Файл: Ацюковский_Сборник_Эфирный_Ветер_2011_all.pdf

К.К.Иллингворт, 1927 г.

очень чувствительный способ для определения точного положения полос, так как сдвиг на 1/20 полосы изменит поле от равной ярко- сти на обеих сторонах до нуля на одной стороне и до яркости в не- сколько раз большей по сравнению с начальной яркостью, на дру- гой. Количественная теория изменения яркости при небольших сдвигах была детально разработана Кеннеди.

Для экспериментального определения чувствительности при таком устройстве был применен метод Кеннеди по искривлению мраморной плиты путем размещения небольших грузов на одном ее углу. Прямое движение компенсирующего зеркала вызывало слишком значительное смещение полос и не могло быть установ- лено точно. Подбирая груз, который требовался для искривления мраморной плиты для изменения интерференционной картины на измеряемую часть полосы, можно было вычислить пропорцио- нально вес груза, требуемый для сдвига картины на целую полосу. Это было сделано с допущением, что закон Гука остается в силе для небольших значений прилагаемой силы. Для этого случая было определено, что 7,500 г, расположенных в определенной точке на плите, сдвигают интерференционную картинку на одну полосу. Аппарат затем регулируется таким образом, чтобы яркость на сту- пени была одинаковой (в поле зрения — В. А.) и не было видно ли- нии раздела. Другими словами, обе системы устанавливаются так, как это показано на рис. 12.1б. Часть полосы, действительно на- блюдаемая, была настолько малой, что обе половины поля были хорошо выровнены. С помощью наименьшего веса, производящего заметное изменение яркостей двух половинок поля, когда его по- ложат в определенной точке, измеряют чувствительность или наи- меньший сдвиг полос, который может быть определен.

В связи с тем, что чувствительность этого метода зависит от минимальной разницы в яркости, которую только может ощутить наблюдающий, чувствительность определялась пятью сотрудника- ми из штата лаборатории. Во время проведения испытаний наблю- датель не мог видеть тех разновесов, которые добавляются или убираются. Чувствительность глаз наблюдателей была определена как соответствующая минимальному весу, устранение или добав- ление которого наблюдатель мог отличить правильно в 9 случаях из 10. В табл. 1 приводятся значения чувствительности глаз пяти наблюдателей в единицах добавленных граммов и соответствую-

150

Глава 12. Повторение эксперимента Майкельсона-Морли

щий сдвиг полос. В последней колонке дается скорость эфирного ветра, соответствующая этим сдвигам.

Таблица 1. Чувствительность интерферометрической системы, определенная пятью наблюдателями

Оригинальный метод Кеннеди по наблюдению за эфирным ветром был использован в конце июня, когда ожидались стабиль- ные температурные условия, чтобы аппарат мог вращаться на 90° и обратно в начальное положение без существенного изменения яр- кости двух половинок поля зрения. Во всех случаях наблюдающий начинал смотреть на север, затем аппарат поворачивался на запад, потом опять на север. В 13 случаях в течение 10 дней было воз- можно выполнить вышеприведенные условия. Ни в одном случае, когда условия были выполнены и когда аппарат поворачивался с севера на запад, нельзя было наблюдать сдвиг более чем 0,002 по- лосы, который бы зафиксировал эфирный ветер больше 5 км/с.

В связи с тем, что было трудно получить стабильные темпера- турные условия, было решено использовать метод, который ис- ключает эффект устойчивого смещения из-за температурных изме- нений. На вертикальной стойке, прикрепленной к мраморной пли- те, было установлено большое количество грузов по 14 г в точке, в которой проводились предыдущие измерения чувствительности. После того как поле зрения было точно сбалансировано, отмеча- лось, сколько грузов было убрано или добавлено для того, чтобы все было сбалансировано снова после поворота на 90°. Таким обра- зом было возможно получить цифровые отсчеты для определения сдвига полос по мере продолжения вращения и получить среднее значение отсчетов таким образом, что даже малейшие сдвиги эфи- ра могли бы быть обнаружены с большой точностью. Этот метод имеет преимущество и в том, что невозможно для наблюдателя по- пасть под влияние предвзятости.

151

К.К.Иллингворт, 1927 г.

Во время первых 10 дней июля был сделан ряд наблюдений по следующей программе. Каждый день в 11, в 17 часов или в 5 часов утра и в 23 часа аппарат поворачивался на 20 оборотов, и отсчеты проводились через каждые 90°. Во время первых 10 оборотов на- блюдающий останавливал аппарат и делал отсчеты, когда он смот- рел на север, запад, юг, восток и север. Отсчеты делались через ка- ждые 30 с. Во время последних 10 оборотов направления изменя- лись на северо-восток, северо-запад, юго-запад, юго-восток и севе- ро-восток.

В табл. 2 даются отсчеты, проведенные в 11 часов утра 9 июля для положений С, Ю, В, З и С, типичные для всех сделанных от- счетов. Числа представляют полное число грузов, пропорциональ- ных смещению полос, которые убирались после того, как аппарат был повернут от исходного положения с направлением на север. Один груз соответствует 1/500 части полосы.

Таблица 2. Отсчеты, сделанные для положений С, Ю,

В, 3 и С в 11.00 9 июля 1927 г.

Числа представляют общее число грузов, удаленных для балансирования системы. Один груз соответствует 1/500 полосы.

-0,03 —Среднее смещение вследствие ориентации, в числах масс.

Как будет показано, этот метод усреднения исключает влияние устойчивых температурных смещений. Результаты смещений за 10

152

Глава 12. Повторение эксперимента Майкельсона-Морли

дней приведены в табл. 3. Каждое значение в табл. 3 представляет смещение полос при различной ориентации, определенное для се- рии отсчетов для 10 оборотов, подобно тому, что представлено в табл. 2.

Таблица 3. Итоговые результаты.

В табл. 3 скорость эфира вычисляется по хорошо известной формуле, которая для размеров использованного в нашем случае интерферометра упрощается до V = 112D1/2, где D — смещение по- лос, вызванное поворотом на 90°. Были вычислены возможные по- грешности для отклонений значений, указанных в табл. 3, от сред- них. Смещения полос, которые можно наблюдать на использован- ном оборудовании для определения скорости эфирного ветра, как это описано Миллером, вычислялись из данных, приведенных в работах Миллера 37 и Кеннеди. Скорость эфирного ветра, по описа- нию Миллера, достигает максимума через 5,5 ч после звездного полудня. Максимум приходится примерно на 11 часов дня того времени года, когда были сделаны отсчеты.

Для 11:00 и 17:00, когда было сделано самое большое число от- счетов и когда контроль за температурой был наиболее удовлетво-

37 Miller, Science April 30, 1926.

153

К.К.Иллингворт, 1927 г.

рительным, вероятная погрешность, как показано в табл. 3 соответ- ствовала скорости эфирного ветра примерно 1 км/с. Для 23:00 и 5:00, когда было сделано наименьшее число отсчетов и когда тем- пературные условия были неустойчивыми, вероятная погрешность соответствует несколько большей скорости. Поскольку более чем в половине случаев наблюдаемый сдвиг меньше, чем вероятная по- грешность, настоящую работу нельзя рассматривать как указы- вающую на эфирный ветер с точностью 1 км/с. Это несколько больше 1/10 скорости, найденной Миллером. В величинах смеще- ния полос, значение которых непосредственно наблюдалось, на- стоящая работа показывает, что для наиболее надежных 11:00 и 17:00 часов среднее значение смещения никогда не превышало 1/100 максимального, составляющего 0,008 и вычисленного из миллеровских наблюдений. И даже наибольший отсчет в 5:00 дает только 1/22 этого значения.

Физическая лаборатория Норман Бридж.

Калифорнийский технологический институт, 15 августа

1927 г.

Physical Review. 1927. Vol 30, November. P. 692–696.

154

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

13. Конференция по эксперименту Майкельсона–Морли, состоявшаяся в

обсерватории Маунт Вилсон, г. Пасаде- на, Калифорния, 4 и 5 февраля 1927 г.

Conference on the Michelson–Morley experiment. 38 Held at the Mount Wilson Observatory, Pasadena, California, February 4 and 5, 1927.*

Присутствие проф. А.А.Майкельсона и проф. Г.А.Лоренца в Пасадене в первых месяцах 1927 г. оказа- лось исключительно своевре- менным для проведения кон- ференции по теоретическому и практическому аспектам эксперимента Майкельсона– Морли. Поскольку профессор Майкельсон планировал со- вместно с обсерваторией Ма- унт Вилсон повторить экспе-

римент, проведение этой конференции было особенно желательно. Большую инициативу в этом отношении проявил доктор Чарльз Э.Сент–Джон. Экспериментальная часть была представлена докто- ром Р.С.Кеннеди. Профессор Э.Р.Хедрик представил математиче- ский расчет светового пути, выполненный им совместно с проф. Л. Ингольдом, присутствовавший профессор П.С.Эпштейн привел расчет эксперимента Троутона–Нобля, недавно повторенного Чей-

38 1 Contributions from the Mount Wilson Observatory, Carnegie Institution of Washington, No. 373.

* Conference on the Michelson–Morley Experiment Held at Mount Wilson, February, 1927. Authors: Michelson, A. A., Lorentz, H. A., Miller, D. C., Kennedy, R. J., Hedrick, E. R., & Epstein, P. S., Journal: Astrophysical Journal, vol. 68, p.341. http://bit.ly/hrjag3 — Прим. ред.

155