§ 103. Независимость скорости света от движения источника icon

§ 103. Независимость скорости света от движения источника



Название§ 103. Независимость скорости света от движения источника
Дата конвертации10.09.2012
Размер45.02 Kb.
ТипДокументы

[вернуться к содержанию сайта]


Фрагмент из "Общего курса физики" Д.В. Сивухина,

Т. IV "Оптика", (М.:Наука, 1980), с. 629.


§ 103. Независимость скорости света от движения источника


1. Помимо принципа или постулата относительности, Эйнштейн положил в основу теории относительности постулат о независимости скорости света в вакууме от движения источника. Его обычно называют принципом «постоянства скорости света», хотя, как заметил ещё Паули (1900–1958), такое название может повести к недоразумениям. Об универсальности постоянства скорости света в вакууме не может быть речи уже потому, что эта скорость постоянна только в инерциальных системах отсчёта, а независимость скорости света от движения источника сохраняется и в общей теории относительности, где на выбор систем отсчёта не накладывается никаких ограничений.

Независимость скорости света от движения источника можно было бы не выдвигать в качестве самостоятельного постулата, если с самого начала принять волновую теорию света. Однако столь фундаментальную теорию, какой является теория относительности, лучше строить, не связывая её ни с какими гипотетическими представлениями о природе и механизме физических явлений.

2. Предположение о зависимости скорости света от движения источника ввёл Ритц (1878–1909). Согласно этому предположению скорость света в вакууме постоянна и равна с только относительно источника. Если же источник света движется со скоростью v относительно какой-либо системы отсчёта, то скорость света с' в этой системе векторно складывается из с и v, т. е. с' = с + v, как это происходит со скоростью снаряда при стрельбе из движущегося орудия. Такая гипотеза получила название баллистической. Ритц систематически перестроил электродинамику Максвелла, приведя её в соответствие с этой гипотезой. Ясно, что баллистическая гипотеза объясняет отрицательный результат опыта Майкельсона, если только источник света неподвижен относительно интерферометра.

Но баллистическая гипотеза, как и любое предположение о зависимости скорости света от движения источника, не согласуется с молекулярным объяснением отражения и преломления света (см. §§ 68 и 69). В основе такого объяснения лежит представление, что отражённая и преломлённая волны возникают в результате интерференции падающей волны с вторичными волнами, излучаемыми молекулами и атомами среды. Действительно, если среду считать неподвижной, а источник света взять движущимся, то волны, излучаемые источником, будут распространяться с иными скоростями, чем волны, излучаемые молекулами и атомами среды. Интерференция между ними невозможна.
Однако это замечание есть аргументация, основанная на волновой теории света, а не экспериментальное доказательство, свободное от гипотетических представлений о природе света.

Убедительное доказательство несостоятельности баллистической гипотезы, как показал в 1913 г. голландский астроном де Ситтер (1872–1934), дают астрономические наблюдения над движением двойных звёзд. Действительно, допустим, что баллистическая гипотеза верна. Предположим для простоты, что компоненты двойной звезды вращаются вокруг их центра масс по круговым орбитам в той же плоскости, в которой расположена Земля. Рассмотрим движение одной из этих двух звёзд. Пусть v – скорость движения её по круговой орбите. В положении звезды, когда она удаляется от Земли вдоль соединяющей их прямой, скорость света равна (с – v), а в положении, когда звезда приближается, равна (с + v). Если отсчитывать время от момента, когда звезда находилась в первом положении, то свет из этого положения дойдёт до Земли в момент t1 = L/(c – v), а из второго положения – в момент t2 = Т/2 + L/(c + v), где Т – период обращения звезды, a L – расстояние до неё. При громадных расстояниях до звёзд наблюдаемые движения звезды могли бы заметно отступать от законов Кеплера. В частности, при очень больших L могло бы случиться, что t2≤t1, т. е. звезда одновременно была бы видна в двух (и даже нескольких) положениях или обращалась бы в противоположном направлении. Ничего подобного, как показали астрономические наблюдения, не происходит.

Если бы баллистическая гипотеза была верна, то опыт Майкельсона должен был бы дать положительный результат, если его произвести не с земным источником света, а со светом от звёзд. Томашек в 1926 г. так и поступил, но получил отрицательный результат.

А. М. Бонч-Бруевич и В. А. Молчанов в 1956 г., применив современные методы измерения скорости света, сравнили скорости света от правого и левого краёв Солнца. Из-за осевого вращения Солнца один из этих краёв приближался к нам со скоростью 2,3 км/с, а другой удалялся с той же скоростью. Обе скорости света с достаточной точностью совпали между собой.

Наконец, ставились специальные опыты, в которых сравнивались скорости γ-квантов, испускаемых движущимися возбуждёнными ядрами углерода (*С12) и неподвижными возбуждёнными ядрами кислорода (*O16). Ставились также опыты по аннигиляции электрона с позитроном, специально приспособленные для проверки независимости скорости света от движения источника. По сравнению с астрономическими опытами, в которых используются космические источники света со сравнительно малыми скоростями, в опытах с атомными ядрами и элементарными частицами скорость источников гораздо выше (сравнима со скоростью самого света). Опыты подтвердили, что с точностью около 10% скорость γ-квантов не зависит от движения источников.

Все приведённые опыты подтверждают постулат о независимости скорости света в вакууме от движения источника.

3. Заметим в заключение, что теория относительности вообще была бы невозможна, если бы не был установлен фундаментальный факт конечности скорости распространения света. Изучение методов и результатов измерения скорости света представляет громадный, не только исторический интерес. В частности, уточнение численного значения этой постоянной необходимо для точных измерений астрономических расстояний методами радиолокации. Это в свою очередь необходимо для целей космонавтики. Однако мы не будем касаться этих вопросов. Ограничимся замечанием, что в 1972 г. скорость света была определена на основе независимых измерений длины волны λ и частоты света ν. Источником света служил гелий-неоновый лазер, генерировавший излучение с длиной волны 3,39 мкм. Длина волны измерялась интерферометрически сравнением её с эталоном длины, т. е. с длиной волны в вакууме оранжевой линии изотопа криптона-86. Ошибка таких измерений ~ 10–5 нм. Частота лазерного излучения измерялась путём сравнения её с атомным стандартом частоты, т. е. с частотой перехода между двумя сверхтонкими квантовыми уровнями атома цезия-133 в нулевом магнитном поле. При этом использовались методы нелинейной оптики – генерация излучений с суммарной и разностной частотами. В итоге для скорости света c= λν было найдено значение

c = 299 792 458 ± 1,2 м/с,

превосходящее по точности все ранее полученные значения более чем на два порядка.


[вернуться к содержанию сайта]


Дата установки: 28.10.2006




Похожие:

§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconО точности, в пределах которой допустимо утверждать независимость скорости света от движения источника

§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconТолмен Р. Относительность, термодинамика и космология (М.: Наука, 1974. – фрагменты из книги) стр. 29
Одно из них известно из эфирной теории света – независимость скорости света от скорости источника. Другое является следствием первого...
§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconУ. И. Франкфурт, А. М. Френк оптика движущихся тел (М.: Наука, 1972, фрагменты из книги) стр. 113 Независимость скорости света от скорости источника
По Ритцу, свет после отражения распространяется так, будто он исходит из некоторого центра, движущегося со скоростью источника и...
§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconВ. де Ситтер (перевод с немецкого – проф. В. В. Чешев, 2010 г.)
В других теориях (Лоренц, Эйнштейн) скорость света всегда постоянна и равна c независимо от движения источника. Однако легко убедиться,...
§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconА. Г. Баранов метод экспериментальной проверки независимости скорости света от скорости источника
Предложена схема прямой экспериментальной лабораторной проверки независимости скорости света от скорости источника, в которой измеряемый...
§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconБураго С. Г. 27. Об опытной проверке зависимости скорости света от скорости источника
Естественно, мы не первые, кого заинтересовала эта проблема. В истории науки известна дискуссия, состоявшаяся в журнале Physikalische...
§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconВ. Паули теория относительности (М.: Наука, 1991. – фрагменты из книги) стр. 19
Положение о независимости скорости света от движения источника оказывается также истинным ядром старого понимания эфира. (О равенстве...
§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconЕщё раз о постоянстве скорости света
Критики сто, например, утверждают, что скорость света вовсе не постоянна, а меняется для наблюдателя в зависимости от скорости источника...
§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconСпасский Б. И. "История физики"
Ритца. Вскоре были получены и прямые подтверждения неправильности основной гипотезы Ритца. В 1913 г де Ситтер, наблюдая движение...
§ 103. Независимость скорости света от движения источника iconМатвеев А. Н. Механика и теория относительности (М.: Мир и образование, 2003. – фрагменты из книги) стр. 84
Особенно они велики при скоростях, близких к скорости света. Эти отклонения впервые были открыты при исследовании скорости света,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов