IV. ОПТИКА.

А. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА.

1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА.

б) Скорость света.

Свету требуется для распространения некоторое время. Это было впервые установлено в ХVII столетии; до тех пор считали скорость распространения неизмеримо большой.

Скорость света с = 300 000 км/сек.

Более точные значения получили Майкельсон (1927 г): 299 796 км/сек. ± 5 км/сек. и Пиз и Пирсон: 299 774 км/сек. ± 4 км/сек.

Астрономические определения скорости света.

1. Датский астроном Олаф Рёмер заметил (1676 г), что время оборота первого спутника Юпитера кажется непостоянным. Вычисленное время обращения равно 42,5 часа. Если земля находится в точках Е1 или Е3 (рис.194), то вычисленные и наблюденные времена совпадают. По пути от Е1 через Е2 к Е3 Земля удаляется от Юпитера, наблюденное время обращения увеличивается, так как путь света между двумя затмениями спутника Юпитера вследствие удаления Земли возрастает. На пути от Е3 через Е4 к Е1 Земля приближается у Юпитеру, наблюденное время обращения меньше вычисленного, так как в этом случае Земля двигается навстречу свету. Из этих наблюдений Олаф Рёмер вычисли время, которое затрачивает свет на прохождение диаметра Земной орбиты.

2. Брадлэй определил скорость света в 1728 г. из аберрации света от звезды. Вследствие вращения Земли вокруг Солнца звезда, расположенная на перпендикуляре к земной орбите, в течение года описывает круг; звезда, расположенная под небольшим углом к земной орбите, описывает эллипс. Радиус круга и большая полуось эллипса видны под одним и тем же углом в 20,4. Этот угол определяет отношение скорости движения Земли к скорости света.

Наземные определения скорости света.

3. В опыте Физо используется перпендикулярное отражение светового луча, который может кратковременно гаситься вращающимся зубчатым колесом Z. С увеличением скорости вращения колеса поле зрения затемняется, так как отраженный луч, который в прямом направлении прошел в отверстие (просвет), на обратном пути попадает на зубец колеса. Зная скорость вращения колеса и расстояние до отражающего зеркала, можно вычислить промежуток времени, затраченный светом на прохождение пути в обоих направлениях, и, следовательно, скорость света (рис. 195).

4. Опыт Фуко (1852). Согласно закону отражения при повороте отражающего зеркала на угол отраженный луч повертывается на угол 2 . Пусть Gl – наклонно поставленная стеклянная пластинка, через которую свет частично проникает, частично от нее отражается. По смещению ЕЕ отраженного луча, при известной скорости вращения зеркала, можно вычислить время, которое затрачивает луч света, чтобы пройти путь от В до С и обратно, а следовательно, и скорость света (рис.196).

Метод Фуко был усовершенствован Майкельсоном. Вместо плоского зеркала он применил восьмигранное зеркало, которое вращалось при помощи сжатого воздуха. Путь света составлял 70 км.

****************************************