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.
света с = 299796 ± 4 км/с имело погрешность всего в 0,0013%, что было тогда самым точным и вошло в интернациональные таблицы физических величин.
В современных измерениях скорости света используется модернизированный метод Физо с заменой зубчатого колеса на электронно-оптический модулятор света. Полученная скорость света с = 299792,5 ±0,15 км/с имеет относительную погрешность не более 0,00005%. Поскольку такая погрешность не гарантируется, в 1957 г. решением XII Генеральной ассамблеи Международного союза по радиосвязи принято считать скорость распространения света в вакууме равной с = 299792 ± 0,4 км/с. Такая неопределенность в скорости света связана с изменением внешних условий в различные моменты измерения и в различных географических условиях.
Знание точной величины скорости света имеет большое практическое значение в связи с определением расстояний локационным путем в геодезии, дально-метрии, системах слежения за искусственными спутниками Земли и т.п.
4.1.3. Оптика как часть учения об электромагнетизме
В это же время независимо от оптических работ проводились исследования по электричеству и магнетизму. Майклу Фарадею в 1834 и 1838 гг. удалось обнаружить новое явление. Параллелепипед из тяжелого стекла (фингласа) был помещен между полюсами электромагнита, и через него пропускался поляризованный луч света параллельно силовым линиям магнитного поля. При возбуждении электромагнита плоскость поляризации света поворачивалась. На этом основании Фарадей сделал заключение, что свет имеет магнитную составляющую.
Джеймс Клерк Максвелл сумел подытожить все имевшиеся знания в этой области, опираясь на представления об эфире- как о среде, передающей возмущение от одного тела к другому механическим действием. Он писал:
«Мы можем получить численное значение некоторых свойств среды, таких, как скорость, с которой возмущение распространяется через нее, которая может быть вычислена из электромагнитных опытов, а также наблюдена непосредственно в случае света. Если бы было найдено, что скорость распространения электромагнитных возмущений такова же, что скорость света, не только в воздухе, но и в других прозрачных средах, мы получили бы серьезное основание для того, чтобы считать свет электромагнитным явлением, и тогда сочетание оптической и электромагнитной очевидности даст нам такое же доказательство реальности среды, какое мы получаем в случае других форм материи на основании совокупности свидетельств наших органов чувств».
Таким образом, Максвелл придавал значение совпадению скоростей распространения электромагнитных волн и света не только как доказательству того, что свет имеет электромагнитную природу, но и как доказательству наличия в пространстве среды, передающей возмущение в виде электромагнитных волн или света.
Затем Максвелл изучает более детально свойства электромагнитных возмущений и приходит к выводам, сегодня уже хорошо известным: колеблющийся электрический заряд создает переменное электрическое поле, неразрывно связанное с
