После смерти Шеппера в 1718 г. Беляев продолжал работать в оптической мастерской Петра I. Приглашенный в 1726 г. на службу в Российскую академию наук, он обратился 19 июня 1726 г. в канцелярию Академии с предложением передать ей оборудование, оставшееся после Шеппера. Из этого следует, что до тех пор академическая мастерская еще не имела никакого оснащения для изготовления и шлифовки линз.

Предложение Беляева немедленно приняли. Президент Академии наук Лаврентий Блюментрост обратился ко двору с соответствующей просьбой, к которой приложил перечень инструментов Шеппера. В этом реестре было перечислено около 150 шлифовальных форм (медных, чугунных, железных и стальных) различных диаметров и других инструментов, необходимых для изготовления линз; были также и оптические инструменты, работа над которыми была незавершена, в частности два микроскопа. Оставленное Шеппером «Руководство» по шлифовке и обработке линз дает полное представление о том круге сведений и знаний, которые Шеппер передал своим ученикам, в частности Беляеву.

Просьба Академии наук была вскоре удовлетворена, и через короткий срок по письму Блюментроста было передано «копиисту» Академии наук Ермолаю Крайцеву все оборудование оптической мастерской Петра I. Этим важным моментом определяется начало самостоятельного изготовления Академией наук оптических инструментов. В первые годы существования Оптической мастерской дело развивалось, к сожалению, крайне медленно. Мастерская была плохо оборудована, академики не делали никаких заказов, а Беляев и Колмыков были очень плохо обеспечены материально.

Шлифовальный оптический станок

Тяжелое положение вынуждало Беляева и Колмыкова выполнять заказы на изготовление самых разных оптических инструментов (в частности, очков) на продажу. Первого мая 1729 г. Иван Елисеевич Беляев умер. После его смерти дело перешло в руки его сына Ивана, которого отец обучил шлифовальному ремеслу и технологии изготовления линз.

Универсальный микроскоп Д. Адамса (1759 г.)

В 1737 г. Иван Беляев изготовил уже целый ряд оптических инструментов: микроскопы, очки и другое оборудование. Он полировал и шлифовал линзы для объективов подзорных труб и на заказ – для очков, а также налаживал оптические инструменты, продолжал брать заказы на изготовление очков от профессоров и действительных членов Академии.

Сохранился документ, показывающий роль Беляева в изготовлении различных инструментов для Камчатской экспедиции, которая отправилась из Петербурга 17 декабря 1737 г. В этом интересном документе, кроме всего прочего, говорится: «Иван Беляев – стеклянных шлифовальных дел мастер, шлифует любое оптическое стекло, а именно: очки, подзорные трубы, микроскопы… и все, что экспериментов физического профессора и метеорологических обсерваторий касается, ныне делает микроскопы, барометры и термометры для Камчатской экспедиции».

Таким образом, династия Беляевых внесла огромный вклад в развитие техники обработки и шлифования линз в России. Появление качественных линз способствовало и научному их применению в составе различных физических приборов.

Как ведет себя свет при распространении в пространстве? Ответ на этот вопрос будет разным в зависимости от того, через какие среды он проходит. Например, когда свет проходит через однородное прозрачное вещество (его свойства везде одинаковы), он распространяется прямолинейно. Результатом этого является образование тени за непрозрачным предметом.

Такое свойство света было использовано людьми при измерении времени с помощью солнечных часов.

А гораздо позже, в середине XVIII в., это свойство позволило некоторым людям, желающим иметь свой портрет, не заказывая его маститым художникам, получить его в виде теневой копии. Кстати, именно из-за того, что французский министр финансов по имени Этьен Силуэт упрекал знать за чрезмерные расходы на картины и портреты, дешевые теневые картины стали называть «портреты по Силуэту», а отсюда пошло употребление слова «силуэт».

Получали эти теневые силуэты следующим образом. Человек становился между источником света и специальным полупрозрачным экраном.

Мастер поворачивал «модель» так, чтобы тень на экране давала характерный профиль. Тень обводили карандашом, затем заливали тушью, вырезали, наклеивали на белый лист – силуэт готов!

Благодаря прямолинейности распространения света наблюдается много интересных явлений – космических и земных. Например, именно из-за образования тени от Солнца на поверхности Земли мы имеем день и ночь. (То, что ночь сменяет день, связано уже с вращением Земли вокруг собственной оси.)

По тем же причинам мы видим Луну на нашем небе по-разному (в астрономии это называют фазы Луны).

Подобные изменения вида можно наблюдать и у других планет, например у Венеры, только для этого нужно применять оптические приборы.

Кстати, если бы мы с вами оказались на Луне, то наверняка заметили бы, что все тени на ней более резкие, чем на Земле. Это связано с тем, что Луна не имеет атмосферы, рассеивающей свет.

Возвращаясь с небес на землю, подумаем над тем, почему тени от одного и того же предмета могут быть резкими или размытыми. Для начала вам нужно провести собственный эксперимент: в солнечный день понаблюдать тень от своей руки, например, на стене (а если это не солнечный день – возьмите настольную лампу

Если вы будете приближать или отдалять руку от экрана-стены, то увидите, как границы тени меняются – становятся более резкими, или наоборот – будто размываются.

Фазы Луны

Такой эффект объясняется определенной зависимостью расстояния между источником света и предметом (в нашем случае – рукой). Оказывается, что, когда источник находится достаточно далеко, мы его можем рассматривать просто как световую точку («точечный источник света»). На этот раз тень будет довольно резкой – ее называют полной тенью. Когда же источник света близко, и свет от отдельных его частей попадает в места, куда свет от других частей не попал, – это будет так называемая полутень. Именно она воспринимается нами как размытая граница тени.

Тени на поверхности Луны

Явления затмения Солнца и Луны тоже связаны с прямолинейным распространением света и образованием тени и полутени. Однако это разные явления. Когда происходит полное затмение Луны, это означает, что Луна оказалась в тени Земли. А когда из определенного места на поверхности Земли наблюдают солнечное затмение, это является результатом того, что Луна «перекрыла дорогу» свету от Солнца.

Затмение Солнца

Люди, которые оказались в месте полной тени Луны, которую она отбрасывает на Землю, не видят Солнца – они наблюдают полное его затмение. Те, кто оказался в районе полутени, могут наблюдать частичное затмение Солнца.

Мы все привыкли пользоваться зеркалами, но как они «работают» и вообще, что можно считать зеркалом? Давайте об этом поговорим.