прямыми измерениями францусским физиком А.И.Л.Физо (1819-1896).
Вместе с Арого Френель исследовал интерференцию поляризованных лучей света и в 1816 г. обнаружил, что лучи, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях, никогда не интерферируют. Этот факт нельзя было согласовать с общепринятым тогда предположением о продольности световых волн. Юнг, узнавший об этом открытии от Арого, нашел в 1817 г. разгадку возникшего противоречия, предположив, что световые колебания поперечны.
Френель, сразу же оценив всю важность такого предположения, попытался подтвердить его, исходя из более надежной динамической основы, и вывел из нее много следствий. Поскольку в жидкости могут существовать только продольные волны, то Френель решил, что эфир должен вести себя как твердое тело. Выяснение поведения света в кристаллах привело к представлениям о природе электромагнитных волн как о поперечных колебаниях эфира, и это позволило ему вывести ряд законов, носящих теперь его имя.
К этому времени выяснилось, что корпускулярная теория, объяснявшая преломление как притяжение световых частиц на границах двух сред оптически более плотной средой, дает следствие: скорость света в более плотной среде больше. Волновая теория, согласно Гюйгенсу, дает меньшую скорость в оптически более плотной среде. Непосредственное измерение скорости света в воздухе и в воде полностью подтвердило вывод волновой теории.
Последующие теоретические изыскания в оптике были связаны с поисками свойств эфира, в котором распространяется свет. Однако все эти теории оказались несовместимыми с законами механики. Несмотря на это, теория упругого эфира доминировала в течение длительного времени, и многие выдающиеся физики XIX
в. внесли свой вклад в ее развитие. Кроме уже отмеченных ученых необходимо упомянуть Вильяма Томсона (лорд Кельвин, 1824—1908), Карла Неймана (1832-1925), Джона Вильяма Стрэтта (лорд Рэлей, 1841-1919) и Густава Кирхгофа (1824-1887). За это время были решены многие оптические проблемы, однако объяснение основ оптики оставалось неудовлетворительным.
4.1.2. Измерение скорости света
Скорость распространения света интересовала естествоиспытателей с начала зарождения оптики. Одним из первых пытался измерить скорость света Галилей. Он предложил эксперимент для решения спора о том, конечна или бесконечна скорость света. Два экспериментатора, вооруженные фонарями, должны были встать на некотором расстоянии друг от друга и, согласно предварительной дого^ воренности, первый открывает свой фонарь как только заметит свет открытого фонаря второго. Сигнал первого экспериментатора вернется к нему через удвоенное время распространения света от одного наблюдателя ко второму.
Этот опыт не мог получиться из-за чрезвычайно большой скорости света. Но за Галилеем остается заслуга первой постановки этой проблемы.
Первый удачный опыт по определению скорости света провел датский астроном Оле Рёмер (1644-1710). В 1675 г. по изменению промежутков времени между
затмениями спутников Юпитера он определил скорость распространения света с погрешностью порядка 30%. В 1728 г. то же проделал английский астроном Дж.Брадлей (1693-1762), исходя из своих наблюдений аберрации света звезд.
На Земле скорость света первым измерил по времени прохождения светом точно известного расстояния (базы) францусский физик А.И.Л.Физо (1819-1896). В 1849 г. он провел эксперимент на базе в 8,6 км, пропуская пучок света через прерыватель в виде быстро вращающегося зубчатого диска. Скорость вращения подбиралась таким образом, чтобы свет не достигал наблюдателя, попадая в промежуток между зубцами. По известным скоростям вращения диска определялось время прохождения светом базы. Физо получил с = 315000 км/с. Погрешность измерения составляла не более 5% (рис. 4.1).
В 1862 г. Ж.Фуко реализовал высказанную в 1838 г. идею Д.Арого, применив вместо зубчатого диска быстровращающееся (512 об/с) зеркало. Отражаясь от зеркала, пучок света направлялся на базу и по возвращении вновь попадал на то же зеркало, успевшее повернуться на некоторый малый угол. При базе всего в 20 м Фуко нашел, что скорость света равна 298000 ± 500 км/с. Погрешность здесь составила всего 0,17%
(рис. 4.2).
Схемы и основные идеи опытов Физо и Фуко были в дальнейшем использованы многими учеными. Наибольшего развития метод Фуко достиг в работах Май-кельсона 1879, 1902 и 1926 гг. Полученное им значение скорости
Рис. 4.1. Определение скорости света методом зубчатого колеса. S -источник света; W - вращающееся зубчатое колесо с изменяемой скоростью вращения; N - полупрозрачное зеркало; MN - измеренная база; Е - окуляр.
Рис. 4.2. Определение скорости света методом вращающегося зеркала. S - источник света; R - быстровращающееся зеркало; С - неподвижное вогнутое зеркало; М - полупрозрачное зеркало; L - объектив; Е - окуляр; RC - база. Скорость света устанавливают, измеряя смещение SS.
