КАТЕГОРИЯ:


Астрономически методи за определяне на скоростта на светлината

Класически опити за измерване на скоростта на светлината

Ефектът на Доплер в оптичния

Експерименталната база на специалната теория на относителността

Съвременните методи за измерване на скоростта на светлината

Разпространение на светлината в движещ медии

Класически опити за измерване на скоростта на светлината

Проблемът за определяне на скоростта на светлината е един от най-важните проблеми на оптиката и физика цяло. Решението на този проблем е от голямо основно и практическо значение. Установяване, че скоростта на светлината е ограничен, и измерването на скоростта стане по-специфичен и изчистване на трудностите, пред които са изправени различни оптични теории. Първите методи за определяне на скоростта на светлината, да се разчита на астрономически наблюдения, допринесли своя страна по-ясно разбиране на чисто астрономически въпроси. Точни лабораторни методи за определяне на скоростта на светлината, разработени по-късно, се използват при стрелба геодезични.

Основната трудност, която отговаря на експериментатора при определяне на скоростта на разпространение на светлината, е свързан с голяма стойност на това количество, което изисква опит доста различен мащаб, отколкото тези, които се случват в класическите физическите измерения. Тази трудност прави се усеща в първите научни опити за определяне на скоростта на светлината, но взето от Галилей (1607). опит на Галилей е както следва: двама наблюдатели на разстояние един


други лампи, оборудвани с затваряне. Наблюдател A отваря фенер; след определен период от време, с оглед достигане на наблюдател B, които в същото време се отваря фенер му; след известно време този сигнал достига А и по този начин последният да отбележи време т, времето, изминало от тях алармата, докато неговото връщане. Ако приемем, че наблюдателите реагират на сигнала веднага и че светлина има една и съща скорост в посока AB и BA на, ние откриваме, че пътят AB + BA = 2 D светлина пътува във времето T, т.е. скоростта на светлината с = 2 D / τ. Вторият от допусканията, може да се смята за много вероятно. Съвременната теория на относителността дори го издига до един принцип предположение. Но предположението за възможността да се реагира незабавно на сигнала не съответства на реалността, и по тази причина огромното скоростта на светлината опит Галилео не е довело до резултат; по същество, тя не се измерва с времето на разпространение на светлината сигнал, и времето, прекарано на реакция наблюдателя. Ситуацията може да се подобри, ако наблюдателят, за да замени огледало, отразяващо светлината, като по този начин освобождава от грешките, въведени от един от наблюдателите. Тази схема за измерване остава по същество почти всички съвременни лабораторни методи за определяне на скоростта на светлината; обаче, впоследствие са открити отлични техники за откриване на сигнала и измерване на времето, за да бъде възможно да се определи скоростта и светлината с достатъчна точност дори при относително къси разстояния.



а) метод Рьомер.

Юпитер има няколко спътника, които са видими от Земята или близо до Юпитер, или се крият в сянката му. Астрономически наблюдения на спътника на Юпитер показват, че средното време между две последователни затъмнения всеки отделен спътник на Юпитер зависи от това колко далеч един от друг на Земята и Юпитер по време на наблюдението.

метод Roemer му (1676), на базата на тези наблюдения може да се обясни с помощта на Фигура 9.1. Да предположим, че в определен момент във времето, Z 1 Земята и Юпитер Yu 1 са в опозиция, а по това време един от спътниците на Юпитер, както се вижда от Земята, изчезва в сянката на Юпитер. След това, ако ние означаваме с R и R са радиусите на орбитите на Юпитер и Земята и чрез сла - скоростта на светлината в координатната система, свързана със Слънцето на спътника на грижи сянка на Юпитер Земята ще бъде регистрирана на Секунди по-късно, отколкото това се прави в момент референтна рамка, свързана с Юпитер.

В края на годината 0.545 Земята и Jupiter Z 2 U 2 са свързани. Ако в този момент има п-то на същото затъмнение на луната на Юпитер, той ще бъде регистриран в света със закъснение от секунди. Ето защо, ако орбиталния период на спътника около Юпитер тона, на интервал от време T 1 изминал между първия и п-ия затъмнение, видяно от Земята, е

Фиг. 9.1. Определяне на скоростта на светлината по метода на Рьомер.

,

След повече 0.545, Земята и Юпитер Z 3 U 3 отново ще бъде в опозиция. През това време, извършено (N -1) сателитни революции около Юпитер и (п-1) затъмнения, първото от които се проведе, когато Земята и Юпитер взе позиция H 2 и U 2, а последният - когато заема позицията на Z 3 и U 3. Първото затъмнение се наблюдава на Земята късно И последният със закъснение по отношение на точката на грижи в сянката на спътник на Юпитер планета. Следователно в този случай имаме:

,

Roemer измерва на интервали от време Т 1 и Т 2, и е установено, че Т 1 - T 2 = 1,980 ите. Но формули, написани по-горе, следва, че T 1 - T 2 = така , Като R, средното разстояние от Земята до Слънцето, равна на 150 × 10 на 6 км, ние се намери стойност за скоростта на светлината: с = 301 х 10 6 m / сек.

Този резултат е исторически първото измерване на скоростта на светлината.

б) Определяне на скоростта на светлината наблюдение аберация.

В 1725-1728 GG. Брадли направи едно наблюдение, за да се определи дали има годишен паралакс на звездите, т.е. видимото изместване на звездите в простора, показващи движението на Земята в своята орбита, и свързан с ограничен разстояние от земята до звездите. Звезда в своето движение паралакс трябва да описва елипса, ъгловите размери на които е по-голяма, колкото по-малка от разстоянието до звездата.

За звездите, лежащи в еклиптиката равнина, елипсата изражда в права линия, докато звезди близо до полюса - в кръг. Брадли наистина намери подобен пристрастия. Но главната ос е всички звезди имат еднакви ъглови размери, а именно 2 алфа = 40 "9. Брадли обяснено (1728) на наблюдавано явление, което той нарича аберация на светлината, разбира се със скоростта на светлината и да я използват, за да се определи тази скорост. В годишния паралакс е създадена повече от сто години по-късно, VJ Struve и Бесел (1837, 1838).

За простота, ние вместо да използва устройството за телескоп скалата, състояща се от две малки отвори, разположени по оста на тръбата. Когато скоростта на Земята съвпада с посоката на SE, оста на тръбата показва звезда. Когато скоростта на Земята (и тръби) сключва ъгъл й с посоката на звездата, а след това лъчът светлина остава на оста на тръбата, тръбата трябва да се завърти под ъгъл а (фиг. 9.2), поради времето Т докато светлината преминава начин SE , самата тръба се премества от E'E разстояние = ф 0т. От фиг. 9.2 може да се определи ротация. Има SE определя посоката на оста на тръбата без аберации, SE "- ексцентрични ориентация, които осигуряват предаването на светлина по оста на тръбата по време на път, гр. Използването на факта, че ъгъл А е много малка, тъй като ф 0 << C (пренебрегва отношение на поръчка ), Можем да предположим, че

SE'R »Ð септември = к.

Тогава ние получаваме един триъгълник E'SE

или ,

Ако звездата е в равнината на еклиптиката, по посока на Земята процент вектор ф 0 варира по отношение на посоката на звездата (ES) за една година, в съответствие със закона Къде T - орбитален период на Земята, и времевата зависимост от ъгъла на отклонение се изразява чрез периодична функция ,

Фиг. 9.2. За изчисляването на аберация компенсира.

По този начин, по посока на звездата се променя периодично през годината: на звездата прави очевидни трептения с ъглова амплитуда за средна позиция, съответстваща на J = 0 или р.

Ако звездата е в полюса на еклиптиката, тогава J = 90 ° през цялата година, т.е. ъглово отклонение на звездата остава непроменена в величина ( ); но тъй като посоката на вектора ф 0 варира през годината под ъгъл 2 стр, а след това на ъглово отместване на промените на звездата във посока: звездата описва видно кръгова орбита с ъглов радиус ,

По принцип, когато една звезда се намира в ъглово разстояние г от равнината на еклиптиката, по пътя на звездната аберация е елипса, чиято основна полуос е ъгловата размер на 0 и малък - 0 грях г а. Той е този герой и роди очевидната изместване на наблюдението на звезди Брадли. След като установи от наблюдения на 0 и знаейки, ф = 0, могат да бъдат намерени. Bradley Намерено: С = 308 000 km / S. Дъга (1845) значително подобрява точността на наблюденията, и получи 0 = 20 "445. Най-новите дефиниции дават 0 = 20", 470, което съответства на С = 299900 км / сек.

Трябва да се отбележи, че аберация на светлина е свързан с промяна на скоростта на посоката на Земята в течение на годината.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Астрономически методи за определяне на скоростта на светлината

; Дата: 01.07.2014; ; Прегледи: 570; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



ailback.ru - Edu Doc (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 11.45.9.22
Page генерирана за: 0.072 сек.