Увлечение эфира

Очевидно, что теория Герца, исходящая из полного увлечения эфира движущимися телами, не имела экспериментального подтверждения. Поэтому нужно было искать возможность проверки теории Лоренца, базирующейся на представлении о неподвижном мировом эфире, в котором движутся исследуемые тела. Особенно интересными представлялись исследования среды с показателем преломления п = 1 (вакуум, воздух), так как в этом случае коэффициент увлечения и = 1 — 1/ = О и как будто открывалась возможность обнаружения абсолютного движения , т.е. использования неподвижного эфира в качестве единой системы отсчета для любых оптических и электрических измерений. Соответствующий контрольный эксперимент, сыгравший громадную роль в развитии физических идей, был впервые поставлен Майкельсоном в 1881 г. и неоднократно воспроизводился в XX в. (вплоть до 1964 г.) с непрерывным улучшением точности измерений. [c.368]

Это соотношение полностью согласуется с рассмотренными ранее экспериментальными результатами. Отметим, что при его выводе не делалось никаких предположений об увлечении эфира и оценки целиком следовали из формул специальной теории относительности. Соотношение (7.27) можно уточнить, если учесть изменение показателя преломления с длиной волны. Проверка уточненной формулы была проведена Зееманом в 1914 г. и показала полное согласие теории и эксперимента. [c.381]

Следовательно, явление протекает так, как если бы имело место частичное увлечение эфира, причем коэффициент увлечения равен [c.446]

Таким образом, теория Герца, основанная на представлении о полном увлечении эфира движущимися телами, не согласуется с оптическими и электродинамическими опытами. [c.446]

Рис. 22.3. Аберрация света и вопрос об увлечении эфира при движении Земли.

Отрицательный результат его противоречит гипотезе неподвижного эфира и мог бы быть истолкован как доказательство полного увлечения эфира телами, т. е. вступил бы в кажущееся противоречие и с результатами опыта Физо. Было сделано поэтому немало попыток разрешить это противоречие. [c.451]

Результаты опытов по проверке теории увлечения эфира [c.451]

Опыт Физо (1851). В противовес двум взаимоисключающим гипотезам Френель выдвинул гипотезу о частичном увлечении эфира движущимися телами. Согласно ей эфир внутри материальных тел отличается от эфира вне этих тел только своей плотностью, а остальные свойства эфира всюду одинаковы. Тело при движении увлекает только ту часть эфира, находящегося внутри него, которая составляет избыток плотности в нем по сравнению с плотностью в пространстве, свободном от материальных тел. При этих предположениях для скорости света ц в движущейся со скоростью V среде Френель получил следующую формулу [c.205]

Формула (31.2) была истолкована в том смысле, что имеет место частичное увлечение эфира и тем больше, чем больше п. Множитель а = 1—1/л получил название коэффициента увлечения Френеля. По расчетам Френеля для воды а = 0,438. [c.205]

Изгнание эфира. Триумф теории Максвелла еще не означал, что все проблемы оптики решены. Сохранялась таинственная сущность — эфир. Правда, теперь природа эфира была уже не механистической, а электромагнитной. Изменение природы эфира позволило преодолеть противоречия, связанные с требованием одновременно и абсолютной несжимаемости, и сильной разреженности упругого эфира. Однако оставалась нерешенной проблема эфира и движущихся тел. Если электромагнитный эфир существует, то увлекается ли он движущимися телами Подчеркивая принципиальность этого вопроса, Л. И. Мандельштам отмечал Здесь возникает кардинальная проблема взаимодействия между движущейся Землей и эфиром, а тем самым и проблема взаимодействия между эфиром и материей вообще . Вопрос об увлечении эфира движущимися телами обсуждал еще Гюйгенс. Особую остроту он приобрел в первой половине XIX в. в связи с исследованиями Юнга и Френеля по волновой оптике. [c.33]

Этот отрицательный результат легко объяснить, предположив, что эфир полностью увлекается движущейся Землей, но тогда возникают непреодолимые трудности в объяснении аберрации. Выход из противоречий был найден Френелем на основе гипотезы о том, что плотность эфира в прозрачных телах больше, чем в пустоте (при неизменной упругости). Такое предположение вместе с требованием неразрывности эфира приводило к заключению о том, что внутри движущегося тела, где эфир уплотнен, его скорость относительно тела в раз меньше, чем снаружи. Иначе об этом можно говорить как о частичном увлечении эфира движущимся телом с коэффициентом увлечения 1 — 1/п . Объяснение аберрации при этом не претерпевает никаких изменений (при п= эфир остается неподвижным) и в то же время движение тел (вместе с наблюдателем) относительно эфира не оказывает влияния на любые оптические явления в первом порядке по v/ . Во втором порядке это [c.394]

Здесь отброшены малые члены порядка и /с. Френелевское частичное увлечение эфира , описываемое формулой (8.1), можно рассматривать как простое следствие релятивистской кинематики. Тот факт, что электронная теория дает такое же выражение для скорости света в движущейся среде, совсем не удивителен, так как уравнения электродинамики удовлетворяют принципу относительности (сохраняют свой вид при преобразованиях Лоренца). [c.406]

Увлечение эфира 394, 406 Угол Брюстера 147 [c.511]

По этой гипотезе скорость системы S относительно увлеченного эфира равна V — av = vln . Тогда вместо (L39) получим [c.19]

Значения tl и зависят от степени увлечения эфира преломляющей средой. При отсутствии эффекта увлечения в соответствии с (1.40) имеем + [c.21]

Френель задолго до опыта Физо показал, что материя, движущаяся в эфире, должна увлекать собой частично эфир. Для коэффициента увлечения он получил выражение х = 1 — 1//г . [c.420]

Принимая во внимание коэффициент увлечения, Лорентц мог доказать общую теорему, согласно которой движение системы не влияет с погрешностью до величин порядка = о /с на результаты оптических опытов с замкнутым путем света, т. е. опытов, к которым принадлежат все интерференционные явления. Таким образом, с помощью подобных опытов можно, согласно теории Лорентца — Френеля, обнаружить движение Земли относительно эфира, предполагаемого неподвижным, но лишь при условии, что точность опытов позволяет учитывать величины второго порядка (Р по сравнению с единицей), т. е. если погрешности при их выполнении не превышают примерно 10 . Все эффекты первого порядка в таких опытах с замкнутым оптическим путем компенсируются благодаря явлению частичного увлечения. Поэтому особый принципиальный интерес приобретают опыты, обеспечивающие погрешности не более Р . Как мы уже упоминали, явление Допплера могло бы, в рамках теории Лорентца, служить для обнаружения абсолютного движения систем в эфире, если бы соответствующие измерения можно было бы произвести с ошибкой, меньшей р . [c.449]

Возможен третий вариант эфир лишь частично увлекается движущейся средой, скажем, со скоростью av, где коэффициент увлечения а — положительное число, меньшее единицы и зависящее от показателя преломления п. Эта гипотеза предложена Френелем [97], который, основываясь на теории упругого эфира, получил следующее выражение для коэффициента увлечения [c.19]

В этом заключается трудность как для механической теории эфира Френеля, так и для максвелловской феноменологической теории, в которой эфир является системой отсчета, где справедливы уравнения Максвелла. Фактически, вследствие зависимости эффекта увлечения от частоты, невозможно определить ту систему отсчета, в которой была бы справедлива электродинамика Максвелла. [c.22]

Таким образом, люжно утверждать, что релятивистская кинематика полностью соответствует экспериментальным результатам. Она дает простое объяснение всем эффектам увлечения без введения каких-либо дополнительных гипотез и приводит к формуле для доплер-эффекта, которая, в отличие от соответствующей формулы теории эфира, хорошо согласуется с экспериментом. [c.52]

Было установлено, что теории электромагнитных, в том числе и оптических явлений, основанные на предположениях о полном или частичном увлечении эфира движущимися телами, противоречат некоторым экспериментальным фактам. Предположение об абсолютной неподвижности эфира, принадлежащее Г. А. Лоренцу (1892 г.), позволяло удовлетворительно .объяснить на основании несколько видоизмененных уравнений Максвелла большинство явлений, ранее не поддававшихся теоретическому анализу. [c.516]

Следует добавить, что были выполнены также разнообразные электродинамические опыты, относящиеся к В1Эпросу об увлечении эфира при движении весомых тел. Среди них большое значение имеют опыты А. А. Эйхенвальда (1904 г.). Все они дали результаты, не совместимые с теорией Герца. [c.446]

Отрицательный результат опыта Май-кельсона, не возбуждающий сомнения, имеет огромное принципиальное значение. Он является одним из наиболее надежных опытов, подвергающих проверке вопрос об увлечении эфира движущимися телами и, следовательно, исходные положения теории Лорентца. [c.451]

Физо обнаружил, что интерференционные полосы действительно смещаются. Значение, определенное из величины смещения, оказалось равным а = 0,46. Более точные измерения Майкельсопа и Морли, которые воспроизвели опыт Физо в 1886 г., дали а=0,434 0,020, что хорощо совпадает с расчетами Френеля. Повторение опыта Физо с движущимся воздухом не дало никакого смещения, что и следовало ожидать из-за малого отличия показателя преломления воздуха от единицы. Результаты опыта Физо показали несостоятельность теории Герца, которая исходила из представлений о полном увлечении эфира движущимися телами. [c.207]

На опыте заметного смещения интерференционных полос обнаружено не было. Смещения носили случайный характер и не превышали 0,02 полосы, что лежало в пределах ошибок наблюдений. Таким образом, опыты Майкельсона не подтвердили теорию неподвижного эфира. Они могли бы быть истолкованы, как доказательство полного увлечения эфира телами, но тогда они вступили бы в противоречие с результатами опыта Физо. Было предпринято несколько попыток объяснить отрицательный результат опытов Майкельсона, не отказываясь при этом от представлений о мировом эфире. Одной из них была баллистическая гипотеза Ритца, согласно которой к скорости светового луча, испускаемого движущимся источником, добавляется скорость самого источника, подобно тому, как к скорости снаряда, выпущенного из пушки движущегося корабля, добавляется скорость самого корабля. Однако баллистическая теория была отвергнута, так как она встретилась с неразрешимыми трудностями при объяснении опытов типа Физо, эффекта Доплера и результатов наблюдений за двойными звездами. [c.209]

Идея опыта первого порядка была впервые высказана Майкельсоном в 1904 г. Этот опыт также предназначался для выяснения вопроса об увлечении эфира движущимися телами. Дело в том, что после того как в опыте Майкельсона — Морли выявилось отсутствие эфирного ветра , некоторые физики были склонны вновь вернуться к идее об увлечении эфира движущимися телами, хотя опыт Физо и явление аберрации света явно противоречили этому. В предложенном Майкельсоном опыте два когерентных луча должны пробегать на Земле замкнутый путь в противоположных направлениях. Если эфир увлекается вращающейся Землей, то не следует ожидать какой-либо разницы времен прохождения света в обоих направлениях. Если же эфир неподвижен, то возникает разность времен прохождения, ведущая к смещению интерференционных полос. [c.221]

В настоящее время интерферометр Майкельсона устарел. Исключение представляет только его модификация, в которой используется освещение параллельным пучком (см. ниже, п. 7.5.5). Несмотря на это, интерферометр такого типа широко известен, так как с его помощью Майкельсон провел три важнейших эксперимента—опыт Майкельсона—Морлея по увлечению эфира [c.280]

Поскольку точность измерений в эксперименте Хука не превышала у/с, отрицательный результат этого эксперимента не привел к серьезным трудностям для эфирной теории он показал только, что предположение об отсутствии увлечения эфира преломляющей средой неверно. Аналогично результат эксперимента Хука отвергает гипотезу Стокса, так как в соответствин с этой гипотезой из (1.41) получаем следующее значение для АР [c.21]

Однако вывод этих формул для сред с показателем преломления, зависящим от частоты света, на основе примитивной теории эфира встречается с серьезными трудностями. Поскольку коэффищ ент увлечения а в (1.42) есть функция от п, то увлечение эфира зависит не только от свойства движущейся среды, но также и от частоты. Строго говоря, для каждой длины волны (цвета) светового сигнала нужно рассматривать отдельный эфир, что, конечно, сделать невозможно. [c.22]

Результат эксперимента Майкельсона привел к большим трудностям для Г ШОтезы эфира. Майкельсон сам пытался объяснить отсутствие эффекта пол-ньгл увлечением эфира Землей в ее движении вокруг Солнца. В этом случае на поверхности Земля, полагал Майкельсон, не должно быть никакого эфирного ветра, но он может наблюдаться на больших высотах. Поэтому Майкельсон повторил эксперимент на вершине горы и опять получил отрицательный результат. Такое предположение противоречило также всем оптическим опытам и электронной теории Лоренца, согласно которым увлечение эфира происходит v ишь частично внутри преломляющей среды. [c.27]

Огюст Жан Френель (1788-1827) — французский физик, член Парижской академии наук и Лондонского королевского общества. Окончил Политехническую школу и Школу мостов и дорог в Париже. Работал инженером по ремонту и строительству дорог в различных департаментах Франции, с 1817 г. — в Политехнической школе. Дополнил известный принцип Гюйгенса, введя представление о когерентности элементарных волн и их интерференции (принцип Гюйгенса—Френеля). Исходя из этого разработал теорию дифракции света. Выполнил классические опыты по интерференции света с бизеркалами и бипризмами. Исследовал интерференцию поляризованных лучей. Открыл в 1823 г. эллиптическую и круговую поляризации света. Установил законы отражения и преломления света на плоской поверхности раздела двух сред (формулы Френеля). Исследовал проблему о влиянии движения Земли на оптические явления. Высказал мысль о частичном увлечении эфира и вывел коэффициент увлечения света движущимися телами. Однако эти его выводы получили свое объяснение лишь в рамках теории относительности. [c.22]

До сих пор (исключая аберрацию света) мы не принимали во внимание возможное изменение законов оптических явлений, когда источники, либо наблюдатель, либо среда двиисугся друг относительно друга, т. е. мы не имели дело с оптикой движущихся сред. Начиная с середины XVII в, проводились различные наблюдения и опыты в этой области с целью выяснения свойства эфира, изучения возможных влияний движения материальной среды (например, воды в опыте Физо, Земли в опыте Майкельсона и т. д.) на скорость распространения света. Эти опыты создали основу оптики движущихся сред, на базе которой возникла специальная теория относительности. К числу таких опытов относятся эффект Допплера — смещение частот колебаний при движении источника или приемника, или же обоих одновременно друг относительно друга, явление аберрации света — отклонение луча источника при относительном движении источника и приемника, явление Физо — изменение скорости света в движущейся среде (увлечение света телом, движущимся относительно наблюдателя), опыт Майкельсона — влияние движения Земли относительно а6сол отно покоящегося эфира на скорость распространения света н т. д. [c.418]

Электродинамика (и оптика) движущихся сред, развитая Ло-рентцом, есть часть его общей электронной теории, в силу которой все электромагнитные свойства вещества обусловливаются распределением электрических зарядов и их движением внутри неподвижного эфира. В качестве формул преобразования координат при переходе от одной инерциальной системы к другой сохраняются преобразования Галилея, и, поскольку отрицается принцип относительности, уравнения электродинамики Лорентца не являются инвариантными по отношению к этим преобразованиям. Теория Лорентца означала очень крупный шаг вперед и разрешала большой круг вопросов, представлявших значительные теоретические трудности. В случае оптических явлений она совпадает с теорией Френеля и также приводит к представлению о частичном увлечении световых волн. По теории Лорентца движение вещества есть движение молекул и связанных с ними зарядов в неподвижном эфире, и учет этого движения показывает, что в среде, движущейся со скоростью V, свет распространяется со скоростью q + (1 — in )v, где l — скорость света в неподвижной среде. Таким образом, теория Лорентца приводит к формуле частичного увлечения Френеля, хорошо подтвержденной тщательными измерениями. [c.449]

При рассмотрении вопроса о взаимодействии мирового эфира с движущимися телами можно допустить, что 1) эфир полностью увлекается движущимися телами, например Землей, подобно тому как тело при своем движении увлекает прилежащие к его поверхности слои газа 2) эфир частично увлекается движущимися телами, приобретая скорость av, где о — скорость тела относительно абсолютной системы отсчета а — коэффициент увлечения, меньщий единицы 3) эфир соверщенно не увлекается движущимися телами. Наиболее четкое выражение различных точек зрения нашло место в двух диаметрально противоположных теориях, созданных в конце XIX в. теории полностью увлекаемого эфира (электродинамика Герца) и теории неподвижного эфира (электродинамика Лоренца). Вопрос о том, какая из двух теорий справедлива, должен был решить опыт. Из всех экспериментов, связанных с этой проблемой, остановимся на двух оптических опытах, выполненных Физо и Майкельсоном. [c.205]

Опыты Майкельсопа и Морли. Противоположной точки зрения па проблему электродинамики и оптики движущихся сред придерживался Лоренц, который в своей теории исходил из предположения, что эфир совершенно неподвижен и не принимает никакого участия в движении материальных тел. Такое допущение предполагает отказ от механического принципа относительности в электродинамике и оптике и позволяет ввести абсолютную систему отсчета, связанную с неподвижным эфиром. Согласно Лоренцу движение тел сквозь эфир должно сопровождаться эфирным ветром , влияние которого можно обнаружить на опыте. Особенно интересными представлялись опыты в среде с показателем преломления и==1 (вакуум или воздух), так как для этого случая коэффициент увлечения а = 0. [c.207]

Историческое введение. Еще со времен появления фарадеевой концепции силовых лннпй обсуждался такой вопрос что происходит с силовыми линиями, когда тела приведены в движение Перемещается ли электрическое поле, создаваемое материальными телами, жестким образом при перемещении этих тел Г. Герц, первый демонстратор электромагнитных волн, отвечал на этот вопрос утвердительно. Однако эксперименты Физо с движущейся водой показали, что скорость распространения света в воде равна не с - - i а лишь с + (1— ln )v, где п — коэффициент преломления воды. Лоренц объяснил коэффициент увлечения 1—Ми-на основе гипотезы о неподвижном эфире , не увлекаемом движущимися сквозь него электрическими зарядами. С другой стороны, из гипотезы о неподвижном эфире следовало, что на Земле (движущейся относительно неподвижного эфира вследствие своего вращения вокруг Солнца с периодом в год) должны были бы наблюдаться определенные оптические эффекты порядка где v — линейная скорость вращения Земли вокруг Солнца, а с — скорость света. Экспериментальное доказательство отсутствия этих эффектов поставило теоретическую физику в тупик, выход из которого был указан в 1905 г. в статье Эйнштейна Об электродинамике движущихся тел . [c.331]

Оптика движущихся тел является другой областью оптики, не затронутой в настоящей книге. Как и квантовая теория, она превратилась в широкий независимый раздел знания. Первым наблюденным явлением в этой области, отмеченным в 1728 г. Джеймсом Брэдли (1692—1762 гг.) [55], было явление аберрации неподвижных звезд , т. е. обнаружение небольшого различия их угловых положений, связанного с движением Земли относительно направления светового луча. Брэдли правильно понял это явление, связав его с конечностью скорости распространения света, в результате чего ему удалось определить последнюю. Мы уже упоминали и другие явления, относящиеся к оптике движущихся сред Френель первый заинтересовался увлечением света движущимися телами и показал, что световой эфир участвует в движении со скоростью, которая меньше скорости движущихся тат затем Физо экспериментально продемонстрировал такое частичное увлечение света в опытах с текущей водой. Христиан Допплер (1803—1853 гг.) [56] исследовал эффекты, связанные с двнже1П1ем источника свста или наблюдателя, и сформулировал хорошо известный принцип, названный его именем. До тех пор, пока теория упругого светового эфира считалась верной, а область исследований и точность измерений были достаточно ограниченными, идея Френеля о частичном увлечении света была способна объяснить все наблюдаемые явления. Электромагнитная же теории света встретилась з.цесь с трудностями фундаментального характера. Герц первый попытался обобщить уравнения Макс-ветла на случай движущихся тел. Однако его формулы противоречили некоторым электромагнитным и оптическим измерениям. Огромную роль сыграла теория Гендрика Антона Лоренца (1853—1928 гг.), который предположил, что эфир в состоянии абсолютного покоя является носителем электромагнитного поля, и вывел свойства материальных тел из взаимодействия элементарных электрических частиц — электронов. Е.му удалось показать, что фре-нелевские коэффициенты увлечения света можно получить из его теории и все известные в то время (1895 г.) явления можно объяснить на основании его гипотезы [57]. Однако в результате колоссального увеличения точности измерения оптических путей, достигнутого с помощью интерферометра Альберта Абрагама Майкельсона (1852—1931 гг.), возникла новая трудность оказалось невозможным обнаружить эфирный ветер , наличие которого следовало из теории неподвижного э ира [58, 59). Эта трудность была преодолена в 1905 г, Альберто.м Эйнштейном [60] в его специальной теории относительности. [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...