражается от него. Слабое Свечение планки объясняется тем, что ее поверхность не идеально гладка. На ней есть миллионы мельчайших царапин. На стенки этих царапин свет изнутри попадает под углами, достаточными для выхода наружу.
Деления и цифры шкалы, вырезанные в пластине, в сущности представляют собой такие же царапины, но более глубокие. Лучи света, распространяющиеся в толще пластины, встречают грани вырезанных делений и цифр под такими углами, что они отражаются к противоположной стенке пластины, падают на нее под углом, большим критического, выходят наружу и здесь попадают в наш глаз. В результате мы видим ярко освещенные грани вырезанных делений, резко выделяющиеся на фоне общего слабого свечения шкалы. Первые шкалы такого типа за красоту их свечения получили название бриллиантовых.
А как же производится окраска свечения шкалы в какой-нибудь цвет? Делается это очень просто — торец планки шкалы окрашивается соответствующей краской, в результате вся шкала «наполняется» светом этого цвета.