С.Б. Каравашкин, О.Н. Каравашкина
e-mail: sbkaravashkin@gmail.com
блог «Classical Science»
Давно прошли те времена, когда эфир представляли состоящим из шестеренок, хотя в вопросе познания его свойств с того времени далеко не продвинулись. Точнее, совсем не продвинулись. Толку от того, что релятивисты на словах отказались от него, чтобы залатать прорехи в своих математических инвариантных фантазиях? Как и мало толку от того, что Эйнштейн провозгласил математические формулы, описывающие ЭМ взаимодействия, некой самодостаточной ни к чему не сводящейся сущностью. Формулы только описывают сущности природы и самодостаточными быть никак не способны. А вот присутствие в уравнениях Максвелла электрической постоянной ε0 и магнитной постоянной μ0 лишает уравнения самодостаточности, ведь скорость распространения ЭМ волны в пространстве с и волновое сопротивление излучению волны ρ впрямую зависят от этих постоянных:
(1)
И это неслучайно, если учесть, что сами постоянные определяются не для динамических, а для статических и стационарных полей – по закону Кулона и Био – Савара – Лапласа соответственно, т.е. для полей, когда по существующим представлениям излучение ЭМ волн невозможно. Так что ни в коем случае нельзя представлять данные постоянные некими размерными коэффициентами, если эти характеристики измеряются для статики, а определяют динамику процессов. К тому же, и с относительными характеристиками тоже получается интересно. Так, относительная диэлектрическая проницаемость, определяющая поле в веществе, для вакуума равна единице. Но если абсолютная диэлектрическая проницаемость является всего лишь размерным коэффициентом, то по отношению к чему определяется электрическая индукция в веществе? Ведь никто не будет спорить, что материальным является то, что обладает физическими свойствами, и если по отношению к этому чему-то определяются поля в веществе и отношение его свойств к его же собственным равно единице, то светоносная субстанция является реальностью, которую нужно исследовать, а не маскировать её присутствие безликими формулами.
Это особенно важно при рассмотрении распространения света на границе сред, в случае движения этих сред со значительными скоростями. Напомним, что в случае лабораторной (т.е. неподвижной) системы отсчёта, законы преломления определяются построениями Гюйгенса. Согласно этим построениям, представленным на рис. 1, изменение скорости распространения света в среде определяется изменением элементарных сфер, возбуждаемых фронтом волны.
Рис. 1. Преломление света по Гюйгенсу в лабораторной системе отсчёта
Также мы уже знаем, что в случае движения источника света возникают два луча: истинный и фиктивный, и возникают они в обеих средах. При этом фронт волны остаётся перпендикулярным истинному лучу, а относительно мнимого луча перпендикулярность нарушается. В то же время, измерения производятся именно с фиктивным лучом. Наконец, истинный луч состоит из одного единственного фронта. Поэтому, как и в случае интерференции, мы должны для расчётов оперировать истинными лучами, производя расчёт исходя из особенности истинного луча, а потом результат пересчитывать на фиктивные лучи.
Рассмотрим задачу преломления света веществом с показателем n, при наклоне истинного луча пучка α и совместном движении вещества и источника света со скоростью v. Соответствующая схема представлена на рис. 2.
Рис. 2. Расчётная схема для нахождения закона преломления света в движущемся теле
На схеме учтено, что углы истинного и мнимого лучей нами отсчитывались от направления движения исследуемого объекта.
В соответствии со схемой Гюйгенса, рассмотрим два треугольника ΔBAD и ΔBCD . По теореме синусов имеем
(2)
откуда
(3)
Соотношение между углами истинного и мнимого лучей для падающего и преломлённого лучей будут иметь вид, ранее найденный нами, но с учётом того, что скорость распространения преломлённого луча будет отличаться от скорости падающего луча.
(4)
В свою очередь, из построения
(5)
Подставляя (4) и (5) в (3) получим
(6)
Как следует из полученного выражения, закон преломления для движущихся тел не зависит от направления движения тела и в случае неподвижного тела сводится к существующему закону преломления. Также из (6) следует, что при вертикальном падении мнимого луча на зону оптического перехода между средами, т.е. при ζ1 = 0, угол преломления не будет вертикальным для мнимого луча, но будет равен
(7)
При малых скоростях движения тела, выражение (7) приобретает вид
(8)
Не исключено, что Физо в своём опыте измерял именно это смещение луча, приводившее к смещению интерференционной картины.
Следует также уточнить, что при преломлении света в движущемся теле, проявляется ещё один эффект – увлечение пучка света, но несколько неясно: как это будет влиять на преломление луча. Да, вещество увлекает световую волну, благодаря возникающему в теле вторичному излучению, что было проверено многократно многими исследователями, включая Физо, Майкельсона. Но, с другой стороны, при падении пучка света под наклоном на поверхность вещества, на самой поверхности в области входа света в вещество образуется и постоянно поддерживается возмущение вещества, которое распространяется от точек возмущения по законам Гюйгенса. Вероятно, определённое смещение будет происходить вследствие движения излучающих центров, но не по законам, выведенным Френелем. Поэтому, прежде чем учитывать данный эффект неплохо было бы его проверить экспериментально и проработать отдельно. Пока же, особенно для малых скоростей, которыми мы можем оперировать, уточнения, сделанные в основном расчёте, дают первичную картину трансформации законов оптики при переходе к движущимся материальным телам.
