История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
исследовании дифракции3. Стокс показал, что, согласно почти любой
понятной гипотезе об эфире, возмущение, в котором колебания происходят
перпендикулярно плоскости дифракции, должно передаваться вокруг кромки
непрозрачного тела с меньшим снижением интенсивности, чем возмущение,
колебания которого происходят параллельно этой плоскости. Следовательно,
когда свет, колебания которого происходят под непрямым углом к плоскости
дифракции, передается таким образом, плоскость колебаний будет почти
перпендикулярна плоскости дифракции в дифрагированном, но не в падающем
свете. Сам Стокс провел опыты с целью проверки этого вопроса, применив
решетку для получения сильного света, дифрагированного под большим углом
и обнаружил, что когда плоскость поляризации падающего света расположена
под непрямым углом к плоскости дифракции, плоскость поляризации
дифрагированного света почти параллельна плоскости дифракции. Видимо,
этот результат, который впоследствии подтвердил А. Лоренц^, сыграл
решающую роль в доказательстве гипотезы Френеля о том, что колебания
частиц эфира происходят перпендикулярно плоскости поляризации.
Три года спустя Стокс обозначил3 вторую линию доказательства, которая
привела к тому же выводу. Уже давно было известно, что голубой свет неба,
возникающий из-за рассеивания прямых солнечных лучей мелкими частицами
или молекулами в атмосфере, частично поляризован. Поляризация наиболее
заметна, когда свет распространяется из точки неба, которая находится под
углом 90° относительно Солнца. В этом случае свет должен рассеиваться в
направлении, перпендикулярном направлению прямого солнечного света,
падающего на мелкие частицы; тогда поляризация происходит в плоскости,
проходящей через солнце.
Тогда если ось у взять параллельной свету, падающему на маленькую частицу
в начале, и наблюдать вдоль оси х рассеянный свет, то оказывается, что
этот рассеянный свет поляризуется в плос-
1Trans. Camb. Phil. Soc. IX (1849), с. 1; Стокс Math, and Phys. Papers,
II, c. 243.
zAnn. d. Phys. CXI (1860), c. 315; Phil. Mag. XXI (1861), c. 321.
^Phil. Trans. (1852), c. 463; Стокс Math, and Phys. Papers, III, c. 267.
Ср. сноску, добавленную на с. 361 Math, and Phys. Papers.
190
Глава 5
кости ху. Рассматривая этот вопрос с точки зрения динамики, мы можем
допустить, что материальная частица обладает столь большой инерцией (по
сравнению с эфиром), что она практически находится в состоянии покоя.
Значит ее движение относительно эфира, которое вызывает возмущение,
создаваемое ей в эфире, будет происходить по той же линии, что и падающее
колебание эфира, но в противоположном направлении. Возмущение должно быть
поперечным, а значит, нулевым в направлении полюса и максимальным в
направлении экватора, причем его амплитуда фактически пропорциональна
синусу полярного расстояния. Из соображений симметричности поляра должна
быть линией падающего колебания. Таким образом, мы видим, что никакая
часть света, рассеянного в направлении оси х, не может исходить от той
составляющей падающего света, которая совершает колебания параллельно
этой оси, так что свет, наблюдаемый в этом направлении, должен состоять
из колебаний, параллельных оси z. Однако мы видим, что плоскость
поляризации рассеянного света - это плоскость ху, и следовательно,
колебания происходят перпендикулярно плоскости поляризации1.
Таким образом, явления дифракции и поляризации при рассеивании
подтвердили результат, полученный Френелем и Грином в теории отражения.
Главная сложность в его принятии была связана с оптикой кристаллов. Как
мы видели, Грин и Коши не смогли согласовать гипотезу колебаний эфира,
происходящих перпендикулярно плоскости поляризации, с правильными
формулами оптики кристаллов, по крайней мере, когда допускали, что эфир
внутри кристаллов не имеет начального давления. Несложно увидеть причину,
которая лежит в основе всего этого. В кристалле, где упругость различна в
различных направлениях, сопротивление деформации зависит исключительно от
положения плоскости деформации, которая в случае со светом проходит через
направления распространения и колебания. Кроме того, известно, что для
света, который распространяется параллельно одной из осей упругости
кристалла, скорость распространения волн зависит исключительно от
плоскости поляризации света и не зависит от того, вдоль какой из двух
осей, лежащих в этой плоскости, направлено распространение света.
Сравнивая эти результаты, мы видим, что плоскость поляризации должна быть
плоскостью де-
1 Впоследствии теорию поляризации света маленькими частицами исследовал
лорд
Рэлей, РШ. Mag. XLI (1871), с. 447.
Эфир как упругое твердое тело
191
формации, а значит колебания частиц эфира должны происходить
1
параллельно плоскости поляризации .
Способ избежать этого вывода нашел Стокс2, а позднее его нашли Ранкин3 и
лорд Рэлей4. Что если эфир в кристалле вместо того, чтобы иметь разную
упругость в разных направлениях, имеет неизменную жесткость и разную
