История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
глубокого изучения. Он, в основном, известен как сжимающийся или
неустойчивый^ эфир. Этими названиями эфир обязан Уильяму Томсону (лорду
Кельвину, 1824-1907), который исследовал его много лет спустя^. Этот эфир
можно определить как упругую среду с (отрицательной) сжимаемостью,
которая необходима, чтобы обеспечить нулевую скорость продольной волны.
Это означает, что для того чтобы произвести какое-либо малое
невращательное возмущение среды, не требуется никакой работы. Примером
служит однородная пена, не содержащая воздух и удерживаемая от
рассеивания сосудом, в котором она находится.
xComptes Rendus, X (2 мар. 1840 г.), с. 347; XXVII (1848), с. 621; XXVIII
(1849), с. 25. Mem. de Г Acad. XXII (1848), стр. 17, 29.
^Неустойчивый или нейтральный - термин, который используют для
равновесия, подобного равновесию твердого тела на идеально ровной
горизонтальной плоскости.
3Phil. Mag. XXVI (1888), с. 414.
180
Глава 5
Как мы видели, Коши не пытался опровергнуть возражение Грина о том, что
такая среда была бы неустойчивой; но, как заметил Томсон, было доказано,
что каждое возможное бесконечно малое движение среды, согласно
элементарной динамике предмета, можно разложить на сосуществующие
волновые движения. Тогда, если волновое движение каждого из двух типов
распространяется с реальной скоростью, равновесие должно быть устойчивым
при условии, что среда либо расширяется в неограниченном пространстве,
либо содержится в стационарном ограничивающем сосуде.
Если допустить, что светоносная среда обладает одной и той же твердостью
во всех телах, то условия, которым нужно удовлетворить на поверхности
раздела сред, сводятся к непрерывности смещения е, тангенциальных
составляющих rote и скалярной величины (к + + ^n)dive на поверхности
раздела.
Итак, мы видим, что при падении поперечной волны на поверхность раздела
она вызывает, в общем случае, отраженную и преломленную волны как
поперечного, так и продольного типа. В случае сжимающегося эфира, для
которого скорость распространения продольных волн очень мала,
обыкновенное построение преломленных волн показывает, что отраженные и
преломленные продольные волны будут распространяться почти
перпендикулярно поверхности раздела сред. Таким образом, продольные волны
влияют только на ту составляющую смещения, которая расположена нормально
к поверхности раздела, но не влияют на тангенциальные составляющие;
другими словами, тангенциальными составляющими смещения на поверхности
раздела являются только те составляющие, которые возникают из-за трех
поперечных волн: падающей, отраженной и преломленной. Более того,
продольные волны вообще не влияют на rot е; и следовательно, в
сжимающемся эфире условия непрерывности тангенциальных составляющих ей п
rot е на поверхности раздела удовлетворяются отдельно взятой
растягивающей частью возмущения. Условию непрерывности составляющей е,
нормальной к поверхности раздела, невозможно удовлетворить только
отдельно взятой растягивающей частью возмущения, но можно удовлетворить,
если взять растягивающую и сжимающую части возмущения вместе.
Энергия, переносимая продольными волнами, бесконечно мала, как и можно
было ожидать, поскольку для создания невращатель-
Эфир как упругое твердое тело
181
ного смещения не нужно совершать работу. Следовательно, в случае с этим
эфиром поведение поперечных волн на поверхности раздела можно определить,
вообще не рассматривая невращательную часть возмущения, с помощью условий
сохранения энергии и непрерывности е и nrote. Но, если отождествить эти
поперечные волны со светом, допуская, что е смещается перпендикулярно
плоскости поляризации света, и, более того, допуская, что твердость п
одинакова во всех средах1 (различия между средами зависят только от
разной инерции р), мы получаем как раз допущения теории света Френеля;
тогда из этого следует, что поперечные волны в неустойчивом эфире при
отражении должны подчиняться законам синусов и тангенсов Френеля.
Большое преимущество неустойчивого эфира состоит в том, что он решает
проблему обеспечения непрерывности нормальной составляющей смещения на
поверхности раздела двух сред; световые волны, взятые сами по себе, не
удовлетворяют этому условию непрерывности; но общее возмущение, состоящее
из световых волн и невращательного возмущения, взятых вместе, ему
удовлетворяет; причем это происходит без уноса части энергии
невращательным возмущением^.
Уильям Томсон (лорд Кельвин), который уделял огромное внимание
неустойчивому эфиру, в одно время начал сомневаться в до-стоверности
такого объяснения света , поскольку при исследовании энергии, излучаемой
колеблющимся твердым шаром, погруженным в бесконечный упруго-твердый
эфир, он обнаружил, что в некоторых случаях, если бы эфир был
неустойчивого типа, невращательные волны уносили бы значительную долю
энергии. Однако эта сложность исчезла при наблюдении4, что для выполнения
законов Френеля достаточно, чтобы скорость невращательных волн в одной из
