Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают icon

Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают



НазваниеГде n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают
Дата конвертации28.08.2012
Размер272.85 Kb.
ТипДокументы

2. Об относительном движении Земли и светоносном эфире Альберт А.Майкельсон, Эдвард В.Морли *

On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether; Albert A.Michelson, Edward W.Morley


Открытие аберрации света было вскоре объяснено с помощью эмиссионной теории. Эффект приписывался простому сложению скорости света и скорости Земли на ее орбите. Трудности в этом вполне удовлетворительном объяснении игнорировались до тех пор, пока не было предложено объяснения волновой теории света. Это новое объяснение выло почти таким же простым, как и предыдущее. Но оно не смогло объяснить того доказанного экспериментом факта, что аберрация оста­валась неизменной, когда наблюдения проводились с помощью теле-

17

скопа, наполненного водой. Если тангенс угла отклонения света представляет собой отношение скорости Земли к скорости света, то, поскольку последняя скорость в воде составляет 3/4 скорости света в вакууме, и отклонение света, наблюдаемое с помощью наполненного водой телескопа, должно составить 3/4 своего истинного значения .

По волновой теории, согласно Френелю, эфир, во-первых, должен находиться в покое (относительно мирового пространства - В.А.), кроме как внутри прозрачной среды, а, во-вторых, он должен двигаться в ней со скоростью, меньшей, чем скорость среды, в отношении

n2-1


, где n - коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают
n2


полное и удовлетворительное объяснение явления аберрации. Вторая гипотеза, несмотря на свою кажущуюся неправдоподобность, должна рассматриваться как полностью доказанная, во-первых, известным экспериментом Физо и, во-вторых, нашей собственной работой. Экспериментальные исследования первой гипотезы и составляют существо настоящей работы.

Если бы Земля была прозрачным телом, можно было бы допустить на основании результатов только что упомянутых экспериментов, что межмолекулярный эфир находится в покое в пространстве, несмотря на движение Земли по своей орбите, но мы не имеем права распространять этот вывод экспериментов на непрозрачные тела. Но едва ли можно сомневаться в том, что металл может и должен пропускать эфир.

Лоренц ссылается на пример с металлической трубкой барометра. Когда трубка наклоняется, эфир над ртутью, конечно, выталкивается

* Это мнение о том, что эфирные потоки свободно пропускаются металлом, сыграли роковую роль в истории исследований эфирного ветра: интерферометр, построенный Р.Кеннеди в 1926г. (им воспользовался также Иллингворт в 1927 г.) и интерферометр, построенный Пиккаром и Стаэлем в 1927 г., были заключены в герметичные металлические ящики. Интерферометр Г.Джуса, построенный в 1930 г., был заключен в вакуумированное металлическое строение. Опыт Майкельсона 1931 г.
по определению скорости света в частичном вакууме был основан на том, что свет пропускался в длинных металлических трубах, из которых был частично откачан воздух.

Как теперь стало понятно, металл отражает эфирные струи подобно тому, как металлическое зеркало отражает свет. Внутри подобных закрытых металлических экранов никакого движения эфира, проникающего извне, быть не может независимо от того, обдувает эфирный ветер Землю или нет. Все эти эксперименты методически были поставлены неверно, и их результаты не могут приниматься во внимание при выявлении факта наличия или отсутствия эфирного ветра. И приходится сожалеть о той роли, которую сыграли перечисленные эксперименты в отрицании существования эфирного ветра и, как следствие, самого эфира. (Прим. сост.).

18

наружу, поскольку он не сжимаем5. Но опять у нас нет никакого права полагать, что он совершает это движение совершенно свободно, а если существует какое-либо сопротивление, даже малейшее, то мы все равно не можем допустить, что непрозрачное тело, такое, как Земля, может свободно пропускать эфир. Однако, как уместно замечает Лоренц: "Не надо позволять увлечь себя в подобном вопросе суждением о степени вероятности или о простоте той или иной гипотезы, а надо обратиться к опыту, чтобы научиться распознавать состояние покоя или движения, в котором находится эфир на поверхности Земли"6.

В апреле 1881 г. был разработан метод для экспериментальной проверки данного вопроса7.

При выводе формулы для измеряемой величины было учтено влияние движения Земли сквозь эфир на траекторию луча, проходящего под прямым углом по отношению к этому движению. Обсуждение этого недосмотра и всего эксперимента составляет предмет очень серьезного анализа Г.А.Лоренца, который полагает, что этим эффектом ни в коем случае нельзя пренебречь. Впоследствии выяснилось, что измеренная величина на самом деле имела значение вдвое меньшее того, которое предполагалось, но поскольку она находилась вне пределов погрешностей эксперимента, то заключение, выведенное из эксперимента, может быть подвергнуто сомнению; однако, поскольку, основная часть теории остается неоспоримой, было решено повторить, эксперимент с такими изменениями, которые позволили бы под-

твердить, что теоретический результат слишком велик для того, чтобы все относить лишь за счет экспериментальных погрешностей.

Теорию метода можно хорошо сформулировать следующим образом. Допустим sa рис. 2.1,I - это луч света, который частично

отражается в ab, а частично переносится в ас, возвращаясь при помощи зеркал b и с вдоль ba и ca. ba частично переносится вдоль ad и частично отражается вдоль dd. Если затем отрезки аЬ и ас сделать равными, то

два луча будут интерферировать вдоль ad. Предположим, что эфир находится в покое и что весь аппарат движется в направлении sc со скоростью Земли по орбите, тогда направления и расстояния, проходимые лучами, будут меняться таким образом: луч sa отражается вдоль ab (см. рис. 2.1, II); угол bab1, равный отклонению , возвращается вдоль ba1(abal-2a) и идет в фокус телескопа, направление которого остается неизменным. Посылаемый луч проходит вдоль ас, возвращается вдоль ca, и отражается в al, делая cafe равным 90 - и, таким образом, вновь совпадая с первым лучом. Сле-

19

дуст отметить, что лучи Ьа{ и са{ не встречаются точно в точке al, хотя разница там второго порядка; это не влияет на справедливость вывода.

Теперь нам требуется найти разницу двух путей abcl и аса1. Пусть

V - скорость света; v - скорость Земли на ее орбите; D - расстояние ab

на рис. 1,1; Г - время, за которое свет проходит от а до с; Т1 - время, за

которое свет возвращается из с в а1 на рис.2.1 (II).





желтого света, то смещение должно составить 0,04 расстояния между интерференционными полосами.

В первом эксперименте одна из основных рассматриваемых трудностей заключалась во вращении аппарата без внесения искажений, вторая - в его исключительной чувствительности к вибрациям. Последняя была настолько велика, что было невозможно увидеть интерференционные полосы, за исключением коротких интервалов во время работы в городе, даже в 2 часа ночи. Наконец, как отмечалось

ранее, величина, которая должна была измеряться, а именно, смещение из-за чего-либо интерференционных полос на расстояние, меньшее, чем 1/20 расстояния между ними, слишком мала, чтобы ее определить, да еще при наложении погрешностей эксперимента.

Первая из названных трудностей была полностью преодолена за счет укрепления аппарата на массивном камне, плавающем в ртути, а

вторая - за счет увеличения посредством повторных отражений длины траекторного движения света примерно в 10 раз по сравнению с ее

прежним значением.

Аппарат представлен в перспективе на рис.2.2, в плане на рис.2.3, а в вертикальном сечении на рис. 2.4. Камень а (см. рис. 2.4) имел площадь, примерно, в 1,5 м и толщину в 0,3 м. Он расположен на кольцеобразном деревянном плоту bb, имеющем внешний диаметр в 1,5 м, внутренний диаметр 0,7 м, а толщину 0,25 м. Плот покоится на ртути, залитой в желоб ее, отлитый из железа, толщиной 1,5 см и таких размеров, чтобы вокруг плота оставалось расстояние в 1 см. Штырь d, удерживаемый рукавами gggg, вставлен в отверстие е, расположенное на плоту. Штырь может быть вставлен в отверстие, а может быть вынут c помощью рычага, вращающегося в точке f. Этот штырь удерживает плот соосно с формой, но не несет на себе никакой части веса, камня. Отлитая из железа форма покоится на цементном основании и на низком кирпичном фундаменте, имеющем форму простого восьми­угольника.

В каждом углу камня расположены 4 зеркала d,d,e,e (см. рис. 2.3). Около центра камня размещено плоскопараллельное стекло Ь. Все это было расположено таким образом, что свет от отражателя горелки а, проходя через линзу, падает на Ь таким образом, чтобы быть частично отраженным к d; два пучка следовали по траекториям, указанным на рисунке, соответственно bdedbf и bd1e1d1bf и наблюдались через телескоп f. Как f, так и а, вращались вместе с камнем. Зеркала были изготовлены из зеркального металла и были тщательно выполнены в части оптических плоских поверхностей, они имели 5 см в диаметре, а

21







стекла b и c были плоскопараллельными и имели одинаковую толщину 1,25 см; их поверхности имели размеры 5x7,5 см. Второе из них было размещено на пути одного из пучков света для компенсации прохождения второго луча через ту же толщину стекла. Вся оптическая часть аппарата закрыта деревянным кожухом с тем, чтобы предотвратить влияние потоков воздуха и быстрой смены температуры.

Регулировка осуществлялась следующим образом: зеркала регулировались с помощью винтов в кронштейнах, которые держали зеркала и к которым зеркала прижимались пружинами, регулировка Проводилась до тех пор, пока свет от обоих лучей не становился виден в телескоп; длины двух путей измерялись легкой деревянной линейкой, расположенной по диагонали от зеркала к зеркалу, расстояние считывалось с маленькой стальной шкалы до десятой доли миллиметра. Разница длин двух оптических путей затем аннулировалась перемеще­нием зеркала е1. Это зеркало имело три вида регулировки; оно регулировалось по высоте и по азимуту так же, как и другие зеркала, но более плавно, оно также имело регулировку вдоль направления падающего луча, смещаясь вперед или назад, но оставаясь точно параллельно своей бывшей плоскости. Все три вида регулировки этого зеркала могли быть выполнены при установленном деревянном кожухе.

Оптические пути теперь были примерно равны, два изображения источника света или некоторого хорошо заметного предмета, помещенного перед конденсирующей линзой, совмещались, а телескоп был далее отрегулирован для ясного видения интерференционных полос, и свет натрия был заменен белым светом; тогда и появились интерференционные полосы. Они были отрегулированы с помощью зеркала e1 с тем, чтобы стать насколько возможно более четкими, затем, был восстановлен белый свет; винт, регулирующий длину оптического пути, двигался очень медленно (один поворот винта при одной сотне витков на дюйм изменяет траекторию примерно на 1000 длин волн) до тех пор, пока цветные интерференционные полосы не появлялись вновь в белом свете. Так были установлены удобные ширина и положение полос, и аппарат стал готов к наблюдениям.

Наблюдения были проведены следующим образом: по окружности формы, отлитой из железа, были нанесены 16 отметок на равном расстоянии друг от друга. Аппарат очень медленно вращался (один оборот за б минут) и после нескольких минут проволочное перекрестие микрометра было установлено на самой четкой из интерференционных полос в момент прохождения одной из отметок. Движение было на-

23

столько медленным, что это можно было сделать точно и аккуратно. Было отмечено положение шкалы микрометрического винта, затем был дан очень легкий и плавный импульс для поддержания движения камня; при прохождении второй отметки повторялся тот же процесс, и это продолжалось до тех пор, пока аппарат не совершал шесть полных оборотов. Было обнаружено, что при поддержании медленного и равномерного движения аппарата результаты получались гораздо более однородными и последовательными, чем когда камень останавливался для каждого наблюдения, в силу того, что эффекты деформаций могут наблюдаться еще в течение по крайней мере полминуты после того, как камень будет остановлен, потому что в это время начинает оказывать влияние изменение температуры.

Ниже в таблице приведены средние значения шести отсчетов: для

наблюдений, сделанных около полудня (первые), около шести часов вечера (вторые). Отсчеты - это деления шкал на головках винтов. Ширина полос варьировалась от 40 до 60 делений, среднее значение составляло около 50 делений, так что одно деление соответствовало 0,02 длины волны. Вращение в полуденных наблюдениях было противоположным, а в вечерних - совпадало с направлением движения часовой стрелки.

Результаты наблюдений представлены графически на рис.2.5. Верхняя кривая - это дневные наблюдения, нижняя - вечерние наблюдения. Пунктирные кривые представляют собой 1/8 теоретического смещения. Кажется вполне справедливым заключить из рисунка, что если есть какое-либо смещение из-за относительного движения Земли и светоносного эфира, то оно не может быть больше, чем 0,01 расстояния между полосами.

Если рассматривать только орбитальное движение Земли, то это

около 11м или 2 • 107 длин волн желтого света, таким образом, ожидалось смещение 0,4 полосы. Действительное же смещение было, конечно, меньше, чем 1/20, а возможно, что и меньше, чем 1/40 часть. Но поскольку смещение пропорционально квадрату скорости, то относительная скорость Земли и эфира, возможно, меньше, чем 1/6 орбитальной скорости Земли, и уж конечно меньше, чем 1/4.

Для того, что было сказано, имеет значение только орбитальное движение Земли. Если же оно объединено с движением Солнечной системы, относительно которого имеется мало определенных данных,

24


то результат должен быть изменен; вполне возможно, что резулъти-рующая скорость во время наблюдений была малой, хотя шансов на это мало. Поэтому эксперимент должен повторяться через интервалы в три месяца, таким образом вся неопределенность будет устранена.



Рис. 2.5. Результаты наблюдений эфирного ветра. По оси абсцисс - угол поворота интерферометра, по оси ординат - значения отклонений интерференционных полос в длинах волн света. Штрихами показана теоретическая кривая: расчет сделан из предположения, что эфирный ветер имеет направление, противоположное движению Земли в плоскости эклиптики.


Из всего изложенного следует, что если и существует относительное движение Земли и эфира, то оно должно быть малым, настолько малым, чтобы полностью опровергнуть объяснение аберрации Френелем. Стокc предложил теорию аберрации, которая предполагает, что эфир на поверхности Земли покоится относительно последней, но только требуется, чтобы относительная скорость имела потенциал; однако Лоренц показал, что эти условия несовместимы. Лоренц далее предложил модификацию теории, которая объединяет некоторые идеи Стокса и Френеля и допускает существование потенциала вместе с коэффициентом Френеля. Если теперь, на основании данной работы, можно было бы вполне законно сделать вывод о том, что эфир находится в покое относительно поверхности Земли, а, согласно Лоренцу может не существовать потенциала скоростей, то собственная теория •Лоренца также оказывается несостоятельной.

25

Таблица

Дата 16*. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. И. 15. 16.

Дневные наблюдения

Июль 8 44,7 44,0 43,5 39,7 35,2 34,7 34,3 32,5 28,2 26,2 23,8 23,2 20,3 18,7 17,5. 16,8 13,7

Июль 9 57,4 57,3 58,2 59,2 58,7 60,2, 60,8 62,0 61,5 63,3 65,8 67,3 69,7 70,7 73,0 70,2 72,2

Июль 11 27,3 23,5 22,0 19,3 19,2 19,3 18,7 18,8 16,2 14,3 13,3 12,8 13,3 12,3 10,2 7,3 6,5

Среднее 43,1 41,6 41,2 39,4 37,7 38,1 37,9 37,8 35,3 34,6 34,3 34,4 34,4 33,9 33,6 31,4 30,8

Среднее в ,862 ,832 ,824 ,788 ,754 ,762 ,758 ,756 ,706 ,692 ,686 ,688 ,688 ,678 ,672 ,628 ,616

длинах ,706 ,692 ,686 , 688 ,688 ,678 ,672 ,628 ,616

волн

Оконча- ,784 ,762 ,755 ,738 ,721 ,720 ,715 ,692 ,661

тельное

среднее

Послеполуденные наблюдения

Июль 8 61,2 63,3 63,3 68,2 67,7 69,3 70,3 69,8 69,0 71,3 71,3 70,5 71,2 71,2 70,5 72,5 75,7

Июль 9 26,0 26,0 28,2 29,2 31,5 32,0 31,3 31,7 33,0 35,8 36,5 37,3 38,8 41,0 42,7 43,7 44,0

Июль 12 66,8 66,5 66,0 64,3 62,2 61,0 61,3 59,7 58,2 55,7 53,7 54,7 55,0 58,2 58,5 57,0 56,0

Среднее 51,3 51,9 52,5 53,9 53,8 54,1 54,3 53,7 53,4 54,3 53,8 54,2 55,0 56,8 57,2 57,7 58,6

Среднее в 1,026 1,038 1,050 1,078 1,076 1,082 1,086 1,074 1,068 1,076 1,084 1,100 1,136 1,144 1,154 1,172 длинах

волн 1,068 1,086 1,076 1,084 1,100 1,136 1,144 1,154 1,172

Оконча- 1,047 1,062 1,063 1,081 1,088 1,109 1,115 1,114 1,120

тельное

среднее

* Цифры в строке соответствуют азимуту интерферометра

Дополнение

Из изложенного выше очевидно, что безнадежно пытаться решить вопpoc о движении Солнечной системы путем наблюдений оптических явлений на поверхности Земли. Но не невозможно обнаружить относи-тельное движение аппаратом, подобным использованному в описанных экспериментах, на средних высотах над уровнем моря, например, на вершине отдельно стоящей горы. Вероятно, если эксперимент будет когда-либо проводиться в подобных условиях, кожух аппарата должен быть выполнен из стекла или вообще отсутствовать.

Целесообразно рассмотреть другой метод увеличения влияния квадрата отклонения, который был рассмотрен при подготовке настоящей статьи. Этот метод основан на том, что отражение света от по-верхности во время движения отличается от обычных законов отражения.

Допустим аЬ, (рис.2.6,А) - это плоская волна, падающая на зеркало тn под углом в 45о. Если зеркало неподвижно, фронт волны после отражения займет положение ас.

Теперь предположим, что зеркало движется в направлении, ко-торое составляет угол  со своей нормалью, со скоростью . Допустим, что V - это скорость света в эфире, который неподвижен, a cd -это

увеличение расстояния, которое свет должен пройти, чтобы достичь d.





или
Для того чтобы найти новый фронт волны, начертим дугу fg c центром в точке Ь, и радиусом ad, касательная к этой дуге и из d будет фронтом новой волны, а перпендикуляр к касательной из Ь будет новым направлением. Это направление будет отличаться от направления Ьа на угол ,который и требуется определить. Из равенства треугольников adb и edb следует, что -2, аЬ=ас











Рис. 2.6. Схема падения плоской волны света на зеркало (А), схема компоновки аппарата (В), схема действия прибора при вращении зеркал в противоположных направлениях (С) и схема прибора с двумя решетками (О)

Теперь пусть свет падает на параллельное зеркало, находящееся



аберрации, если рассматривать только орбитальное движение Земли. Максимальное смещение, полученное при вращении всего аппарата на 90 , составит Д - 2 /о2 - 0,004". С пятьюдесятью таких пар смещение составит 0,2". Но астрономические наблюдения при условиях, гораздо

28


менее благоприятных, чем те, в которых они могут проводиться, были сделаны с точностью до сотых долей секунды, так что этот метод оказывается по меньшей мере таким же чувствительным, как и предыдущий.

Компоновка аппарата должна быть такой, какая представлена на рис. 2.6.^ В. s в фокусе линзы а - это щель, ЬЬсс - это два стеклянных зеркала, оптически плоских и посеребренных, чтобы обеспечить пропускание всего лишь одной двадцатой части света и отражение, скажем, 90%. Яркость света, падающего на телескоп наблюдения df, будет составлять около одной миллионной части исходной яркости, так что если будет использован солнечный свет или свет электрической дуги, он все равно будет виден. Зеркала ЬЬ1 и ccl будут несколько непараллельны, чтобы разделить последовательные отражения. Наконец, аппарат не должен вращаться, поскольку вращения Земли будет достаточно.

Если бы было возможно измерить с достаточной точностью

скорость света без возврата луча в его исходную точку, то проблема измерения первого порядка относительной скорости Земли и эфира

была бы решена. Это может оказаться не столь безнадежно, как может

показаться на первый взгляд, так как трудности являются сугубо меха-

ническими и они, возможно, со временем, будут преодолены.

Предположим, например (см. рис. 2.6,С), что т и т1 - это два

зеркала, вращающихся с одинаковой скоростью в противоположных

направлениях. Очевидно, что свет от s будет формировать стацио-

нарное изображение в sl и аналогично, свет из s1 будет формировать стационарное изображение в s. Если теперь значительно увеличить скорость вращения зеркал, их фазы по-прежнему будут такими же, оба изображения будут отклоняться из s и s, в обратной пропорции к скоростям света в двух направлениях; или если два отклонения сделаны равными и разница фаз зеркал будет одновременно замерена, очевидно, что она будет пропорциональна разнице скоростей в двух направлениях. Единственная реальная трудность здесь заключается в этих измерениях. Возможно следующее решение: ggl (см. рис. 1.6,Д) –это две решетки, на которых концентрируется солнечный свет. Они расположены таким образом, чтобы после падения на вращающиеся

зеркала m и m1, свет формировал изображения решеток в s и s1,на два

очень чувствительных селеновых элемента с батареями и телефоном.

Если все будет симметричным, звук в телефоне не будет максималь-

ным Если теперь одна из щелей s будет смещена на половину

расстояния между изображениями полос решетки, наступит тишина.

Предположим теперь, что оба отклонения будут сделаны совершенно

29

одинаковым путем регулировки положения щели до наступления тишины. Если затем эксперимент повторить, повернув аппарат на 180°, и отклонения опять будут сделаны равными, то тишины больше не будет, и угловое расстояние, на которое s должна быть подвинута для восстановления тишины, даст разницу в фазе.

Остается еще три других метода для рассмотрения проблемы движения Солнечной системы в пространстве, все они астрономические:

  1. Телескопическое наблюдение регулярных движений звезд. Это дало нам определение с высокой степенью точности направления этого движения, но лишь догадку относительно его величины.

  2. Спектроскопическое наблюдение движения звезд в линии поля зрения. Это может дать сведения об относительных движениях, хотя вполне вероятно, что при существенных улучшениях фотографий звездных спектров полученная информация будет более точной, чем та, которая получена другими способами.

  3. Наконец, остается определение скорости света путем наблюдений спутников Юпитера. Если улучшенные фотометрические методы, практикуемые в Гарвардской обсерватории, обеспечивают наблюдения с большой точностью, разница в результатах, обнаруженная для скорости света тогда, когда Юпитер находится в ближайшей и отдаленной точках от линии движения, даст движение Солнечной системы не столько относительно звезд, сколько относительно самого светоносного эфира.

Примечания

  1. Это исследование было выполнено с помощью Бахе Фунда.

  2. Можно отметить, что большинство авторов считает объяснение эмиссионной теории света вполне достаточным; в действительности же трудностей в этом объяснении даже больше, чем в волновой теории. По теории эмиссии скорость света должна быть больше в водном телескопе и, таким образом, угол отклонения должен быть меньше; а для того, чтобы сократить его до истинного значения, мы должны выдвинуть абсурдную гипотезу о том, что движение воды в телескопе отклоняет луч света в противоположном направлении!

3. Comptes Rendus. 1851. Vol. xxxiii. P. 349; Pogg. Ann. Erganzungsband. 1853. Vol. III. P. 457; Ann Chim. Phys. 1859. Vol. III. Ivii. P. 385.

30

  1. Influence of Motion of the Medium on the Velocity of Light. This Journal. 1886. Vol.III, xxxi. P. 377.

  2. Можно возразить, что он может исчезнуть в пространстве между ртутью и стенками, но этого можно избежать, нанеся серебро на стенки.

  3. Archives Neerlandaises, xxi, 2me livr.

  4. The relative motion of the earth and the Luminiferous ether, by Albert A.Michelson. This Jour. Vol. Ill, xxii. P. 120.

  5. Можно отметить, что автору предшествующей работы М.А.Потье из Парижа было указано на ошибку зимой 1881 г.

9. De L'Influence du Mouvement de la Terre sur les Phen. Lum.
Archives Neerlandaises. 1886, xxi, 2me liver.

The American Journal of Science. Third Series. 1887. VoL XXXIY, No 203. - Nov.

Примечание С.И.Вавилова к статье А.Майкельсона и Э.Морли*

Способ обработки таков, что всякие н е п е р и о д и ч е с к и е с м е щ е н и я и с к л ю ч а ю т с я. Между тем эти непериодические смещения были значительны. Ввиду тех возражений, которые сделаны в последнее; время Миллером по поводу рода обработки, приводим таблицу для полученных наблюдений из работы Майкельсона-Морли (см.таблицу –В.А.). Числа в первых трех строках указывают деления на головке винта окулярного микрометра. Приблизительно 50 таких делений соответствует смещению на целую полосу. При повороте прибора на полную окружность, разделенную на 16 частей, полосы систематически смещаются почти на 0,5 полосы, как видно из таблицы. В четвертой строке взято арифметическое среднее всех отсчетов, в пятой строке эти цифры перечислены на ширину полос. Вторая половина пятой строки далее снова повторяется и подписана под первой половиной (в предположении, что периодические смещения правильно повторяются во второй половине окружности). В последней строке взято среднее из предыдущих двух строк. В этой строке вполне ясно систематическое смещение, достигающее 0,1 полосы за половину окружности.

*Вавилов С.И. Экспериментальные основания теории относительности. Собр. соч. 'Т.IУ.Изд-во АН СССР. 1956. С.31-33.

31

Далее, через точки, соответствующие цифрам последней строки, проводилась наиболее вероятная прямая. Отклонения от этой прямой и считаются за наблюдаемые смещения - они нанесены в верхней части рис.2.5. Систематический ход в открытом интерферометре за время одного оборота может вызываться различными причинами: изменени-ями атмосферного давления, температурными колебаниями и пр. Во всяком случае указанная обработка с таким интерферометром н е и з б е ж н а. Воспользовавшись вместо окончательного среднего первым средним и проведя наиболее вероятную прямую через точки, мы пол-учим такие цифры (см. нижеприведенную таблицу):



Азимут

16

1

2

3

4

5

6

7

8

Сме-щения

+0,02

+0,005

40,01

-0,01

-0,03

-0,005

0,000

+0,015

+0,02



Азимут

9

10

11

12

13

14

15

16

Смеще-ния

-0,02

-0,015

0,000

+0,015

+0,020

+0,030

0,000

0,000

Максимальное смещение в этом случае составляет около 0,05 по-лосы, т.е. почти в 10 раз меньше теоретического.

Комментарий составителя к примечанию С.И.Вавилова

На рис. 2.7 построен график смещений по таблице, рассчитанный" С.И.Вавиловым. Как видно из графика, совершенно отчетливо просматривается вторая гармоника, соответствующая эфирному ветру. Что касается того, что максимальное смещение интерференционных по-лос в 10 раз меньше теоретического, то, учитывая тот факт, что смещение полос пропорционально квадрату отношения относительной скорости эфира а Земли к скорости света, необходимо констатировать, что в рассматриваемом эксперименте Майкельсоном и Морли было доказано существование эфирного ветра, скорость которого составляла от 3 до 6 км/с, что не соответствовало "теоретическому" значению скорости в 30 км/с, но однако вовсе и не являлось "нулевым" результатом.

32



Рис.. 2.7. График смещения полос, рассчитанный С.И.Вавиловым


3. Отрывок из письма профессоров Э.В.Морли и Д.К.Миллера Лорду Кельвину. 5 августа 1904 г., Огайо, Кливленд

В 1887 г. Майкельсон и Морли провели эксперимент по относитсль-

ному движению Земли и светоносного эфира. Они не смогли об-

наружить никакого относительного движения, равного 1/6 скорости

Земли по ее орбите.

Для объяснения этого результата Фицжсральд и Лоренц прсдполо-

жили что каменная плита, на которой был смонтирован аппарат, должна иметь размеры, изменяющиеся под влиянием перемещения ее в эфире.

Вероятность того, что такой эффект будет обнаружен при по-втовении эксперимента 1887 г., но с другими материалами, очень мала.

Если эффект Фицжеральда-Лоренца существует, то он может в той же степени влиять на все материалы независимо от их природы. Но также возможно, что эффект зависит от физических свойств материала, так что на сосну будет больше оказано влияния, чем на песчаник. Если в эксперименте песчаник не даст смещения, подобно тому, как это было в 1887 г., то аппарат на опоре из сосны, которая подвержена сжатию больше, чем песчаник, даст эффект, противоположный тому, который предлолагается по простой исходной теории.

33


Такой эксперимент теперь был проведен. Сначала мы сделали конструкцию из сосны, которая плавала в ртути так же, как в 1887 г. Пока эта конструкция была новой, мы с ее помощью получали хорошие наблюдения. Но когда дерево подверглось влиянию влажности в тече-ние одного сезона, стало невозможным отрегулировать конструкцию более чем на пять минут. Поэтому мы сделали конструкцию, в которой расстояние между зеркалами зависело от длины сосновых стержней, но все другие детали были выполнены из стали. Две очень прочные сталь-ные балки перекрещивались симметрично и плавали на ртути. Два держателя, каждый несущий по четыре зеркала, были закреплены на концах двух плеч этого креста. Два других держателя зеркал были подвешены свободно. Сосновые стержни проходили от фиксированных держателей к свободно висящим держателям, контакт между ними обеспечивался при помощи жестких пружин. Эти сосновые стержни были помещены в латунные трубки, скрепленные между собой; расстояние между двумя группами зеркал зависело исключительно от длины этих сосновых стержней.

В процессе наблюдения отмечалось положение центрального черного кольца на микрометрическом лимбе окуляра. Отметки были сделаны на шести азимутах, равно отстоящих друг от друга, и со скоростью поворота, чуть меньшей, чем один оборот за минуту; отсче-ты делались с точностью до десятых долей волны. Было выбрано два периода времени, в течение которых Земля двигалась в плоскости аппарата. В первой половине июля направление движения в эти два периода различались на 115°; утренние и вечерние серии наблюдений были объединены с учетом этого различия. В целом были выполнены наблюдения более чем за 250 оборотов.

В июле может быть принята скорость Земли 33,5 км/с. Длина оптического пути в нашем аппарате составляла 32,2 м, и ожидаемый эффект должен был составить 1,4 длины волны.

Мы установили, что если и существует смещение, то оно не может быть большим, чем 0,015 длины волны.

Philosophical Magazine. 1904. Vol. 8(6). P. 753-754.






Похожие:

Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconБиологические задачи Тема: Отделы растений
Эвглена зеленая, хламидомонада, хлорелла и другие одноклеточные водоросли способны быстро размножаться и поглощать из окружающей...
Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconЭпиграф к уроку: Посредством уравнений и теорем я уйму всяких разрешил проблем
Например, в уравнении 2х²+3х+4=0 2-старший коэффициент, 3-второй коэффициент, 4-свободный член
Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconКраткая история эфира
В результате этого в ходе развития физики были отброшены не только эти теории, модели и гипотезы, но также и собственно понятие эфира...
Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconКраткая история эфира
В результате этого в ходе развития физики были отброшены не только эти теории, модели и гипотезы, но также и собственно понятие эфира...
Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconГде эти минные поля

Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconП. А. Гелев а максимы и рефлексии
Всё постепенно снова огрубляется: сатира опять стала пасквилем, музыка – отвратительным шумом, и там, где ещё недавно говорили «Будьте...
Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconПрототипы задания 10
При возраcтании температуры проиcходит тепловое раcширение рельcа, и его длина, выраженная в метрах, меняетcя по закону, где — коэффициент...
Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconПрототипы задания 10
При возраcтании температуры проиcходит тепловое раcширение рельcа, и его длина, выраженная в метрах, меняетcя по закону, где — коэффициент...
Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconМинистерство природных ресурсов и охраны окружающей среды республики беларусь государственное учреждение «республиканский центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды»
Обзор предназначен для государственных и общественных организаций, заинтересованных в получении и использовании информации о состоянии...
Где n коэффициент преломления среды. Эти две гипотезы дают iconВ каждом настоящем ученом скрывается поэт, а в каждом настоящем поэте – ученый. И настоящие ученые знают, что их гипотезы суть поэтические представления, а нстоящие поэты что их предчувствия суть недосказанные гипотезы…

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