История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
она будет действовать по нормали к отражающей поверхности: эта
пондеромоторная сила и есть давление света. Таким образом, согласно
теории Максвелла, давление света - это всего лишь расширенный случай
эффектов, которые можно легко осуществить в лаборатории.
Величину давления света Максвелл вывел из теории напряженных состояний в
среде. Мы видели, что напряжение в плоскости, единичной нормалью к
которой является N, представлено вектором
-L(D • N)E - X(D • E)N + -L(B • N)H - gL(B • H)N.
Допустим, что плоская волна падает под прямым углом на идеально
отражающий металлический лист: этот лист должен выдерживать механическое
напряжение, которое существует на его границе в эфире. Из-за присутствия
отраженной волны D на поверхности равен нулю, а В перпендикулярен N,
поэтому (В • N) исчезает. Таким образом, напряжение - это давление
величины 1/87г(В-Н), нормальное к поверхности: то есть, давление света
равно плотности эфирной энергии в области, прилегающей к металлу. Таков
был результат, полученный Максвеллом. Этот вывод был сделан при допущении
о том, что свет падает нормально к отражающей поверхности. Если же
поверхность расположена в полости, со всех сторон окруженной
^Максвелл Treatise on Electricity and Magnetism, §792.
Максвелл
327
излучающей оболочкой, так что излучение попадает на нее из всех
направлений, можно показать, что давление света равно одной третьей
плотности энергии эфира.
Другой способ вывода необходимости давления света указал в 1876 году
Адольфо Бартоли^ (1851-96) из Болоньи, который показал, что при
перенесении лучистой энергии от холодного тела к горячему посредством
движущегося зеркала, второй закон термодинамики нарушался бы, если бы
свет не оказывал давление на зеркало.
В год опубликования трактата Максвелла сэр Уильям Крукс^ получил
экспериментальное свидетельство того, что падение света сопровождается
давлением; однако вскоре обнаружили, что это вызвано термическими
эффектами, и существование давления самого света подтвердили на опыте^
только в 1899 году. С того времени этот предмет получил значительное
развитие, особенно в отношении роли, которую играет давление излучения в
космической физике. В связи с давлением излучения можно упомянуть, что
существует давление излучения, действующее против источника - отдача,
создаваемая световым излучением. Это явление исследовали в 1909 году Дж.
Г. Пойнтинг и Гай Барлоу^, используя тонкие полоски материала, которые
нагревались падающим излучением. Полоски, покрытые черной краской с обеих
сторон, испытывают давление, равное плотности энергии Р падающего
излучения, так как испускаемое излучение с обоих сторон имеет равное
давление отдачи. Полоски, покрытые черной краской со стороны падающего
света и блестящей серебряной краской с другой стороны, испытывают
давление избыток вызван излучением, которое испускается согласно закону
косинусов только передней стороной пластинки. Пластинки, покрытые
блестящей краской с обеих сторон, испытывают давление 2Р, так как они не
нагреваются, а отражают излучение.
Другим вопросом, которому Максвелл уделил внимание в своем Treatise, было
влияние магнитного поля на распространение света в
1 Бартоли Sopra \ movimenti prodotli dalla luce e dal calore e sopra il
radiometro dt Crookes, Фиренц, 1876. Также Nuovo Cimento (3), XV (1884),
c. 193 и Экснер Rep. XXI (1885), с. 198.
2Р/Й/. Trans. CLXIV (1874), c. 501. Радиометр открыли в 1875 году.
3П. Лебедев Archives des Sciences Phys. et Nat. (4), VIII (1899), c. 184;
Ann. d. Phys. VI (1901), c. 433; Э.Ф.Никольс и Г. Ф. Халл Phys. Rev. XIII
(1901), с. 293; Aslrophys. Jour. XVII (1903), с. 315; В. Герлах и А.
Гользен Zs. /. Phys. XV (1923), с. 1.
4Brit. Ass. Rep. (1909), с. 385.
328
Глава 8
материальных веществах. Мы уже видели1, что теория магнитных
вихрей зародилась в размышлениях об этом явлении У. Томсона. Максвелл же
в своем научном труде от 1861-2 гг. попытался с помощью этой теории найти
какое-то объяснение этого явления. Более полное исследование, данное в
Treatise, основано на некоторых общих допущениях, а именно: в среде,
которая подвергается воздействию магнитного поля, существует скрытое
вихревое движение, причем оси вихрей находятся в направлении магнитных
силовых линий; а световые волны при прохождении через среду вызывают
возмущение вихрей, которые вследствие этого проявляют динамическую
реакцию на светоносную среду, тем самым воздействуя на скорость
распространения.
Сейчас следует поближе изучить способ этого динамического взаимодействия.
Максвелл допустил, что световые волны воздействуют на магнитные вихри так
же, как на вихревые нити в жидкости воздействовало бы любое другое
сосуществующее в этой жидкости движение. Последняя задача уже была
исследована в огромном научном труде Гельмгольца по вихревому движению;
принимая результаты, полученные Гельмгольцем, Максвелл допустил, что
дополнительный член, который вводится в выражение для магнитной силы из-
