Опыты Физо и Майкельсона

В этой главе,. завершающей изложение основ электромагнитной теории света, прежде всего рассмотрены классические опыты Физо и Майкельсона, проведенные в конце XIX в. и многократно повторявшиеся в XX в. Цель экспериментов состояла в выяснении возможности установления существования абсолютного движения , т.е. движения тел относительно некоторой среды ( светоносного эфира ), которая может служить единой системой отсчета. Неоднозначность толковании прецизионных опытов (в частности, отрицательного результата знаменитого опыта Майкельсона) нацело снимается при формулировке Эйнштейном в 1905 г. исходных постулатов специальной теории относительности, а дальнейшее развитие этой теории привело к кардинальным изменениям всей классической физики. [c.363]

Опыты Физо и Майкельсона [c.205]

Отрицательный результат опыта Майкельсона чрезвычайно усложнил решение проблемы в тех рамках, в которых она была поставлена. Теория Лоренца оказалась не соответствующей опыту. Можно было предположить, что эфир полностью увлекается атмосферой Земли при ее орбитальном движении, но это предположение (теория Герца) противоречит результатам более простого (эффект первого порядка) опыта Физо и другим оптическим измерениям, например явлению звездной аберрации (см. 7.3), которые здесь не обсуждаются. [c.371]

Казалось, что возможно измерить скорость движения Земли по отношению к эфиру. С этой целью Майкельсон предложил свой опыт (1881 г.), который привел к выводу, что эфир при движении Земли не остается в покое. Точность эксперимента была очень высока. Физики вспомнили о существовании опытов Физо и о явлении аберрации, объяснения которых казались искусственными. [c.323]

Свет имеет конечную скорость, волновые свойства и электромагнитную природу. Так как свет имеет волновые свойства, возникло предположение, что это колебание некоторой среды — эфира— подобно волнам на воде. Это означало, что суш ествует выделенная система координат, в которой эфир неподвижен. С целью обнаружить скорость Земли относительно эфира был произведен опыт Майкельсона. Его результат скорость относительно эфира равна 0. Возникло предположение, что эфир увлекается Землей. Но это предположение опровергается опытом Физо и аберрацией при наблюдении звезд. Итак, эфира не суш ествует. [c.7]

Б наших рассуждениях мы исходим из того, что на опыте обычно измеряется групповая скорость U. Это действительно так практически все приемники света реагируют на усредненное значение квадрата напряженности электрического поля <Е >. Более того, детальный анализ любого эксперимента по определению скорости электромагнитных волн показывает, что в опыте тем или иным способом образуется импульс света, который затем регистрируется. Наиболее ясно это выявляется при изучении различных способов, основанных на прерывании света (метод Физо, Майкельсона и т. д.). Следует также указать, что все радиолокационные установки в диапазоне УКВ работают на принципе эхо , регистрируя отраженный сигнал и измеряя т = 2R/U, где R — расстояние до исследуемого объекта. Так как в воздухе t/ = ц = с, то Я = сх/2. Многократная проверка правильности показаний локаторов и свидетельствует о том, что в этом случае U = с. [c.50]

К кон. 19 в. Ф. считали почти завершённой. Казалось, что все физ, явления можно свести к механике молекул (или атомов) и эфира. Эфир рассматривался как механич, среда, в к-рой разыгрываются эл.-магн. явления. Лорд Кельвин обращал внимание лишь на два необъяснимых факта отрицат, результат опыта Майкельсона по обнаружению движения Зе.мли относительно эфира и непонятную с точки зрения молекулярно-кинетич. теории зависимость теплоёмкости газов от темп-ры. Однако именно эти факты явились первым указанием ка необходимость пересмотра осн. представлений Ф. Для объяснения этих и множества др. фактов, открытых впоследствии, понадобилось создание теории относительности и квантовой механики. [c.313]

Таким образом, из наблюдения за изменением видности интерференционных полос в зависимости от разности хода можно получить информацию о спектральном составе исследуемого света. Первые наблюдения такого рода были выполнены Физо в середине XIX в. В использованном им интерферометре наблюдались кольца Ньютона (см. 5.3) при освещении его желтым светом натриевой лампы. При контакте линзы с пластинкой кольца были резкими. По мере отодвигания линзы от пластинки кольца стягиваются к центру, а видность полос убывает и при прохождении примерно 490-го кольца интерференционная картина пропадает. При дальнейшем увеличении расстояния кольца появляются вновь и приобретают приблизительно первоначальную видность при стягивании примерно 980-го кольца. Физо смог проследить периодическое изменение видности полос в 52 периодах из 980 колец каждый. Отсюда он сделал правильный вывод о том, что желтый свет натрия состоит из двух близких спектральных линий. Результаты этих опытов дают для отношения Х/бХ у желтого дублета натрия значение, равное 980. Средняя длина волны желтой линии Я,=589,3 нм, поэтому 6Я.= 0,6 нм. Позднее более тщательные систематические измерения тонкой структуры спектральных линий были выполнены Майкельсоном. Впоследствии анализ спектров с помощью двухлучевой интерференции был вытеснен методами, основанными на многолучевой интерференции (см. 5.8). [c.221]

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]

Д. Комсток, Р. Толмен и В. Ритц предлагали различные теории истечения , так называемые баллистические теории . В них свет распространяется не светоносным эфиром, а корпускулами, скорость которых складывается векторно из скорости истечения корпускул относительно источника и скорости самого источника. Таким образом, в этих теориях распространение света—явление механическое, и, в силу принципа относительности Галилея, опыты Майкельсона и других исследователей так же не могут обнаружить абсолютное движение Земли, как и другие механические опыты. Однако, как легко видеть, теор1ш истечения противоречат опытам Физо и Зеемана, как и теория Герца. Веские возражения против этих теорий были выдвинуты [c.349]

Фуко нашёл, что С. с. равна 298000 500 км/с. (Зхемы и осн. идеи опытов Физо и Фуко были многократно использованы в последующих работах по определению С. с. Полученное амер. физиком А. Майкельсоном (см. Майкелъсона опыт) в 1926 значение с=299796 4 км/с было тогда самым точным и вошло в интернац. таблицы физ. величин. [c.692]

Метод Фуко. В 1850 г. Фуко, видоизменив метод Физо, заменил зубчатое колесо вращающимся восьмигранным зеркалом. Такая замена позволила осуществить лучшую фокусировку света и увеличить его интенсивность. Самая надежная величина скорости света, полученная Фуко (в 1862 г.), равна (298 ООО 500) км/с. Опыты И. Физо и Л. Фуко вооружили ученых более точными знаниями о ско))ости света. Оказалось, что с ней практически совпадает скорость распространения электромагнитных волн, вычисленная Максвеллом из общих уравнений электромагнитного поля. Это послужило толчком к развитию электромагнитной теории света. В 1927 г. Майкельсон применил более усовершенствованную схему метода с вращающимся зеркалом и, используя базисное расстояние, равное 35,5 i m (расстояние между горами Вильсон и Сан-Лнтонио в Калифорнии), получил более точное значение для величины скорости света, чем все его предшественники, равное [c.417]

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]

Опыты Физо, Майкельсона и др., изложенные в этом параграфе, приводят к заключению о постоянстве скорости света. Поскольку постоянство скорости света несовместимо с ньютоиовскимн представлениями о пространстве и времени, его признание нлекло за собой коренное изменение [фивычных нам представлений о пространстве и времени. [c.421]

Специальная теория относительности дала объяснение многим опытным данным (аберрация света, явление Допплера, опыт Физо и т. д.), справедливо считающимся наряду с опытом Майкельсона экспериментальной основой специальной теории относительности. Остановимся лншь на объяснении результата опыта Физо. [c.422]

В экспериментах Физо действительно паблюдался сдвиг интерференционных полос при переходе от измерений в покоящейся воде к измерениям в движущейся, но его величина была равна примерно половине рассчитанного знач( ния [см. (7.5)J. Эти данные неоднократно проверялись самим Физо и другими авторами, но результат оставался неизменным проявляющаяся в таких опытах скорость Оу бы.та меньше скорости и течения воды. Если обозначить i i через ч.и, то для коэффициента увлечения а всегда получалось значение, примерно равное 1/2. Наиболее точные измерения Майкельсона и Морли (1886 г.) привели к значению а = 0,4. J 0,02, что находилось в согласии с [c.367]

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]

Первыми скорость света начали определять астрономы (в частности, O.K. Ремер в 1676 г.), наблюдая время между затмениями спутников Юпитера и аберрацию (уклонение) света звезд Результат Ремера -226000 км/с. На Земле скорость света первым измерил в 1849 г. физик А.И.Л. Физо, получив 313300 км/с. В опыте Физо свет проходил заранее известное, точно измеренное расстояние — базис. При этом учить валось, что показатель преломления света в воздухе очень мало отличается от единицы, и создавать вакуум вдоль базиса было излишним. А потом последовали теоретические работы и опыты физиков Д. Aparo, Ж.Б.Л. Фуко, А. Майкельсона, Дж.К. Максвелла, В. Вебера, Р. Кольрауша, К. Фрума vi других. [c.36]

Первая оценка скорости света в вакууме была проведена еще в конце XVn в. и базировалась на астрономических наблюдениях. Было замечено, что промежуток времени между затмениями ближайшего спутника Юпитера уменьшается при сближении с Землей и увеличивается при их расхождении. Анализируя эти наблюдения, Ремер предположил, что свет распространяется с конечной скоростью, равной 3,1см/с. Эта смелая идея находилась в противоречии с господствующими тогда взглядами школы Декарта, согласно которым свет должен распространяться мгновенно. В XIX в. усилиями Физо, Фуко и других физиков, развивавших волновую теорию света, были проведены тщательные измерения этой константы. При этом использовались различные лабораторные устройства. В частности, применялся метод вращающегося зеркала, который был в начале XX в. усовершенствован Майкельсоном, определившим скорость света с высокой точностью. Мы не будем подробно рассматривать эти тонкие и остроумные исследования. Укажем лишь, что во всех таких опытах фактически измеряется время, необходимое для прохождения импульсом света вполне определенного пути. Таким образом, в результате эксперимента измеряется скорость светового импульса, точнее, скорость некоторой его части. Например, можно вести измерения по переднему или заднему фронту сигнала, исследовать область максимальной энергии импульса и т. д. [c.45]

РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ (лоренц-инвариантность) — независимость физ. законов и явлений от скорости движения наблюдателя (или, точнее, от выбора инерциальной системы отсчёта). Р. и. законов фундам. физ. взаимодействий означает невозможность ввести выделенную систему отсчёта и измерить абс, скорость тел. Принцип Р. и, возник в нач. 20 в. в результате обобщения разл. опытных данных, начиная с отрицат. результата экспериментов Майкельсона — Морлп (1881—87) (см. Майкельсона опыт). Ныне наилучшие в наиб, многочисл. подтверждения Р. в. фундам. физ. взаимодействий дают опыты с элементарными частицами высоких энергий. Из принципа Р. в. вытекает существование нек-рой универсальной макс, скорости распространения всех физ. взаимодействий эта скорость совпадает со скоростью света в вакууме. Ма-г тематически Р. и. выражается в том, что ур-ния релятивистской механики Эйнштейна — Лоренца — Пуанкаре и электродинамики Максвелла (совокупность этих ур-ний образует спец, теорию относительности), а также теории сильного и слабого взаимодействий не изменяют своего вида, если входящие в них пространственно-временные координаты и физ. поля подвергаются Лоренца преобразованиям. Для построения релятивистски инвариантной теории гравитац. взаимодействия понятие Р, и, должно быть обобщено (см. ниже). [c.322]

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 ...