С.Б. Каравашкин, О.Н. Каравашкина
sbkaravashkin@gmail.com
блог «Classical Science»
В [1] было показано, что при распространении света от движущегося источника в неподвижной инерциальной системе отсчёта (ИСО), направления распространения одиночного импульса и цепочки последовательных импульсов – разнятся. За счёт того, что каждый импульс излучается источником из новой точки пространства, цепочку импульсов как бы сносит по ходу движения источника. Если разобраться, в этом главная проблема экспериментов по поиску эфирного ветра. Ведь в условиях Земли мы не можем отследить каждый импульс. Мы, двигаясь вместе с прибором, смотрим на то, как распространяется весь луч и в какую точку экрана он приходит, а следовательно, мы отслеживаем совокупность импульсов – фиктивный луч, составленный из импульсов, излучённых из разных точек траектории источника, с позиции неподвижного наблюдателя. Если мы к тому же не учитываем это обстоятельство в математическом обосновании эксперимента, то сразу же обречены на неправильную оценку ожидаемого эффекта. Так, видя в сопутствующей системе отсчёта луч, распространяющийся вертикально, как показано на рис. 1,
Рис. 1. Распространение мнимого луча света от движущегося источника в вертикальном направлении
мы не думаем о том, что отдельные его импульсы распространяются углом вперёд, как показано на рис. 2.
Рис. 2. Распространение единичного импульса – истинного луча
Разницу углов распространения истинного и мнимого лучей в общем случае несложно определить. Для этого достаточно воспользоваться построением, приведенным на рис. 3.
Рис. 3. Схема для расчёта угла наклона истинного (фиолетовая линия) и мнимого (зелёная линия) лучей от скорости движения источника света
Согласно схеме
(1)
Из (1) видно, что при неподвижном источнике, истинный и мнимый углы совпадают. Если же источник движется, то угол наклона отличается. Для малых скоростей, когда квадратом отношения скоростей можно пренебречь, формула несколько упрощается:
(2)
При этом разница между углами мала, но достаточна для создания оптических эффектов при поиске эфирного ветра интерференционными методами.
Исходя из того, что в экспериментах обычно известен угол наклона мнимого луча, удобно иметь под рукой и обратную зависимость α(β). Её можно найти по теореме синусов из того же построения на рис. 3:
(3)
Указанное отличие не единственное. Если перейти от исследования коротких импульсов к эквифазным поверхностям когерентного источника, то получим ещё одну особенность, характерную для мнимого луча света, которая хорошо видна на рис. 4.
Рис. 4. Картина распространения эквифазных поверхностей света от движущегося когерентного источника света
Действительно, в момент излучения эквифазной поверхности, касательная к ней перпендикулярна направлению распространения волны, и в истинном луче так и получается в однородном пространстве. Но в фиктивном луче, сформированном из эквифазных поверхностей, излучённых в разных точках траектории источника, эквивазные поверхности уже не перпендикулярны направлению фиктивного луча. Учитывая же, что наблюдатель в сопутствующей системе отсчёта ориентируется именно на фиктивный луч, при расчёте интерференционных картин может возникать погрешность, особенно когда нужно измерять смещение картины интерференции в сотую долю полосы. Важно здесь отметить, что никаких изменений направления распространения, связанных с неперпендикулярностью эквифазных поверхностей, здесь не происходит. Каждый фронт распространяется по заданному направлению и действует принцип суперпозиции.
Таким образом, мы явно видим, что распространение света от движущегося источника представляет собой не столь простую картину, как представляют себе релятивисты, и это только вход в обширную область знаний, описывающих динамические системы. Расчёт интерферометра Майкельсона далеко не так прост и обилует маскирующими и компенсирующими эффектами, но без этих расчётов говорить об ожидаемом эффекте всё равно, что указывать пальцем в небо. Тут влияют и углы настройки, и углы ориентации зеркал, и методы юстировки. Поэтому на одном и том же приборе при разных подходах можно получить или не получить даже отдалённо эффект, о чём особенно предупреждал и Миллер, когда проводил свои эксперименты в деревянном домике на Маунт-Вильсон.
Литература:
1. С.Б. Каравашкин, О.Н. Каравашкина Вопрос о справедливости постулата постоянства скорости света в инерциальных системах отсчёта – // блог «Classical science».
