Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ФІЗИКА

Частина 4

ОПТИКА. СПЕЦІАЛЬНА ТЕОРІЯ ВІДНОСНОСТІ

 

Розділ 14 ШВИДКІСТЬ ПОШИРЕННЯ СВІТЛА. ОСНОВИ СПЕЦІАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

 

14.4. Висновки з досліду Майкельсона

 

Негативний результат досліду Майкельсона поставив фізиків у дуже скрутне становище. Цей результат суперечив теорії нерухомого ефіру.

В. Рітц спробував пояснити негативний результат досліду Майкельсона. Він висунув так звану балістичну гіпотезу, згідно з якою до швидкості світлового променя, випущеного рухомим джерелом, додається швидкість самого джерела, так само, як і до швидкості снаряда, випущеного крейсером, додається швидкість самого крейсера. Ця гіпотеза справді пояснювала добутий нульовий результат. Проте гіпотеза Рітца була відкинута як така, що суперечить хвильовій теорії світла, бо швидкість поширення будь-якої хвилі не залежить від швидкості її джерела. У хвилі, як і в будь-якому неперервному процесі, все визначається нескінченно близькими точками, а не джерелом. У 1913 р. астроному де Сіттеру вдалося прямими спостереженнями за подвійними зірками довести хибність гіпотези Рітца.

Уявімо собі (рис. 14.4), що зірка В обертається навколо зірки А за ходом стрілки годинника. В положенні 1 швидкість напрямленого на Землю світла має бути меншою на швидкість зірки, а в положенні 2 швидкість зірки додаватиметься до швидкості світла. І хоча зірки рухаються порівняно зі світлом надзвичайно повільно, все ж цієї різниці швидкостей досить, щоб протягом своєї довгої мандрівки «швидке» світло догнало й перегнало «повільне» раніше, ніж вони попадуть на Землю в об’єктив телескопа. Неважко собі уявити, що тоді повинен бачити в телескоп астроном. Якщо обидва промені дійдуть до нього одночасно, він замість подвійної зірки побачить потрійну, оскільки крім центрального світила свій сигнал пошле йому й супутник, причому відразу з двох різних місць.

 

Рис. 14.4

 

Тобто «швидке» світло догнало б «повільне» до досягнення Землі, і спостерігач побачив би зірку-супутника в положенні 2 раніше, ніж в положенні 1. Проте ніяких зіркових «привидів» на небі ніхто ніколи не бачив, хоча за точними розрахунками, якщо виходити з балістичної гіпотези Рітца, вони обов’язково мали б спостерігатись. Отже, треба визнати, що гіпотеза «крейсера і снаряда» для світла суперечить досліду і є неприйнятною.

Перший крок на шляху до правильного розв’язання суперечностей у зв’язку з негативним результатом досліду Майкельсона зробив X. Лоренц, який розробив теорію оптичних явищ рухомих тіл. Він припустив, що рухомі тіла стискаються у напрямі руху, причому саме так, що дослід Майкельсона повинен дати негативний результат. Із порівняння формул (14.2) і (14.4) виходить, що плече КL2 потрібно скоротити в разів, тоді t1 дорівнюватиме t2, а різниця їх t1 - t2 = 0, що й відповідає результату досліду Майкельсона. Незалежно від X. Лоренца таку саму гіпотезу висловив Дж. Фітцджеральд, тому цей ефект називають лоренц-фітцджеральдовим скороченням.

Якщо лінійні розміри тіла в стані спокою l0, а розміри рухомого тіла l, то, за Лоренцом — Фітцджеральдом,

де β = υ/с. Така гіпотеза «рятувала» ефір і пояснювала нульовий результат експерименту Майкельсона. Проте оскільки лоренц-фітцджеральдовому скороченню мають підлягати однаковою мірою всі тіла в рухомій системі, то це скорочення неможливо виявити звичайними вимірюваннями довжини. Звичайне вимірювання довжини полягає в порівнянні твердого стрижня одиничної довжини з вимірюваною відстанню. Оскільки під час руху і одиниця довжини, і вимірювана відстань скоротяться в однакову кількість разів, відношення між ними збережеться.

Остаточну відповідь на питання про скорочення тіл у напрямі руху при великих швидкостях дав А. Ейнштейн, створивши спеціальну теорію відносності. Негативний результат досліду Майкельсона став основою для створення цієї теорії. А. Ейнштейн говорив А. Майкельсону так: «Ви відкрили фізикам нові шляхи і своїми чудовими експериментами проклали дорогу для теорії відносності. Ви виявили помилки ефірної теорії світла і стимулювали ідеї Лоренца і Фітцджеральда, з яких розвинулась спеціальна теорія відносності. Без вашої роботи ця теорія була б і нині лише цікавим допущенням; вона дістала перше реальне підтвердження у ваших дослідах*.

___________________________________________________________________

*Джефф Б. Майкельсон и скорость света. М.: Изд-во иностр. лит., 1963. — С. 144—145.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.