Скорость света и методы ее определения
Метод прерываний (метод Физо)
Скачать 2,58 Mb.
|
Скорость света и методы ее определения
| 1.3 Метод прерываний (метод Физо)
Первый экспериментальный метод определения скорости света земных источников был разработан в 1449 г. французским физиком Арманом Ипполитом Луи Физо. Схема опыта представлена на рис. .4. Свет, распространяющийся от источника s, частично отражается от полупрозрачной пластинки Р и направляется к зеркалу М. На пути луча располагается прерыватель света – зубчатое колесо К, ось которого ОО’ параллельна лучу. Лучи света проходят через промежутки между зубьями, отражаются зеркалом М и направляются обратно через зубчатое колесо и пластинку Р к наблюдателю. При медленном вращении колеса К свет, пройдя через промежуток между зубьями, успевает возвратиться через тот же промежуток и попадает в глаз наблюдателя. В те моменты, когда путь лучей пересекается зубцом, свет не попадает к наблюдателю. Таким образом, при малой угловой скорости наблюдатель воспринимает мелькающий свет. Если увеличить скорость вращения колеса, то при некотором значении свет, прошедший через один промежуток между зубьями, дойдя до зеркала и вернувшись обратно, не попадет в тот же самый промежуток d, а будут перекрыт зубцом, занявшим к этому моменту положение промежутка d. Следовательно, при угловой скорости в глаз наблюдателя свет совсем не будет попадать ни от промежутка d, ни от всех последующих (первое затемнение). Если взять число зубцов п, то время поворота колеса на ползубца равно . Время прохождения светом расстояния от колеса до зеркала М и обратно равно , где l – расстояние до колеса от зеркала (база). Приравнивая эти два интервала времени, получаем условие, при котором наступает первое затемнение: , откуда можно определить скорость света: , где – число оборотов в секунду. В установке Физо база составляла 8,63 км, число зубцов в колесе 720 и первое затемнение наступило при частоте 12,6 об/с. Если увеличить скорость колеса вдвое, то будет наблюдаться просветленное поле зрения, при утроенной скорости вращения опять наступит затемнение и т.д. Вычисленное Физо значение скорости света 313300 км/с. Основная трудность таких измерений заключается в точном установлении момента затемнения. Точность повышается как при увеличении базы, так и при скоростях прерываний, позволяющих наблюдать затемнения высших порядков. Так, Перротен в 1902 году провел измерения при длине базы 46 км и получил значение скорости света 299870 50 км/с. Работа проводилась в условиях чрезвычайно чистого морского воздуха с использованием высококачественной оптики. Вместо вращающегося колеса можно применять другие, более совершенные методы прерывания света, например, ячейку Керра, с использованием которой можно прерывать световой пучок 107 раз в секунду. При этом можно существенно сократить базу. Так, в установке Андерсона (1941 г.) с ячейкой Керра и фотоэлектрической регистрацией база составляла всего 3 м. Им получено значение с = 299776 14 км/с. Скачать 2,58 Mb. Поделитесь с Вашими друзьями:
|