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
переменным магнитным полем, эти поля неотделимы друг от друга и поляризованы взаимно перпендикулярно. Эти колебания распространяются в пространстве с определенной скоростью и образуют поперечную электромагнитную волну, электрические и магнитные колебания в каждой точке происходят перпендикулярно направлению распространения волны.
Максвелл сформулировал систему уравнений, наиболее важным их следствием оказалась возможность существования электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Отсюда Максвелл заключил, что свет представляет собой электромагнитные волны.
Электромагнитная теория света на основе заключений Максвелла оказалась способной объяснить многие явления, связанные с распространением света, но она не смогла описать процессы излучения и поглощения, связанные с взаимодействием вещества и поля. Немецким физиком Йозефом Фраунгофером( 1787-1826) в 1814 г. были открыты и описаны темные линии в солнечном спектре, а их интерпретация как линий поглощения была дана в 1861 г. Робертом Бунзеном (1811-1899) и Густавом Кирхгофом (1824-1887).
Солнечный свет, обладающий непрерывным спектром, проходя через более холодные газы солнечной атмосферы, поглощается ими именно на тех длинах волн, которые излучают сами газы. Это открытие положило начало спектральному анализу в основе которого лежит утверждение, что все газообразные химические элементы обладают характерным линейчатым спектром. Изучение этих спектров было и остается главной задачей физических исследований. Но вопрос об излучении и поглощении света атомами относится не к одной только оптике, в него входит механика самого атома, а спектральные закономерности раскрывают не столько природу света, сколько структуру излучающих частиц. Таким образом, спектроскопия из части оптики постепенно превратилась в самостоятельную дисциплину, дающую экспериментальное обоснование атомной и молекулярной физике.
4.1.4. Давление света
В 1884 г. Генрих Герц (1857-1894), бывший ученик и ассистент Гельмгольца, приступил к изучению теории Максвелла. Одной из целей исследований была проверка возможности получения электромагнитных волн и их интерпретации на основе теории Максвелла. Герцу удалось показать, что электрический разряд вызывает в пространстве волны, состоящие из двух колебаний - электрического и магнитного, поляризованных перпендикулярно друг другу. Он установил также отражение и преломление этих волн, показав, что все результаты этих опытов полностью объяснимы теорией Максвелла.
По пути, открытому Герцем, устремились многие экспериментаторы. Итальянскому физику Аугусто Риги (1850-1920) удалось создать генератор, возбуждающий волны длиной в 10,6 см, создать аналоги оптических приборов и воспроизвести основные оптические явления. В 1897 г. вышла его книга «Оптика электрических колебаний», одно лишь название которой выражает содержание целой эпохи в истории физики.
