«Тому що він змінює хід променів певним чином, описаним в підручниках фізики», - ось що найчастіше доводиться чути у відповідь на це питання. Але в такій відповіді вказується причина; сама ж суть справи не зачіпається. У чому ж основна причина збільшувального дії мікроскопа і телескопа?
Я впізнав її не з підручника, а збагнув випадково, коли школярем зауважив одного разу надзвичайно цікаве і сильно спантеличив мене явище. Я сидів у закритого вікна і дивився на цегляну стіну будинку в протилежній стороні вузького провулка. Раптом я в жаху відсахнувся: з цегляної стіни - я ясно побачив це! - дивився на мене велетенський людське око в кілька метрів ширини ... У той час я ще не Новомосковскл наведеного зараз оповідання Едгара По і тому не відразу зрозумів, що велетенський очей був відображенням мого власного, відображенням, яке я проектував на віддалену стіну і тому уявляв собі відповідно збільшеним.
Здогадавшись ж, в чому справа, я став міркувати про те, чи не можна влаштувати мікроскоп, заснований на цьому обмані зору. І ось тоді, коли я зазнав невдачі, мені стало ясно, в чому суть збільшувального дії мікроскопа: зовсім не в тому, що даний предмет здається великих розмірів, а в тому, що він розглядається нами під великим кутом зору, а отже, - і це найважливіше, - його зображення займає більше місця на сітківці нашого ока.
Лінза збільшує зображення на сітківці ока.
Щоб зрозуміти, чому настільки істотне значення має тут кут зору, ми повинні звернути увагу на важливу особливість нашого ока: кожен предмет або кожна його частина, що представляються нам під кутом, меншим однієї кутової хвилини, зливаються для нормального зору в точку, в якій ми не розрізняємо ні форми, ні частин. Коли предмет так далекий від ока або такий малий сам по собі, що весь він або окремі частини його представляються під кутом зору менше 1 ', ми перестаємо розрізняти в ньому подробиці його будови. Відбувається ж це тому, що при такому куті зору зображення предмета на дні ока (або зображення будь-якої частини предмета) захоплювати не безліч нервових закінчень в сітківці відразу, а вміщується цілком на одному чутливому елементі: подробиці форми і будови тоді зникають, - ми бачимо точку.
Роль мікроскопа і телескопа полягає в тому, що, змінюючи хід променів від розглянутого предмета, вони показують його нам під великим кутом зору; зображення на сітківці розтягується, захоплює більше нервових закінчень, і ми розрізняємо вже в предметі такі подробиці, які раніше зливалися в точку. «Мікроскоп або телескоп збільшує в 100 разів», - це означає, що він показує нам предмети під кутом зору в 100 разів більшим, ніж ми бачимо їх без інструменту. Якщо ж оптичний інструмент не збільшує кута зору, то він не дає ніякого збільшення, хоча б нам і здавалося, що ми бачимо предмет збільшеним. Око на цегляній стіні здавався мені величезним, - але я не бачив в ньому жодної зайвої подробиці в порівнянні з тим, що бачу, дивлячись в дзеркало. Місяць низько на горизонті здається нам помітно більшою, ніж високо на небі, - але хіба на цьому збільшеному диску помічаємо ми хоч одне зайве плямочка, нерозрізнене при високому стоянні Лупи?
Якщо звернемося до випадку збільшення, описаного в оповіданні Едгара По «Сфінкс». ми переконаємося, що і тут в збільшеному об'єкті не було угледівши ніяких нових подробиць. Кут зору залишався незмінним, метелик видно під одним і тим же кутом, відносимо ми її далеко в ліс або близько до рами вікна. А раз не змінюється кут зору, то збільшення предмета, як би не вражав він ваша уява, не відчиняє спостерігачеві жодної нової подробиці. Як справжній художник, Едгар По вірний природі навіть і в цьому пункті своєї розповіді. Чи помітили ви, як описує він «чудовисько» в лісі: перелік окремих членів комахи не укладає жодної нової риси в порівнянні з тим, що представляє «мертва голова» при спостереженні неозброєним оком. Порівняйте обидва опису, - вони не без умислу наведені в оповіданні, - і ви переконаєтеся, що відрізняються вони тільки в словесних виразах (10-футові пластинки - лусочки, гігантські роги - вусики; кабанячі ікла - щупальця і т. Д.), Але ніяких нових подробиць, нерозпізнаних неозброєним оком, в першому описі немає.
Якби дію мікроскопа полягало лише в такому збільшенні, він був би марний для науки, перетворившись на цікаву іграшку, не більше. Але ми знаємо, що це не так, що мікроскоп відкрив людині новий світ, далеко розставивши кордону нашого природного зору:
Хоч гострим поглядом нас природа обдарувала,
Але близький оного кінець має сила.
Коль багато тварин він ще але досяжним,
Яких малий зріст перед нами ховала!
- писав наш перший натураліст Ломоносов в «Листі про користь скла». Але «в нинішніх століттях» нам мікроскоп відкрив будова найдрібніших, невидимих істот.
Коль тонкі члени в них, склади, серце, жили
І нерви, що зберігають в собі твар сили!
Чи не менше, ніж в безодні тяжкий кит.
Нас малий черв'як частин складанням дивує ...
Коль багато мікроскоп нам таємності відкрив
Невидимих частинок і тонких в тілі жив!
Тепер ми можемо вже дати собі звіт в тому, чому саме мікроскоп відкриває нам «тайность», яку не побачив на своєму чудовисько-метелику спостерігач в оповіданні Едгара По: тому що - підведемо підсумок сказаному - мікроскоп не просто вказує на предмети в збільшеному вигляді , а показує їх під великим кутом зору; внаслідок цього на задній стінці ока малюється збільшене зображення предмета, що діє на більш численні нервові закінчення і тим доставляє нашій свідомості більше число окремих зорових вражень. Коротко кажучи: мікроскоп збільшує не предмети, а їх зображення на дні ока.