Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
Но мы видели, что, соглйсно результату опыта Хука, скорость света относительно движущегося тела равна
Ci--^v.
Следовательно, должны иметь место следующие соотношения:
P1 П2 C2 136
Г л. V. Фундаментальные законы электродинамики
Таким образом, уплотнение pi/p равно квадрату коэффициента преломления.
Более того, отсюда можно сделать вывод, что упругость эфира должна быть одной и той же во всех телах. В самом
P
У 11 IL (и-ІЇІ)
Illl Г ~~1« тТ г
I I I I ь- г
I I I I I I
I V- г „ I
I
Ф н г. 75. Движение тела в эфире.
а —брусок с поперечным сечением F, движущийся со скоростью V в эфире, б —плотность эфнра р вне бруска меньше, чем плотность pi внутри него. Это показано с помощью различной штриховки; Ui — скорость тела относительно эфнра плотности pi, содержащегося внутри него и, таким образом, движущегося со скоростью U-U1 относительно эфира снаружи, в —за время T внутренний эфир перемещается на расстояние (с — Oi) т в сторону пунктирной линии. За это время содержащееся в заштрихованной части объема, показанного на фиг. 75, б, количество эфира, равное putF, проникает в брусок, где приобретает плотность pi и скорость Oi. Таким образом, поток эфира из бруска, равный рvtF, должен точно соответствовать добавившемуся количеству эфира внутри мелко заштрихованного объема,
равному PiDiTF.
деле, формула (37) показывает, что в любой упругой среде с2 = р/р. Таким образом, в эфире р = с2р, а в веществе/?, = C^p1. Однако в соответствии с вышеприведенным результатом, касающимся уплотнения эфира в веществе, эти два выражения должны совпадать.
Эта механическая интерпретация коэффициента увлечения, разработанная Френелем, оказала огромное влияние на развитие упругой теории света. Но не следует забывать, что против § 9. Увлечение света веществом
137
нее существуют убедительные возражения. Лучи света различных цветов (частот), как хорошо известно, имеют различные показатели преломления п, т. е. различные скорости. Отсюда следует, что коэффициент увлечения должен иметь разные значения для различных цветов. Но это несовместимо с интерпретацией Френеля, ибо в этом случае эфир должен был бы двигаться в теле с различными скоростями в зависимости от цвета луча. Поэтому должно было бы существовать столько же различных эфиров, сколько различных цветов, что, безусловно, невозможно.
/г
/
If
4?
"ПЧ
А/ / h
Фиг. 76. Опыт Физо по определению коэффициента увлечения.
Формула увлечения (44), однако, основана на результатах эксперимента безотносительно к каким-либо механическим истолкованиям. В дальнейшем мы увидим, что ее можно вывести из электромагнитной теории света, исходя из идей, связанных с атомистической структурой вещества и электричества.
Формулу Френеля чрезвычайно трудно проверить с помощью земных экспериментов, поскольку она требует, чтобы прозрачные вещества двигались с крайне большими скоростями. Физо удалось успешно провести такой эксперимент (1851 г.) с помощью чувствительного интерферометрического прибора.
Использованный им прибор аналогичен прибору Хука, за тем исключением, что оба оптических пути SiS2 и S3P в приборе Физо проходят через трубки, в которых может циркулировать вода; трубки расположены так, что луч 1 распространяется в направлении движения воды, а луч 2— против него. Физо определял, увлекает ли за собой движущаяся вода свет, наблюдая, смещаются ли интерференционные кольца в момент, когда вода приводится в быстрое движение. Такое смещение 138
Г л. V. Фундаментальные законы электродинамики
действительно имело место, но в гораздо меньшей степени, чем это соответствовало бы полному увлечению. Точные измерения позволили обнаружить идеальное согласие с формулой увлечения Френеля (44).
§ 10. АБЕРРАЦИЯ
Мы рассмотрим теперь влияние движения тел на направление свётовых лучей, в частности вопрос, можно ли установить движение Земли в эфире, наблюдая какие-либо явления, сопровождаемые изменением направления светового луча. Здесь также следует различать два случая, когда мы имеем дело с астрономическими источниками света и с земными.
А
У
(t-to)
Уо
Ll
р,
S'
-л'
Ut
у (M1)
¦Л' 'X
Фиг. 77. Наблюдение пакета волн, распространяющихся вдоль оси у, в двух системах отсчета S и S', находящихся в относительном движении в направлении оси х.
Видимое отклонение света, идущего к Земле от звезд, представляет собой аберрацию, которую мы уже рассмотрели с точки зрения корпускулярной теории (гл. IV, § 3, стр. 95). Объяснение, которое мы дали, чрезвычайно просто; с точки зрения волновой теории оно выглядит гораздо сложнее, ибо, как нетрудно видеть, отклонение плоскости волны вообще отсутствует. Это наиболее ясно в случае, когда лучи распространяются в направлении, перпендикулярном движению наблюдателя, так как в этом случае плоскости волны параллельны движению и именно такими их видит наблюдатель (фиг. 77). О том же самом свидетельствуют и вычисления. Рассмотрим неподвижную систему координат S и систему S', движущуюся так, что оси х и х' совпадают между собой и с направлением движения системы S'. Будем наблюдать волны, которые распространяются в направлении оси у, из двух точек P0 и Р\. В этом случае, как Мы знаем из формулы (38), число волн п представляет собой § 10. Аберрации
