Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
удалось найти истинное объяснение этому явлению Вот как это произошло.
Парусник двигайся дотюе время то вниз, то вверх по реке В день прогулки
дул умеренный ветер Брэдли заметил, что при каждом повороте парусинка
флюгер на его мачте немного поворачивался так, как будто изменилось
направление вегра. Он этоту удивился и обратился к матросам с вопросом,
почему направление ветра регулярно меняется при каждом изменении курса
парусника Матросы объяснили Брэдли, что никакого изменения направления
ветра не происходит и в^е обусловлено только изменением направления
движения парусника. Это наблюдение навело Брэдти на мысль, что в явлении
аберрации роль ветра играет распространение света, а роть парусника
играет Земля Следовательно, явление аберрации обусловлено вращением Земли
вокруг Солнца и конечностью скорости распространения света и ье имеет
никакого отношения к собственному движению зве'ды
Для подробного объяснения аберрации света и Д ш введения количественных
расчетов рассмотрим случай, когда (5 = я/2, т е когда звезда находится в
полюсе эклиптики
Как видно из рис I 2, если в данном случае ось трубы (телескопа)
направить по линии А В, то из-за движения Земли изображение звезды ье
получится в центре А, а будет смещено в противоположном по отношению к v
(скорости движения Земли по орбите) направлении. Чтобы полячить
изображение звезды в точке А, следует отклонить ось телескопа AD от
вертикали в стороьу движения Земли на угол а, величина которою, как легко
видеть, определится из условия
MD MD _уМ уЫ _ у
ga_ АМ~ AD ~ I с'
415
Из-за а < с угол аберрации а очень мал и поэтому AM принимаем равным AD.
На самом деле, чтобы изображение звезды получилось в центре А, луч при
своем распространении должен лежать на оси трубы AD. Это имеет место,
если за время распространения света вдоль трубы длиной I нижний конец
трубы переместится иа расстояние, равное MD = v&t. Наблюдателю,
смотрящему в телескоп, кажется, что звезда находится не на линии АВ, а на
линии AD. За год вектор скорости движения Земли по орбите и связанное с
ним направление AD поворачиваются на угол, равный 2л, т. е. направление
AD прецессирует вокруг оси АВ. Это равносильно тому, что наблюдаемая
звезда совершает за год круговое движение с угловым радиусом, равным а.
Брэдли нашел, что а - 20,5". Зная а и v, можно определить с:
c = v/tg а ~3 • 1010 см/с.
Легко доказать, что при произвольном р аберрация определяется следующим
образом:
v ¦ о
а =- sin р. с
Из последней формулы вытекает важный вывод- при f? = 0 (прямолинейное
движение по линии к звезде) а = 0, т. е. аберрация отсутствует.
Следовательно, аберрация света связана с изменением направления скорости
Земли, т. е. ее вращением.
Если звезда лежит в плоскости эклиптики (плоскости орбиты Земли), то в
течение года р меняется во времени по следующему закону:
Р=2лу,
где Т - период вращения Земли. Тогда
v . t
os = - sin 2л , с 1
т. е. звезда совершает кажущиеся колебания с угловой амплитудой v/c около
среднего положения, соответствующего значению Р = 0 или п.
Метод Физо. Впервые скорость света в лабораторных условиях была измерена
французским физиком Физо в 1849 г. Физо несколько модернизировал схему
эксперимента, предложенного еще 250 лет назад Галилеем. Он механизировал
процесс прерывания светового луча и вместо одного из наблюдателей
установил зеркало, мгновенно отражающее свет. С этой целью он
использовал зубчатое колесо (рис. 1.3). Свет от точечного источ-
ника S, пройдя через линзы, попадает на полупрозрачную пластинку П.
Отраженный от этой пластинки свет направляется на зубчатое колесо К,
способное вращаться вокруг оси ОО, далее, пройдя
сквозь колесо и систему линз, попадает на зеркало
М и, отразившись от этою зеркала, направляется к
наблю-
дателю Н. Вид зубчатого колеса показан на рис. 1.4.
Ради простоты принимаем, что ширина зубьев и просветов одинакова. Если
расстояние между колесом и зеркалом М обозначить через I, то очевидно,
что для прохождения светом расстояния от колеса до зеркала М и обратно,
равного 21, затрачивается время t = 21/с. Если колесо в покое, то
прохождение света находится в зависимости от положения зубьев и
просвегов. Положим, что на пути
луча света находится просвет колеса, т. е. к наблюдателю свет проходит.
При вращении колеса в зависимости от величины угловой скорости свет может
дойти или не дойти до наблюдателя. В момент, когда угловая скорость
вращения достигнет такого значения со", при котором за время движения
света от колеса до зеркала М и обратно на месте просветов окажутся зубья,
отраженный от зеркала М свет не будет пропущен к наблюдателю, и он не
увидит света, т. е.
ЗИезда
Земля Рис. 1.2
416
наступит первое затемнение *. Время, требуемое для занятия места данного
просветления соседним зубцом, равно
t - T o/2N,
где 2N - число зубьев и просветлений на ободе колеса. Подставляя
выражение t, получим
2l/c = T0/2N.
Отсюда
с = 2МоУ/я,
где со0 - наименьшая угловая скорость колеса, при которой наблюдается
