Д

Интерферометрические опыты Хука и Физо

ля разрешения вопроса об увлечении эфира был поставлен целый ряд экспериментов. Одним из них был интерферометрический опыт Хука (1868 г.). Свет от источника Q направлялся на полупрозрачное зеркало P, наклоненное под углом 45 к направлению луча (рис.30). Зеркало разделяло луч на две части. Отраженный луч 1 падал последовательно на зеркала S₁, S₂, S₃ и затем от зеркала P отражался в спектроскопический прибор F. Преломленный луч 2 повторял тот же путь в противоположном направлении и интерферировал с лучом 1 в плоскости изображения. Установка ориентировалась относительно скорости движения Земли так, как показано на рис. 30. В плоскости изображения возникала интерференционная картина. Затем между зеркалами S₁ и S₂ помещалась трубка, наполненная водой. Скорость света в неподвижной относительно эфира воде равна , где n – показатель преломления воды. Допустим, что в соответствии с гипотезой Френеля вода увлекает эфир лишь частично, с некоторым коэффициентом увлечения , т.е. эфир приобретает скорость в направлении движения воды, равную . Вся установка вместе с Землей движется налево со скоростью . Между зеркалами S₃ и P эфир предполагался неподвижным относительно абсолютного пространства. Скорость эфира относительно у

становки между зеркалами S₁ и S₂ равна и направлена направо, а между зеркалами S₃ и P равна v и направлена также направо. Луч 1 между зеркалами S₁ и S₂ имеет скорость относительно увлекаемого водой эфира, относительно же установки его скорость составляет . Скорость того же луча между зеркалами S₃ и P относительно эфира есть c, а о

Рис.30. Интерферометрический опыт Хука

тносительно установки равна . Таким образом, время, требующееся лучу 1 для прохождения указанных двух отрезков, равно

. (13.1)

Аналогично показывается, что время, затрачиваемое лучом 2 на прохождение этих же двух отрезков, равно

. (13.2)

Эксперимент показал, что при наличии трубки с водой между зеркалами S₁ и S₂ интерференционная картина не смещается даже в самой малой степени по сравнению со случаем отсутствия между ними прозрачных тел. Из этого факта следовало равенство времен , откуда после несложных преобразований получалась формула для коэффициента увлечения

, (13.3)

установленная ранее Френелем.

Подобный эксперимент был проведен Физо в 1851 году. Использованный им прибор был аналогичен установке Хука за тем исключением, что оба пути S₁S₂ и S₃P в приборе Физо проходили через трубки с циркулирующей водой. Трубки располагались так, что один из лучей шел по течению воды, другой – против. Возникающая разность фаз приводила к смещению интерференционной картины по сравнению со случаем, когда вода в трубках покоилась. Однако наблюдавшееся смещение оказалось гораздо меньше того, которое соответствовало бы полному увлечению эфира. Точные измерения позволили обнаружить идеальное согласие с формулой Френеля (13.3).