малыкин майкельсон саньяк

    В соответствии с эмиссионной теорией Дж.Дж. Томсона (1856-1940) [ ] и О.М. Стюарта (1869-1944, о нём [ ]) [ ], если источник света движется, а зеркало неподвижно, скорость отражённого луча света должна составлять с'= с + v, а если источник неподвижен, а зеркало движется навстречу источнику, то с'= с + 2v (где в данном случае v скорость зеркала). Таким образом, в рамках [ , ] фотон ведёт себя подобно мячику, отскочившему от движущейся стенки.

    В частности, в соответствии с баллистической гипотезой Ритца [ ] если источник света движется, то скорость отражённого (при нормальном падении) луча света равна скорости света, испущенного фиктивным источником, расположенным за зеркалом и движущимся в том же направлении и с той же скоростью, что и первичный источник, т.е. с'= с v. Движение зеркала в соответствии с [ ] никоим образом не влияет на скорость отражённого луча света . Следовательно, согласно [ ], релятивистский эффект Допплера должен совпадать с классическим эффектом Допплера.

    В период 1910 1913 гг. был опубликован ряд работ [ ], в которых также обсуждалась возможность зависимости скорости света от скорости источника излучения и возможности экспериментальной проверки этих предположений. В частности, рассматривались различные варианты эмиссионных теорий света [ , ]. Как показано в [ , ], все эти варианты совпадают с баллистической гипотезой Ритца в утверждении о векторном сложении скорости света со скоростью источника излучения (т.е. в направлении движения источника свет должен иметь скорость с'= с + v), но существенно различаются в вопросе о скорости света, отражённого от зеркала, и соответственно в вопросе о величине эффекта Допплера для отражённого луча.

где v угол между направлением скорости источника излучения и направлением распространения света, испущенного источником, относительно самого источника. Отметим, что баллистическая гипотеза Ритца [ ] предполагает отсутствие так называемого "светоносного эфира".

                       (1)

    Вскоре после создания СТО в 1908 г. В. Ритц (1879 1909, о нём [ ]) разработал довольно совершенную эмиссионную теорию света так называемую баллистическую гипотезу Ритца [ ] , которая была направлена не только против СТО, но и главным образом против электродинамики Максвелла. В частности, работы [ , ] объясняли результаты экспериментов Майкельсона Морли [ ], поскольку в ходе этих экспериментов источник излучения всегда находился в одной инерциальной системе отсчёта (ИСО) с интерферометром Майкельсона и, следовательно, скорость света в интерферометре независимо от того, в какой ИСО он находился, всегда составляла с скорость света в вакууме. В общем случае в соответствии с гипотезой Ритца [ ] с'= с + v, где с вектор скорости света в вакууме относительно источника, v вектор скорости источника излучения и с' вектор результирующей скорости света. Иными словами, абсолютная величина с' составляет

    Первые эмиссионные теории света, к числу которых относится и баллистическая гипотеза Ритца, возникли ещё в XVII веке [ , ] и стали общепринятыми после создания в XVIII веке И. Ньютоном (1643 1727) корпускулярной теории света [ ]. Волновая теория света, которой придерживались Р. Гук (1635 1703) [ ] и X. Гюйгенс (1629 1695) [ ], не получила в то время широкого признания в связи с высоким авторитетом Ньютона. Однако в самом конце XVIII начале XIX веков в связи с разработкой Т. Юнгом (1773-1829) и О. Френелем (1788-1827) волновой теории света [ ] эмиссионная теория, которая с большими натяжками объясняла явления дифракции и интерференции света, испытала глубокий кризис. Тем не менее у неё имелось ещё немало сторонников. Эксперименты Ф.Д. Араго (1786 1853) [ ] (проведённые и доложенные в Академии наук Франции в 1810 г., но опубликованные им только спустя сорок три года), показавшие, что коэффициент преломления призмы не зависит от скорости источника излучения (различных звёзд и планет Арктура, Альдебарана, Антареса, Ригель, a Змеи, a Кита, b и d Льва, a Ориона, Сириуса, Луны и др.) убедили далеко не всех .

2.1. Эмиссионные теории света

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ЭМИССИОННЫЕ ТЕОРИИ СВЕТА И ИХ ОПРОВЕРЖЕНИЯ

    Данная работа преследует ещё одну цель рассмотреть различные эксперименты и результаты обработки астрономических наблюдений, посвящённых проверке баллистической гипотезы Ритца и других, близких к ней эмиссионных теорий, а также кратко осветить дискуссию по данному вопросу, которая началась сто лет назад и продолжается по сей день. Будет также рассмотрен ряд других физических явлений, опровергающих баллистическую гипотезу Ритца.

    Цель настоящей работы показать, что факт существования эффекта Саньяка [ ] (см. также [ , ]) опровергает баллистическую гипотезу Ритца [ , ], в рамках которой этот эффект не должен иметь места. Напомним, что эффект Саньяка [ ] заключается в том, что на выходе вращающегося кольцевого интерферометра возникает разность фаз встречных волн, которая пропорциональна угловой скорости вращения и площади интерферометра [ , ]. Как показано в [ , ], эффект Саньяка является эффектом СТО. Эффект Саньяка уже давно нашёл практическое применение. На его основе функционируют датчики угловой скорости вращения: лазерные [ ] и волоконно-оптические [ ] гироскопы.

    Первое утверждение второго постулата СТО и возможности его экспериментальной проверки были подробно рассмотрены нами в [ ]. Ниже рассмотрим вопросы, связанные со вторым утверждением второго постулата СТО. Это, в первую очередь, критический анализ так называемой баллистической гипотезы Ритца [ , ], утверждающей, что скорость света складывается со скоростью источника излучения. Несмотря на то, что в последние 70 80 лет подавляющее большинство исследователей не сомневается в справедливости СТО, у баллистической гипотезы Ритца имеются сторонники. Так было и в первой половине прошлого века [ ], так есть и в настоящее время [ ], вследствие чего баллистическая гипотеза нуждается в серьёзном критическом рассмотрении.

    Здесь и далее речь идёт о физической скорости света в вакууме, которая может быть измерена .

    2) скорость света не зависит от скорости источника излучения.

    1) скорость света постоянна для произвольного направления распространения;

    Постоянство скорости света является вторым постулатом специальной теории относительности (СТО) [ ]. Вот как сформулировал второй постулат СТО А. Эйнштейн в свой основополагающей работе [ ] "...свет в пустоте всегда распространяется с определённой скоростью V, не зависящей от состояния движения излучающего тела". Таким образом, второй постулат СТО фактически содержит два утверждения,

    Показано, что баллистическая гипотеза Ритца, основанная на предположении о векторном сложении скорости света со скоростью источника излучения, находится в противоречии с фактом существования эффекта Саньяка. На частном примере трёхзеркального кольцевого интерферометра показано, что применение баллистической гипотезы Ритца приводит к явной расчётной ошибке возникновению разности времён распространения встречных волн при отсутствии вращения. Проведён обзор экспериментов, а также результатов обработки астрономических наблюдений и дискуссий, посвящённых проверке баллистической гипотезы Ритца. Рассмотрен ряд других физических явлений, опровергающих баллистическую гипотезу Ритца.

Поступила в редакцию 09.03.2010 г.

Г. Б. МалыкинЭФФЕКТ САНЬЯКА И БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА РИТЦА (ОБЗОР)(напечатано в журнале "Оптика и спектроскопия", 2010, том 109, 6, с. 1018-1034)Институт прикладной физики РАН, 603950 Нижний Новгород, РоссияE-mail: malykin@ufp.appl.sci-nnov.ru

Малыкин Г.Б. "Эффект Саньяка и баллистическая гипотеза Ритца" (статья из "Оптики и спектроскопии")