30. Природа света.

Чувствительность на­шего зрительного аппарата к свету чрезвычайно велика. По современным измерениям для получения светового ощу­щения достаточно, чтобы на глаз при благоприятных обстоя­тельствах попадало около 10^-17 Дж световой энергии в се­кунду, т. е. мощность, достаточная для ощутимого светового раздражения, равна 10^-17 Вт.

Глаз принадлежит к числу самых чувствительных аппа­ратов, способных регистрировать присутствие света. Дей­ствие света на глаз сводится к некоторому химическому про­цессу, возникающему в чувствительной оболочке глаза и вызывающему раздражение зрительного нерва и соответст­вующих центров головного мозга. Химическое действие света, сходное с действиями на чувствительные элементы гла­за, можно наблюдать при выцветании на свету различных красок («выгорание тканей»). Химические превращения наб­людаются при поглощении света сравнительно немногочис­ленными светочувствительными материалами. Но в большей или меньшей степени свет поглощается любым телом, что можно обнаружить по нагреванию тела.

Нагревание тел при поглощении света есть самый общий и наиболее легко осуществляемый процесс, который может быть использован для обнаружения и измерения световой энергии. Нагревание солнечным светом — простейший при­мер такого процесса. В тех южных областях, где много сол­нечных дней (например, Средняя Азия), тепло, полученное при поглощении солнечной энергии, может быть использова­но для приведения в действие промышленных установок.

Энергия, доставляемая солнечным светом в южных ши­ротах в ясный день, составляет более тысячи джоулей в секунду на каждый квадратный метр поверхности, так что плоский железный бак, поставленный на крыше дома, может снабжать его обитателей в течение лета горячей во­дой. Концентрируя солнечные лучи с помощью большого зеркала 1 (рис. 152) на поверхности какого-нибудь приемника 2, можно обеспечить его нагревание до высокой тем­пературы.

Действие света может обнаруживаться и в некоторых электрических явлениях. Как уже упоминалось в томе II, § 9, освещение металлической поверхности может

Рис. 152. Схема устройства тепловой солнечной машины: 1 — зеркало,

2 — приемник

вызвать вырывание из нее электронов {фотоэффект). С по­мощью определенных устройств можно без труда наблю­дать электрический ток, возникающий под действием света. На рис. 153 представлена схема одного из таких устройств,

называемого фотоэлементом. Если бы можно было покрыть крышу небольшого дома ве­ществом, используемым в та­ком фотоэлементе, то в ясный солнечный день удалось бы за счет световой энергии полу­чать электрический ток мощ­ностью несколько киловатт.

Наконец, важно отметить, что наблюдается и непосред­ственное механическое действие света. Оно проявляется в давлении света на поверхность тела, отражающего или поглощающего свет. Придавая этому телу вид легкого подвижного крылышка, удалось обнару-

Рис. 153. Фотоэлемент с элек­трической схемой: 1 — фотоэле­мент, 2 — гальванометр

жить поворот этого крылышка под действием падающего на него света. Этот замечательный опыт был впервые произ­веден П. Н. Лебедевым в Москве (1900 г.). Подсчет показы­вает, что в ясный день свет Солнца, падающий на зеркаль­ную поверхность размером 1 м², действует на нее с силой всего лишь около 4 мкН.

В настоящее время разработаны новые источники коге­рентного излучения очень высокой интенсивности — лазеры, с которыми при концентрации энергии на малую поверх­ность можно получить световое давление 10⁶ атм (см. § 205). Таким образом, свет может производить весьма разнообраз­ные действия; все они свидетельствуют о наличии энергии в световом излучении, превращение которой и обнаружи­вается во всех описанных явлениях.

Из перечисленных примеров видно, сколь разнообраз­ны могут быть действия света. Однако роль света как не­посредственного источника энергии сравнительно невелика: двигатели, основанные на нагревании под действием света, играют очень малую роль, а двигатели, построенные на ос­нове фотоэффекта,— еще дело будущего, хотя опыты и по­казывают, что возможно изготовление фотоэлементов (с ис­пользованием полупроводников германия и кремния), спо­собных превращать до 15% падающей на них энергии света непосредственно в энергию электрического тока (солнеч­ные батареи).

Правда, вся энергия, которую мы используем на Земле, практически имеет своим первоисточником световую энер­гию или энергию излучения Солнца, но использование ее происходит путем сложных превращений через посредство топлива, накапливающегося под действием солнечного из­лучения в растениях и сжигаемого в тепловых машинах, а также через посредство водяных и ветряных двигателей и т. д. В большинстве же применений света главную роль играет не количество приносимой им энергии, а его специ­альные особенности. Для выяснения природы световых явлений надо обратиться к опыту.