Файл: Ацюковский_Сборник_Эфирный_Ветер_2011_all.pdf

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

зе только на величину третьего порядка в β . Таким образом, счи-

талось, что эта разница не имела влияния на положение интерфе- ренционных полос, хотя и могла изменять ширину полос.

В следующем разделе мы исследуем, насколько это возможно, справедливость этого старого мнения. В качестве основы для ис- следования мы используем принцип механизма явления интерфе- ренции, использованный в других случаях. Законно ли его приме- нение в данном примере, можно решить экспериментальным пу- тем, но в данном случае отсутствуют какие-либо видимые причины для отказа от этого применения.

Можно отметить, что совершенно независимо от какой-либо специальной гипотезы, касающейся явления интерференции, дока- зательство Риги, приведенное в выводах предыдущего раздела, аб- солютно доказывает, что изменением второго порядка в угле меж- ду конечными лучами, по крайней мере, можно пренебречь, так как в идеальном эксперименте ожидаемый сдвиг для вращения на 90°

пропорционален 2β 2 , если этот угол не принимается во внима- ние, но сдвиг равен нулю, если угол принимается во внимание.

Возможное влияние разности угла на положение интерфе-

ренционных полос

На рис. 13.15 показана схема волновых фронтов двух интерфе- рирующих лучей. Пространство между F1 и F2 представляет со- бой центральную светлую полосу.

сдвинут влево от M до M ′ . Величина этого сдвига, зависящая полностью от изменения угла между лучами, будет зависеть и от расстояния от точки пересечения последовательных волновых фронтов до кромки полосы. При приближении этой точки к центру полосы расстоянием MM ′ можно пренебречь. В этом случае эф- фект выражается в расширении полосы без заметного изменения положения ее центра.

Нижеследующее основано на гипотезе, что расстояния, прой- денные двумя лучами, не изменяются. Если расстояние, пересекае-

197

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

мое t, изменится, то волновой фронт LM примет новое положение, обозна- ченное штриховой линией.

Теперь факти- чески два измене- ния происходят одновременно, и поскольку оба яв- ляются периодиче- скими, то кажется неизбежным, что точка пересечения

f1 и f2 должна в конце концов при- близиться настоль- ко, что произведет заметное смещение полос.

Возможно, конечно, что два эффекта смогут нейтрализовать друг друга, как показано в нижней части рисунка, где точка пере- сечения лучей выходит за центральную полосу.

Формула для сдвига полос

Представляется невозможным получить формулу для сдвига полос, не делая определенных предположений относительно при- роды явления интерференции.

Кажется, что простейшей процедурой является изучение схемы параллелограммов, вычерченных таким образом, что каждая сис- тема параллельных сторон представляет собой последующие по- ложения какой-либо фазы волн в соответствующем луче.

Пусть рис. 13.15 представляет собой такую схему параллело- граммов и пусть a означает расстояние от середины центральной полосы вправо до какого-либо удобного начала отсчета. Это рас- стояние будет зависеть от начальной регулировки между расстоя- ниями, пройденными двумя лучами.

198

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

Если договориться об учете только относительных положений и длин путей двух лучей s и t , то можно предположить, что один из лучей остается фиксированным по длине, в то время как другой остается фиксированным по направлению.

Предположим, что луч t вращается вокруг точки в окрестно- стях своего изображения. Тогда можно предположить, что одна из линий f , представляющая одну из фаз t , охватывает окружность.

Пусть b означает расстояние вправо от точки контакта этого круга с f в его начальном положении.

Используем следующую систему обозначений: a′ равно ново-

Положение максимального сдвига

Выражение, приведенное в предыдущем разделе, показывает, что полосы имеют периодическое движение в пределах поля зрения телескопа. Максимум и минимум положения M, однако, зависят от значений a, b и r. Значения a и r зависят от начальной регулировки, а значение b, очевидно, будет различным для экспериментов, про- водимых в разное время.

Если затем не будут предприняты попытки управления значе- ниями этих величин, то можно предположить, что максимальные и минимальные положения для серии отсчетов будут иметь полно- стью случайные распределения. Поэтому будет неправомерным просто усреднить выводы серий наблюдений, как это было сделано

199

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

в эксперименте Майкельсона–Морли. Фактически будет высокая степень вероятности того, что эта процедура приведет к чрезвы- чайно незначительным результатам, если ее применить к большому количеству наблюдений.

[Проф. Хедрик заметил в конце доклада, что его результаты были рассмотрены проф. Эпштейном с точки зрения физики. Ре- зультаты дискуссии любезно представлены для публикации].

VI. Профессор Пауль С.Эпштейн, Калифорний- ский технологический институт

* Результаты анализа Хедрика заключаются в том, что два луча

* Эпштейн, Пауль Софус (Павел Зигмундович) (1883—1966) — россий- ский и американский физик-теоретик, член Национальной академии наук США. — Прим. ред.

200

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

Вначале рассмотрим интерферометр в покое. Мы не сможем обеспечить идеальную регулировку, так как тогда не будем иметь полос. Формула (2) показывает, что для получения конечной ши-

рины полос должна быть полезная разность α0 − α '0 . Эта ширина

Следовательно, допустимо расширение

201