Расплетая радугу. Наука, заблуждения и потребность изумляться

Самый простой способ понять цветовой спектр — это подойти к нему с точки зрения волновой теории света. Особенность волн состоит в том, что между начальным и конечным пунктами их распространения ничего на самом деле не перемещается. Все перемещения происходят локально и в маленьком масштабе. Мелкие локальные изменения запускают такие же изменения на соседних небольших участках, и так далее вдоль всей прямой — наподобие знаменитых «волн» на футбольных стадионах. На смену исходной волновой теории света впоследствии пришла квантовая теория, согласно которой свет распространяется в виде потока дискретных фотонов. Те физики, которых я припер к стенке, сознались, что фотоны несутся к нам от Солнца и этим отличаются от футбольных фанатов, не перемещающихся вокруг стадиона, а остающихся на своих местах. Тем не менее хитроумные эксперименты нашего столетия показали, что даже в рамках квантовой теории фотоны ведут себя и как волны тоже. Для многих целей, в том числе и для тех, что мы преследуем в данной главе, вполне позволительно забыть о квантовой теории и рассматривать свет просто как волны, расходящиеся от своего источника подобно ряби на пруду, в который бросили камешек. Правда, световые волны распространяются сразу в трех измерениях и несравнимо быстрее. Расплести радугу — значит разобрать ее по частям с разными длинами волн. Белый свет — это мешанина из волн разной длины, зрительная какофония. Белые предметы отражают свет любой длины волны, но, в отличие от зеркал, беспорядочно рассеивают его. Вот почему, глядя на белую стену, мы можем видеть отражение света, но не собственного лица. Цветные предметы — в силу атомной структуры своих пигментов или поверхности — поглощают свет одних длин волн, а других — отражают. Обычное оконное стекло свободно пропускает свет любой длины волны. Цветные же стекла пропускают только некоторые длины волн, а остальной свет поглощают.

Так отчего же при отклонении лучей стеклянной призмой или, при определенных условиях, каплей дождя белый цвет распадается на составляющие? И вообще, почему стекло или вода в принципе отклоняют траекторию светового луча? Связано это с тем, что при переходе из воздуха в стекло (или воду) свет замедляется. А пройдя через стекло насквозь, снова разгоняется. Как же подобное согласуется с утверждением Эйнштейна о том, что скорость света — важнейшая физическая постоянная во Вселенной и ничто не может распространяться быстрее? Дело в том, что знаменитая полная скорость света, обозначаемая буквой c, достигается только в вакууме. А когда свет проходит через прозрачную субстанцию вроде стекла или воды, его скорость уменьшается — в соответствии с величиной, которая называется показателем преломления данного вещества. В воздухе свет тоже замедляется, но не так сильно.