Скорость света

Как мы уже упоминали не раз, корпускулярная теория приписывает свету большую скорость в более плотных средах, тогда как волновая теория приписывает ему в этом случае меньшую скорость. Араго, противник корпускулярной теории и не совсем последовательный приверженец волновой, полагал, что измерение скорости света в материальных средах было бы лучшим способом, experimentum crucis, установить, которая же из этих теорий справедлива. И вот в 1838 г. он предлагает соответствующий опыт, выполнение которого, однако, из-за слабости зрения он был вынужден предоставить другим. Таким образом, Араго особенно подчеркнул решающую роль этого опыта для окончательного подтверждения волновой теории, так что задача измерения скорости света наземных источников приобрела особую необходимость и важность в глазах молодых физиков.

Первым удалось справиться с ней в 1849 г. Арману Ипполиту Физо (1819—1896). В принципиальном отношении опыт Физо был подобен опыту Галилея. Физо смонтировал установку, в которой луч света проходил в щели между соседними зубцами колеса, вращающегося с большой скоростью, и попадал по нормали на плоское зеркало, находящееся на расстоянии 8633 м. Отраженный луч шел обратно по направлению падающего луча. Если зубчатка была неподвижна, то отраженный луч проходил обратно через ту же щель, через которую он прошел в прямом направлении, и наблюдателю зеркало представлялось освещенным. Если же зубчатка достаточно быстро вращалась, то за время, необходимое свету для прохождения от зубчатки до зеркала и обратно, на место щели перемещался зубец, преграждавший путь отраженному лучу, так что поле зрения казалось наблюдателю темным. Если скорость вращения зубчатки еще больше возрастала, так что отраженный луч попадал уже в следующую щель, то поле зрения вновь становилось светлым. Физо получил для скорости света значение 313 274 304 м/сек.

Эти опыты были повторены Альфредом Корню (1841—1902), который в качестве среднего из 1000 опытов дал в 1873 г. значение 298 400 км1сек с возможной ошибкой в 1/300. В усовершенствованном виде этот метод был применен в 1882 г. Джемсом Юнгом (1811—1883) и Джорджем Форбсом, а в 1928 г. А. Каролюсом и О. Миттелыптедтом, заменившими вращающуюся зубчатку ячейкой Керра, значительно более точным электрооптическим прибором, позволившим уменьшить расстояние до зеркала до нескольких метров. В таком виде опыты были снова повторены А. Хуттелем в 1940 г. и У. Андерсоном в 1941 г.

Однако прибор Физо не позволял измерять скорость света в различных средах. В 1834 г. для измерения длительности электрической искры Уитстон ввел вращающееся зеркало и сразу же стал думать о возможности его применения для измерения скорости света. Однако здесь ему не удалось добиться успеха. Его проект был подхвачен Араго, предложившим очень сложный опыт, о котором мы упоминали в начале параграфа. Физо и Леон Фуко (1810—1868) взялись упростить его и практически осуществить. Сначала они работали вместе, но потом разделились, вступив в соревнование, кто быстрее достигнет цели. Это удалось сделать в 1850 г. Фуко, применившему приспособление, описываемое во всех учебниках физики.

Суть опыта заключается в следующем. Время, необходимое для прямого и обратного прохождения светом расстояния между двумя зеркалами, одно из которых быстро вращается, определялось по углу поворота зеркала за это время, который оценивался по отклонению светового луча после его отражения от вращающегося зеркала. Для определения числа оборотов вращающегося зеркала в секунду Фуко применил (по-видимому, впервые в физических исследованиях) стробоскопический метод, т. е. метод кажущегося замедления периодического движения, позволяющий удобно проводить наблюдение. Помещая между обоими зеркалами, находящимися одно от другого на расстоянии нескольких метров, различные вещества, отличные от воздуха, можно было определить скорость света в них.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Дополнительные материалы

Атомная энергия за и против
Современная цивилизация немыслима без электрической энергии. Выработка и использование электричества увеличивается с каждым годом, но перед человечеством уже маячит призрак грядущего энергетического голода из-за истощения месторождений гор ...

Программное обеспечение
На рис. 3. изображена блок-схема -программы, которая находится в ПЗУ. Все “свободное” время микропроцессор выводит на индикатор результат. При приходе на вход маскируемых прерываний сигнала от Датчика1, процессор прерывает вывод на индикатор и ...

Измерение магнитострикции ферромагнетика
Данная работа посвящена изучению поведедения ферромагнетиков в магнитном поле. Хотя магнитное взаимодействие является малой поправкой к электрическим обменным силам, обусловливающим самопроизвольную намагниченность, тем не менее, они ...

Разделы

Электромагнитный импульс как оружие

История вопроса и современное состояние знаний в области эми.

Лабораторные стенды в учебном процессе

Обзор и сравнительный анализ существующих стендов.

Аспекты технического знания

Технический объект и предмет технических наук.

Сварка металлов плавлением

Классификация электрической дуговой сварки.

Распределение примесей в кремнии

Описание процесса зонной плавки и ее математическая модель.



Наука сегодня и вчера - www.anytechnic.ru