Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Фрум К. Скорость света и радиоволн

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.08 Mб
Скачать

 

 

 

Об изменении

скорости

электромагнитных

 

волн

в СССР

 

 

191

 

М ы

не б у д е м приводить

з д е с ь несложных

в ы к л а д о к ,

необходимых

для

обработки неблюдений. О т м е т и м

лишь, чт о М а н д е л ь ш т а м

и П а п а -

лекси с

с а м о г о

начала

у к а з ы в а л и на в о з м о ж н о с т ь добавления

к

этой

с и с т е м е

т р е т ь е г о к о г е р е н т н о г о

п ер е д а т ч и к а ,

у с т а н о в л е н н о г о

в

конце

второй

мерной б а з ы ,

и

первыми

р е а л и з о в а л и

эту

идею

в

виде

г и п е р ­

болической

с и с т е м ы

фазовой

радионавигации .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При наличии

дисперсии

м е т о д ы

радиодальномера

и

п е р е м е щ а ю щ е ­

г о с я интерферометра

дают с о о т в е т с т в е н н о

с у м м ы

обратных

 

величин

скоростей

радиоволн. В

п е р в о м

с л у ч а е

- групповой скорости

для

ч а с ­

т о т

со

и

ш ^

во

в т о р о м

 

- фазовой скорости

на

концах

о т р е з к а

пути,

проходимого "подвижной

станцией .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М е т о д ф а з о в о г о

зонда п о з в о л я е т получить

 

р а з н о с т и

э т и х

о б р а т -

чых

величин

( о б р а т н ы х

групповых скоростей

в

м е т о д е

и з м е н е н и я

ч а с ­

т о т ы и обратных фазовых скоростей

в м е т о д е

п е р е м е щ е н и я ) .

 

 

 

Комбинируя и з м е р е н и я при помощи

ф а з о в о г о

зонда

и р а д и о д а л ь ­

номера

или п е р е м е щ а ю щ е г о с я и н т е р ф е р о м е т р а , м о ж н о

и

при

наличии

дисперсии

получить по отдельности

величины

 

ѵ

 

и

 

.

 

 

 

 

 

 

С и с т е м а т и ч е с к и е

э к с п е р и м е н т ы ,

проводившиеся в

р а з л и ч н ы х

к л и ­

м а т и ч е с к и х

условиях,

над различной

м е с т н о с т ь ю

(холмы

и

равнина,

г о р ы , пресная

и

м о р с к а я

в о д а )

и в

разлігчное

в р е м я

г о д а ,

показали,

что

п о с т о я н с т в о

"оптического п у т и "

с о х р а н я е т с я

с т о ч н о с т ь ю

 

 

3 '

Ю -

4 т

4

' 1 0 _ 6 в з а в и с и м о с т и от

ч а с т о т ы

 

радиоволн

и

условий

э к с п е р и м е н т а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опубликованные

в 1 9 3 4

г . данные

Д е к о

и

 

Галля

*

были

п о л у ч е ­

ны при помощи а п п а р а т у р ы с чувствительностью 1 на 3

 

порядка

м е н ь ­

шей и относились не к фазовой,

а к

групповой

 

с к о р о с т и .

 

 

 

 

 

 

П е р в ы е и з м е р е н и я ,

проведенные

осенью

1 9 3 4 г . в районе

П я т и ­

г о р с к а

( С е в . К а в к а з )

на

шести

б а з а х

длиной

от 1 0 4 2 4

до 27 8 9 4 м ,

содержали

погрешности

в

т р е т ь е м з н а к е ,

обусловленные

н е с о в е р ш е н ­

с т в о м а п п а р а т у р ы ( о т с у т с т в и е м т е р м о с т а б и л и з а ц и и к в а р ц е в ы х р е з о ­ н а т о р о в ) .

И з м е р е н и я , проведенные при помощи

радиодальномера в м а е

1 9 3 5 г . над поверхностью м о р я в районе

О д е с с ы , дали з н а ч е н и е

ѵ = 299 500 ± 800 к м / с .

И з м е р е н и я , проводившиеся т а м же при помощи п е р е м е щ а ю щ е г о с я интерферометра, дали

V = 299 900 ± 500 к м / с .

* Decaux В.. Galles J.В., C R . , 198, 2239 (1934).

192

 

 

 

 

 

 

 

 

Дополнение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная погрешность п р о и с т е к а л а

и з

ошибок

г е о д е з и ч е с к о г о

 

и з м е р е ­

ния

б а з ы . О т м е т и м ,

что

наиболее

достоверной

величиной

в т о

в р е м я

с ч и т а л о с ь з н а ч е н и е

"

=2 9 9

7 4 0

к м / с ,

полученное

М а й к е л ь с о н о м .

 

На основе а н а л и з а многочисленных измерений фазовой

с т р у к т у р ы

поля

радиоволн

и скорости

их

распространения,

проведенных

под

р у ­

к о в о д с т в о м М а н д е л ь ш т а м а

и Папалекси,

было

 

получено

 

с л е д у ю ­

щее

среднее

 

з н а ч е н и е

этой

скорости:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

-

299 700

к м / с,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

опубликованное

с большим

опозданием

* .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У к а з а н н ы е

р е з у л ь т а т ы

з а н и м а ю т достойное

м е с т о

 

в

довоенных

определениях

скорости

распространения

э л е к т р о м а г н и т н ы х

волн .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С в е т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

началу

работ

A . A . Л е б е д е в а ,

л о м и м о

к л а с с и ч е с к и х

и с с л е д о в а ­

ний, включающих и з м е р е н и я

М а й к е л ь с о н а ,

были

и з в е с т н ы

р а б о т а

К а -

ролюса и М и т т е л ь ш т а д т а

* * и

р а б о т ы

М и т т е л ь ш т а д т а

 

1 9 2

9

г . ,

г д е

в п е р в ы е при измерении скорости

с в е т а

оптико - механический

з а т в о р

был

з а м е н е н э л е к т р о о п т и ч е с к и м

(ячейка

К е р р а ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С у щ е с т в е н н о е идейное

влияние

на

р а з р а б о т к у

оптических

 

д а л ь н о ­

м е р о в ,

в т о м

ч и с л е

и с и с т е м

для

и з м е р е н и я

значения

 

с , о к а з а л

п р и н ­

цип

н е к о г е р е н т н о г о

ф а з о в о г о дальномера

М а н д е л ь ш т а м а

и

Папалекси,

упомянутый

выше .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первый

оптический

фазовый дальномер Л е б е д е в а

и

сотрудников

( 1 9 3 6

г . )

р а б о т а л

следующим

о б р а з о м .

С в е т от

л а м п ы

накаливания

проходил с к в о з ь

интерференционный

м о д у л я т о р

и

объектив

к п р и з м е н -

ному

о т р а ж а т е л ю , установленному

в

конце базовой

линии.

О т р а ж е н ­

ный

с в е т в о з в р а щ а л с я

ч е р е з второй

объектив

и

второй

м о д у л я т о р в

г л а з

наблюдателя . М о д у л я т о р ы

питались

от общего

источника .

Ф а з а

в т о р о г о м о д у л я т о р а

м о г л а

и з м е н я т ь с я

в

пределах

3 6 0 °

о т н о с и т е л ь ­

но фазы первого м о д у л я т о р а . При изменении длины

б а з ы

 

с в е т о в о й

поток,

попадавший в

г л а з наблюдателя,

и з м е н я л с я

по

 

г а р м о н и ч е с к о м у

з а к о н у . При неизменном

расстоянии

фаза

напряжения

на

в т о р о м

м о ­

д у л я т о р е р е г у л и р о в а л а с ь

т а к ,

чтобы

световой

поток,

попадающий

в

г л а з ,

был минимален .

При

э т о м длина

б а з ы

D

и с к о р о с т ь

с в е т а

ѵ

с в я з а н ы соотношением

у ф 2f 360

* Мандельштам Л., Папалекси И., Изв. АН СССР, сер . физ., 7, №5, 145

** Carolus A., MUtelsiaedi О., Phys. Z., 29, 698 (1928).

 

 

Об изменении

скорости электромагнитных волн

в

СССР

 

 

1 9 3

г д е

Z -

ц е л о е

число,

ф

- измеренный

фазовый

у г о л

м е ж д у

н а п р я ­

жениями,

питающими

оба

м о д у л я т о р а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В приборе были применены оригинальные

интерференционные

м о ­

дуляторы,

предложенные

Л е б е д е в ы м . Каждый

и з

них

п р е д с т а в л я л

с о ­

бой

двухлучевой

интерферометр М а й к е л ь с о н а ,

одно

и з

з е р к а л

к о т о р о ­

г о

выполнено и з п ь е з о к в а р ц а

*.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П е р в а я

м о д е л ь

позволила

и з м е р я т ь

дистанции

до

3,5

к м

с

п о ­

г р е ш н о с т ь ю

 

до

2 м .

Дл я

и з м е р е н и я скорости

с в е т а

 

э т о г о

было

н е ­

д о с т а т о ч н о .

 

Однако

м о д е л ь послужила основой

дальнейших

р а з р а б о т о к ,

приведших

к

созданию целого

с е м е й с т в а

оптических

д а л ь н о м е р о в

в ы ­

сокой т о ч н о с т и .

О г р а н и ч е н н о с т ь м е с т а не п о з в о л я е т

з д е с ь приводить

характеристики

и о б с у ж д а т ь

особенности

э т и х

приборов .

 

 

 

 

 

В з а к л ю ч е н и е с л е д у е т у п о м я н у т ь об и з м е р е н и и с к о р о с т и с в е т а ,

проведенном

в С С С Р

на

шести б а з и с а х

при

помощи

г е о д и м е т р о в

 

NASM-2А. П Р И э т о м

было

получено з н а ч е н и е

2 9 9

7 9 2 , 5 І ' 0 , 1

к м / с ,

достигающее

уровня

лучших р е з у л ь т а т о в

т о г о

времени **

 

 

 

 

^Лебедев

A.A.,

Балашов В.В., Вафиади В.Г., ДАН СССР, 108, 45Я (1956).

Лазапов

U.E.,

Геодезия и картография, А- 2, 8 (1959).

 

 

 

 

 

О г л а в л е н и е

 

Предисловие р е д а к т о р а перевода

 

 

5

Предисловие

к р у с с к о м у изданию

 

 

7

В в е д е н и е

 

 

 

 

 

 

 

8

Глава

1 .

П е р в ы е и з м е р е н и я

 

 

 

 

10

 

 

1 .

Р ё м е р

 

 

 

 

 

10

 

 

2 .

Б радлей

 

 

 

 

 

11

 

 

3 .

Физо

 

 

 

 

 

12

 

 

4 .

Фуко

 

 

 

 

 

13

 

 

5 .

Д р у г и е

оптические

и з м е р е н и я ,

 

 

 

 

проведенные до

1 9 0 0

г

 

]4

 

 

6 .

Э л е к т р и ч е с к и е м е т о д ы

измерений

15

 

 

7 .

С в о д к а р е з у л ь т а т о в

 

 

1С)

Глава

2 .

Природа с в е т а

 

 

 

 

22

 

 

1 .

Корпускулярная

и волновая теории

22

 

 

2 .

Волновая т е о р и я

в

оптике

 

23

 

 

3 .

Э л е к т р о м а г н и т н а я

теория

с в е т а

25

 

 

4 .

О п ы т ы Герца

 

 

 

 

28

 

 

5 .

Дифракция с в е т а

 

 

 

 

28

 

 

6 .

Природа

с в е т а

 

 

 

 

29

Глава

3,

С т а н д а р т ы

и т о ч н о с т ь

измерений

81

 

 

1 .

Эталон

длины

 

 

 

 

31

 

 

2 .

Эталон

времени

 

 

 

 

33

 

 

3 .

Применение э т а л о н о в

 

 

35

 

 

4 . Т о ч н о с т ь э к с п е р и м е н т а

 

 

35

 

 

5 .

С и с т е м а т и ч е с к и е

ошибки

 

3(і

 

 

6 .

П о к а з а т е л ь преломления в о з д у х а

37

 

 

7 . П р е д с т а в л е н и е р е з у л ь т а т о в

41

Глава

4 .

О п т и ч е с к и е

м е т о д ы

( 1 9 0 8 - 1 9 4 0 г г . )

44

 

 

1 . И з м е р е н и я М а й к е л ь с о н а в 1 9 2 4 - 1 9 2 6 г г

45

 

 

2 .

М а й к е л ь с о н , Пи з и

Пирсон

/ 6 8 /

47

 

 

3 .

Каролюс

и М и т т е л ь ш т а д т

/ 5 7 /

48

 

 

4 .

Андерсон / 1 , 2 /

 

 

 

 

51

 

 

5 .

Хюттель

/ 5 3 /

 

 

 

 

54

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

195

Глава

5 .

Э л е к т р и ч е с к и е

м е т о д ы

( 1 9 0 0 - 1 9 4 0

г г . )

 

5fi

 

 

1 .

Р о з а

и Дорси

/ 8 0 /

 

 

 

 

 

56

 

 

2 . М е р с ь е / 6 3 /

 

 

 

 

 

 

 

 

61

 

 

3 . О б з о р

данных,

полученных

 

 

 

 

 

 

 

 

в период 1 9 0 5 - 1 9 4 0 г г

 

 

 

 

 

66

Глава

6 .

И з м е р е н и я при помогли

объемных

р е з о н а т о р о в

 

68

 

 

1 .

Т е о р и я объемных

р е з о н а т о р о в

 

 

 

 

69

 

 

2 .

Ч а с т о т ы объемных

 

р е з о н а т о р о в

 

 

 

70

 

 

3 .

Д о б р о т н о с т ь

объемных р е з о н а т о р о в

 

73

 

 

4 .

Влияние п о т е р ь

в

с т е н к а х р е з о н а т о р а

 

 

 

 

 

на ег о ч а с т о т у

 

 

 

 

 

 

 

 

73

 

 

5 . Э с с е н и Г о р д о н - С м и т / 3 4 /

 

 

 

 

74

 

 

 

5 . 1 . Объемный

р е з о н а т о р

 

 

 

 

 

75

 

 

 

5 . 2 . Процедура измерений

 

 

 

 

 

76

 

 

 

5 . 3 . Определение

р а з м е р о в р е з о н а т о р а

 

77

 

 

 

5 . 4 . Р е з у л ь т а т ы

 

 

 

 

 

 

 

78

 

 

6 . Э с с е н / 3 2 /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

82

 

 

 

6 . 1 . Объемный

р е з о н а т о р

 

 

 

 

 

84

 

 

 

6 . 2 . И з м е р е н и е

резонансной

ч а с т о т ы

 

 

 

 

 

 

и добротности

Q

 

 

 

 

 

86

 

 

 

6 . 3 . П р о ц е с с и з м е р е н и я

 

 

 

 

 

87

 

 

 

6 . 4 . Р е з у л ь т а т ы

 

 

 

 

 

 

 

88

 

 

7 .

Ганзен и Б о л

 

 

 

 

 

 

 

 

92

 

 

8 .

И з м е р е н и я

с

помощью объемного

р е з о н а т о р а ,

 

 

 

 

предложенные З а х а р и а с о м и Харрисоном

 

94

Глава

7 .

Радиолокационный,

спектроскопический

 

 

 

 

и

модуляционный

м е т о д ы

 

 

 

 

 

95

 

 

1 .

Аслаксон / 3 ,

4 /

 

 

 

 

 

 

 

95

 

 

2 .

И с с л е д о в а н и я

во Флориде

( 1 9 5 1

г . )

 

97

 

 

3 .

Д р у г и е радиолокационные

и з м е р е н и я

 

98

 

 

4 .

С п е к т р о с к о п и ч е с к и е

м е т о д ы

 

 

 

 

j00

 

 

5 .

М е т о д к в а р ц е в о г о

м о д у л я т о р а

 

 

 

 

105

Глава 8 . Микроволновые и

радиоинтерферометрические

 

 

 

 

м е т о д ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

107

 

 

1 .

В в е д е н и е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

]07

 

 

2 .

И з м е р е н и я

Фрума

( 1 9 5 2

г . )

 

 

 

 

(OR

 

 

3 .

И з м е р е н и я

Фрума

( 1 9 5 8

г . )

 

 

 

 

ц д

 

 

4 .

Р а д и о ч а с т о т н ы й

интерферометр

Флормана

 

138

 

 

5 . Микроволновый

интерферометр

Симкина и др . . . .

139

Глава

9 . М е т о д ы ,

использующие

модулированные

 

 

 

 

с в е т о в ы е

лучи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

141

 

 

1 .

В в е д е н и е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

141

 

 

2 .

Г е о д и м е т р Б е р г ш т р а н д а

 

 

 

 

 

]42

 

 

3 .

Р е з у л ь т а т ы г е о д и м е т р и ч е с к и х

 

измерений с

. . . .

147

 

 

4 .

У л ь т р а з в у к о в о й

м о д у л я т о р с в е т а

 

 

(52

к-7 52 0 Ь

196

 

 

 

 

Оглавление

 

 

Глава

1 0 .

Т е л л у р о м е т р

 

 

 

 

156

 

 

1 . В в е д е н и е

 

 

 

 

156

 

 

2 .

М е т о д и з м е р е н и я

 

 

157

 

 

3 .

И з м е р е н и я

с к о р о с т и

 

160

Глава

1 1 .

О б с у ж д е н и е р е з у л ь т а т о в

 

164

Глава

1 2 .

А н а л и з новых

м е т о д о в

 

 

169

 

 

1 .

М е к о м е т р

III

НФЛ

 

 

169

 

 

2 .

М е т о д , основанный

на

использовании

 

 

 

г а м м а - л у ч е й

 

 

 

174

 

 

3 .

М е т о д л а з е р н ы х биений

 

176

 

 

4 .

Генератор

с в е т о в ы х

и м п у л ь с о в с

п о в т о р н ы м

 

 

 

циклом

 

 

 

 

177

 

 

5 .

С у б м и л л и м е т р о в ы й

и н т е р ф е р о м е т р

179

Л и т е р а т у р а

 

 

 

 

 

 

180

 

 

Дополнительная

л и т е р а т у р а

182

Дополнение .

Об и з м е р е н и и

с к о р о с т и

э л е к т р о м а г н и т н ы х

 

 

 

волн и их применении для и з м е р е н и я

 

 

 

р а с с т о я н и й

в С С С Р

 

 

183

 

 

Р а д и о в о л н ы

 

 

 

 

183

 

 

С в е т

 

 

 

 

192

К. Фрум, Л. Эссен

СКОРОСТЬ СВЕТА 11 РАДИОВОЛН

Редактор Э.А. Медутевская Художник В.А. Медников

Художественный редактор U.A. 'Лаврова Технический редактор H.H. Борисова

 

Сдано в набор 2 / I I I

1973

г.

 

 

 

Подписано к печати 3/ѴН

1973

г.

 

 

Бумага офс. № 1 60x90

1/ 16= 6,13

бум. л.

 

усл. печ. л.

12,25

 

 

 

 

 

 

Уч.-изд. л. 11,07 Изд. №27/6437

 

 

 

Цена 1 р . 11 к. Зак.

Щ{

 

 

 

 

 

ИЗДАТЕЛЬСТВО "МИР"

 

 

 

 

Москва, 1-й Рижский пер., 2

 

 

Тульская т и п о г р а ф и я

« С о ю з п о л и г р а ф п р о м а »

при

Г о с у д а р с т в е н н о м комитете С о в е і а

Министров

СССР

по

д е л а м издательств, п о л и г р а ф и и

и книжной

горгооли,

г.

Тула, проспект им.

В. И Ленина,

109