Текст рассказывает о том, как учёные на протяжении трёх столетий пытались измерить скорость света — от первых, слишком грубых опытов Галилея с фонарями до точных астрономических наблюдений Оле Ромера, который впервые получил численное значение этой фундаментальной величины. Автор подчёркивает, что интерес к уточнению скорости света только возрастал, поскольку она стала одной из ключевых констант физики.
Далее описывается современный метод измерения, разработанный доктором Андерсоном в Гарвардском университете. Его установка модулирует свет с частотой 19,2 миллиона раз в секунду, разделяет пучок на два пути разной длины и затем снова объединяет их, фиксируя интерференцию. Измерив длину волны и зная частоту модуляции, можно вычислить скорость света.
В заключение приводится результат эксперимента: 299 758 км/с с погрешностью всего ±4 км/с. Также подчёркивается, что такая точность стала возможной благодаря новым техническим решениям и автоматизации измерений.
В конце XVII века датский астроном Оле Ромер, наблюдая затмения спутников Юпитера при разных взаимных положениях Солнца, Юпитера и Земли, определил, сколько времени нужно лучам, чтобы пройти диаметр земной орбиты. Таким образом, впервые была определена скорость света. Оказалось, что она равна примерно 310 тыс. км/сек.
Однако интерес к более точным измерениям скорости света не ослабевал. Для физики и других наук всё большее значение приобретала эта важнейшая константа.
Успехи техники последних лет сделали возможным более точно определить скорость света. В физической лаборатории Гарвардского университета (США) работает прибор, изобретённый и построенный доктором В. Андерсоном. Этот прибор во многом отличается от своих предшественников. Он не имеет быстро вращающихся частей и действует автоматически.
Устройство прибора Андерсона ясно видно из рисунка. Обычный проекционный аппарат с 1 000-ваттной лампой создаёт параллельный пучок лучей, которые направляются сквозь известный в телевидении прибор — ячейку Керра. Здесь лучи модулируются, т. е. начинают пульсировать с огромной частотой. 19 200 000 раз в секунду сила света возрастает до максимума и столько же раз угасает. Световой пучок выходит из модулятора как бы полосатым: яркие места чередуются с темными; по лучу бегут темно-светлые волны. Теперь задача состоит в том, чтобы точно измерить длину такой волны. Тогда простое умножение длины волны на частоту (19 200 000) даст величину скорости света.
Пучок света направляется на зеркало, посеребрённое настолько слабо, что лишь половина пучка отражается, а другая половина проходит сквозь стекло.
Пути обоих лучей — отражённого и прошедшего сквозь зеркало — расходятся. Первый луч снова отражается системой зеркал и идёт по более длинному пути, второй идёт по более короткому. Затем оба луча вновь соединяются и направляются на фотоэлемент, преобразующий световые импульсы в электрические и регистрирующий их на бумажной ленте.
Что же происходит с двумя лучами после того, как они снова совпали? Это зависит от того, как наложится фаза на фазу. Если светлая часть волны наложится на светлую же часть другой, а тёмная соответственно на тёмную, то в результате получится точно такой же пульсирующий луч, какой был до раздвоения. Если же тёмная часть наложится на светлую и наоборот, то яркость луча станет постоянной, и пульсация прекратится.
Ясно, что тёмная часть волны попадает на светлую только в тех случаях, когда величина длинного пути отличается от величины короткого на 0,5, 1,5 или вообще на (n + 0,5) длины волны.
Чтобы получить необходимый сдвиг фаз, длина пути короткого луча может изменяться. Это достигается тем, что зеркало, отражающее короткий луч на фотоэлемент, передвигается микрометрическим винтом. Особый фотографический прибор регистрирует на светочувствительной ленте движение зеркала, т. е. длину короткого пути.
Определив длину волны и помножив её на частоту, удаётся найти скорость света. Последние измерения показали, что она равна 299 758 км в секунду. Возможная ошибка в измерении не превышает 4 км/сек. в ту или другую сторону.
Комментариев нет:
Отправить комментарий