История одного чудо-инженера. Часть I.
В этой череде постов хотел бы рассказать Вам о таком прекрасном человеке как Жан Френель Огюстен. Он был одним из первых, кто смог доказать теорию о волновой природе света, выдвинутую голландцем Гюйгенсом. Удивительно, но Жан Френель по сути и не являлся физиком; его основной профессией была инженерия. Свой «технический» склад ума наш французский герой применил в частности при изобретении светорассеивающей линзы, которые нынче активно используются на маяках. А начиналось всё вот как:
Проблема имперского масштаба
Французы долгое время не могли найти единого комплексного решения касательно усиления уровня отражения света, излучаемых их маяками. Особенно остро этот вопрос стал после эпической неудачи Наполеона при битве при Ватерлоо, когда в французском обществе усилились опасения касательно возможной атаки англичан с севера. Порт Кале, который нынче усыпан мигрантами африканского происхождения, тогда представлял собой главный оплот и цитадель обороны французов. Особенно важным было обеспечение достаточной видимости излучаемого тамошним маяком света для французских военных и грузовых кораблей, ибо шанс перехвата заблудших в Ла-Манше суден англичанами был велик.
Тогдашняя система отражения света зиждилась на отражателях, которые направляли ламповый свет по заданной траектории. Естественно, такого рода отражатели не справлялись с дальними дистанциями и часто были малоэффективны во время штормов и низкой облачности в прибрежной зоне. Френелю была поручена задача изучения возможных методов увеличения эффективности маяков.
Удивительно, но во Франции 19 века существовала Комиссию по маякам при Департаменте общественных работ. Именно она руководствовала всеми процессами функционирования маяков на территории страны.
За дело берутся знатоки
Френель сразу заметил, что отражатели обладают крайне низким КПД и «отсеивают» больше половины лампового света восвояси. При этом затраты на их обслуживание составляли львиную долю городского бюджета: такие отражатели крайне «капризны» и быстро ломались. Поначалу Френель хотел модернизировать сей агрегат, но потом решил коренным образом изменить всю систему и разработать свою собственную линзу.
Однако сразу же встал вопрос веса и размера линзы. Требовалась очень большая линза (несколько метров в высоту), чтобы ее фокусное расстояние было маленьким и ловило как можно больше лучей. Но в этом случае из-за толщины стекла она поглощала бы больше света, чем усиливала. И установить такую на маяк было бы крайне сложно, а изготовить в те времена - попросту невозможно.
А с маленькой линзой свет будет ненамного ярче, чем от отражателей. Но скоро Френель нашел решение:
«Если внешнюю поверхность линзы разделить на концентрические кольца и из маленькой центральной линзы и окружающих ее колец удалить всю бесполезную толщину, оставив только достаточную для прочного соединения на самых тонких краях, то лучи, параллельные оси линзы и падающие наружу, могут быть объединены в ее фокусе, если придать поверхности каждого кольца правильный наклон и кривизну».
Идея оказалась действительно рабочей, однако вызвала ряд практических сложностей на пути своей реализации. О том, каким именно образом наш герой справлялся с этими дилеммами читайте уже завтра. А пока – спасибо за внимания и до скорого!
