А.А.Майкельсон, Генри Г.Гель, при участии Ф.Пирсона. Влияние вращения Земли на скорость света. Часть II. 1925 г.

Материал из Эфирный ветер

Перейти к: навигация, поиск


Эксперимент по эфирному ветру, проведенный А.Майкельсоном в 1924 г.

The effect of the earth's rotation on the velocity of light. Part II. A.A.Michelson, Henry G.Gale. Assisted by Fred Pearson

Экспериментальная проверка теории. Из двенадцатидюймового (305 мм) трубопровода, лежащего на поверхности земли по периметру прямоугольника размером 2010×113 футов (620×340 м), был откачан воздух. Свет от угольной дуги был разделен в одном углу тонко покрытым зеркалом на прямой и отраженный лучи, которые отражались по углам прямоугольника при помощи зеркал. Два луча, возвращаясь к начальному зеркалу, создавали интерференционные полосы. Луч, пересекающий прямоугольник в направлении против часовой стрелки, двигался с запаздыванием. Наблюдаемое смещение полос составило 0,230±0,005, согласуясь с вычисленным значением в 0,236 ±0,002 в пределах погрешности эксперимента.

Прямоугольный участок земли в Клиринге, шт. Иллинойс, 2010 футов (610 м) с востока на запад и 1113 футов (340 м) с севера на юг был тщательно проверен и огорожен д-ром Канненштайном; 12-дюймовые водопроводные трубы были уложены прямо и на одном уровне по периметру, с дублированием линии поперек одного конца.

Рис. 9.1. План участка, на котором показано расположение зеркал
Рис. 9.2. Детальная схема угловой коробки и крепления в ней зеркал

Общий план конструкции показан на рис.9.1. На металлических коробках по углам установлены зеркала. На рис. 9.2 подробно показана одна из коробок. Чувствительные системы винтов с рукоятками, которыми можно управлять с помощью хорошо подогнанных соединений, позволяли извне регулировать положение зеркал по горизонтали и по вертикали. Коробки были установлены в тяжелые опоры и соединены с трубами при помощи гибких соединений из брезента и резины. Эти соединения были вставлены в трубопроводы на расстоянии друг от друга около 400 футов (120 м) и служили соединителями и компенсаторами расширений.

Плоскопараллельные пластины в А и В были слегка покрыты золотом, а пластина в точке С — серебром для отражения и передачи желаемых пропорций света. Зеркала в точках D, E, и F были покрыты толстым слоем серебра. Телефонная система, любезно предоставленная Чикагской телефонной компанией, позволяла наблюдателю в А давать инструкции своим ассистентам, которые находились в каждом углу, по регулировке зеркал в случае необходимости. Воздушный насос Вортингтона, приводимый в действие мотором в 50 лошадиных сил, снижал давление в трубах за 3 чaca примерно до половины дюйма рт.ст. Большинство измерений было выполнено тогда, когда остаточный воздух в трубах был откачан до давления от половины до одного дюйма рт.ст. (13-25 мм рт.ст.). При таких давлениях интерференционные кольца были достаточно постоянными и так четко видимы, как только можно желать.

Линии, которые нужно было измерять, были созданы лучами, проходившими в противоположных направлениях вокруг схемы ADEF. В качестве отправной отметки, от которой следует проводить измерения, был сформирован второй ряд линий при помощи системы зеркал ABCD. Для определения смещения линий область ABCD имела гораздо меньший периметр и записанные сдвиги были действительными смещениями между центральными линиями двух рядов.

В общем два ряда полос не совпадут по положению совершенно независимо от какого бы то ни было сдвига эфира или вращения Земли до тех пор, пока два прямых и два отраженных изображения источника не будут полностью наложены друг на друга. Центральные полосы ряда, сформированного зеркалом короткой цепи, будут посредине между прямым и отраженным изображением источника, а центральная полоса длинной цепи должна быть посредине между прямым и отраженным изображениями, если нет влияния вращения Земли.

Чтобы скорректировать любое несовпадение двух рядов лучей, наблюдательный телескоп (6-дюймовый ахроматический объектив и 2-дюймовый микрометрический окуляр) был сфокусирован на изображениях источника (дуги или щели), и очевидное смещение центральной линии длинной цепи по отношению к центральной линии короткой цепи было скорректировано на расстояние, равное разности в основном положении двух изображений для двух световых путей. Полосы наиболее удобно наблюдались в перекрывающихся конусах света на расстоянии одного дюйма снаружи или внутри фокальной плоскости.

Около половины определений было получено при помощи дуги, расположенной прямо перед окном в точке А, и около половины — при помощи конденсирующей линзы, щели и компенсирующей линзы. Вторая компоновка дала гораздо больше света, чем первая, но в измеряемых смещениях не было очевидной разницы.

Смещение, вычисленное из допущения стационарного эфира, а также и в соответствии с относительностью, есть

\delta=\frac{4A \omega\sin\Phi}{\lambda V}

где ~\delta — смещение полос; ~A — площадь, км2; ~\Phi — широта (41°46`); ~V — скорость света; ~\omega — угловая скорость вращения Земли; ~\lambda — эффективная длина волны света. Измерения были сделаны в лаборатории; сравнивались полосы, произведенные той же системой зеркал и той же самой 20–амперной дугой переменного тока, с полосами, произведенными натриевым светом от кусочка стекла в кислородно–водородном пламени. Свет от дуги был уменьшен примерно до той же яркости, что и во время эксперимента в Клиринге, в процессе его передачи через довольно узкую щель во вращающемся диске. Среднее значение 10 определений дает

~\lambda = 5700 \pm 50 \AA

Смещение полос за счет вращения Земли было измерено различными наблюдателями в разные дни с полной перерегулировкой зеркал; отраженное изображение иногда находилось справа, а иногда — слева от передаваемого изображения. Отклонения усреднялись обычно в сериях по 20 и в том же порядке, в котором они были отсчитаны. Результирующие средние значения приведены в таблице.

Номер наблюдения Смещение полос Число наблюдений Отклонение от среднего
1 0,252 20 0,022
2 0,255 20 0,025
3 0,193 20 0,37
4 0,246 20 0,016
5 0,235 20 0,005
6 0,207 26 0,023
7 0,232 20 0,002
8 0,230 20 0,000
9 0,217 20 0,013
10 0,198 20 0,032
11 0,252 20 0,022
12 0,237 20 0,007
13 0,230 23 0,000
Среднее 0,230 Полное 269 Среднее отклонение от среднего 0,016

Наблюдения 1 и 2 скорректированы только для прямого отражения, 1-6 без коллиматора, 7-13 с коллиматором.

Наблюдаемое смещение составило 0,230±0,005, вычисленное — 0,236 ±0,002.

Полный набор 269 определений и их распределение около среднего значения показаны графически на рис.9.3. Окончательное отклонение, выраженное в долях интерференционной линии, составляет

наблюдаемое: 0,230 ± 0,005;

вычисленное: 0,236 ± 0,002.

Учитывая трудности наблюдений, следует констатировать, что наблюдаемый и вычисленный сдвиги согласуются в пределах погрешности наблюдений.

Рис. 9.3. Сдвиг интерференционных полос. Распределение наблюдений

Успешное завершение этого эксперимента произошло благодаря дружескому сотрудничеству руководителей городского совета Чикаго, полковника А.А.Стрэйга, председателя Комиссии по общественным работам; и господина X.Л.Лукаса, руководителя отделения водопроводной службы и господина Б.У.Куллена, руководителя южного района того же отделения; благодаря любезности промышленного отдела в лице Г.Х.Портера; благодаря помощи Чикагской телефонной компании и сердечной поддержке и готовности помочь университета. Мы выражаем особую благодарность президенту Буртону, г-ну Дж.К.Динсморе, г-ну Л.Р.Флуку и г-дам Томасу О'Доннелу, Джозефу Пурди и Чарльзу Штейну.

Физическая лаборатория Риерзон
Университет Чикаго
март 1925 г.

The Astrophysical J. April 1925. Vol. LXI. № 5. P. 140-145. (PDF)


Из сборника «Эфирный ветер». Сб. статей/Под ред. — В.А.Ацюковского. — М.: Энергоатомиздат, 1993. — 288 с. — ISBN 5-283-04990-6; М.: Энергоатомиздат, 2011. 419 с. ISBN 978-5-283-03319-8 - Скачать в формате PDF 33,8 Мб.

Эфирный ветер. ПредисловиеДж.К.Максвелл, 1877Дж.К.Максвелл, 1879А.Майкельсон, 1881А.А.Майкельсон, Э.В.Морли, 1887Э.В.Морли и Д.К.Миллер, Лорду Кельвину, 1904Э.В.Морли, Д.К.Миллер, 1905А.Эйнштейн об эфиреА.А.Майкельсон, 1925А.А.Майкельсон, Генри Г.Гель, при участии Ф.Пирсона, 1925Д.К.Миллер, 1925А.К.Тимирязев, 1926Д.К.Миллер, 1926А.К.Тимирязев, 1927Рой Дж. Кеннеди, 1926К. К. Иллингворт, 1927 • Конференция в обсерватории Маунт Вилсон, г. Пасадена, Калифорния, 4 и 5 февраля 1927 г. (Введение 1 2 3 4 5 6 7 8) • Е.Стаэль, 1926А.Пиккар, Е.Стаэль, 1927А.А.Майкельсон, Ф.Г.Пис и Ф.Пирсон, 1929Ф.Г.Пис, 1930 • Д.К.Миллер, 1933 (Часть 1 Часть 2) • Г.Йоос, Д.К.Миллер, 1934Дж.П.Седархольм и др., 1958Дж.П.Седархольм, Ч.Х.Таунс, 1959Ю.М.Галаев, 2011Е.И.Штырков, 2007В.А.Ацюковский. Эфирный ветер: проблема, ошибки, задачиПараметры эфира в околоземном пространстве

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Сборник «Эфирный ветер»
Инструменты