Yorug'lik tezligini qo'llash usullari. Yorug'lik tezligini aniqlashning eksperimental usullari - bet 6

|
Yorug'lik tezligini qo'llash usullari. Yorug'lik tezligini aniqlashning eksperimental usullari
|
bet | 6/12 | Sana | 18.05.2024 | Hajmi | 2,17 Mb. | | #241293 |
Yorug'lik tezligini aniqlashning eksperimental usullari. Yorug'lik tezligi qanday o'lchangan va uning haqiqiy qiymati qanday yorug'lik tezligini o'lchaydigan laboratoriya hisoboti. Yorug'lik tezligini birinchi marta daniyalik astronom Remer 1676 yilda aniqlagan.O'sha davrgacha olimlar o'rtasida ikki qarama-qarshi fikr mavjud edi. Ba'zilar yorug'lik tezligi cheksiz deb hisoblashgan. Boshqalar, garchi ular buni juda katta deb hisoblashsa ham, yakuniy. Romer ikkinchi fikrni tasdiqladi. U Yupiter yo'ldoshlarining tutilishi vaqtidagi tartibsizliklarni Yerning Quyosh atrofidagi orbitasi diametridan yorug'lik o'tishi uchun zarur bo'lgan vaqt bilan to'g'ri bog'ladi. U birinchi bo'lib yorug'lik tarqalishining chekli tezligi haqida xulosa chiqardi va uning kattaligini aniqladi. Uning hisob-kitoblariga ko'ra, yorug'lik tezligi zamonaviy birliklarda 300870 km / s bo'lib chiqdi. (Ma'lumotlar kitobdan olingan: G. Lipson. Fizikadagi buyuk tajribalar). Fizeau usuli
1849 yilda A. Fizo yorug'lik tezligini o'lchash uchun laboratoriya tajribasini o'rnatdi. Manba 5 yorug'ligi to'xtatuvchi K (aylanuvchi g'ildirakning tishlari) orqali o'tdi va ko'zgu 3 dan aks ettirilib, yana tishli g'ildirakka qaytdi. Faraz qilaylik, tishli g'ildirakning tishi va uyasi bir xil kenglikka ega va g'ildirakdagi tirqish joyini qo'shni tish egallaydi. Keyin yorug'likni tish to'sib qo'yadi va okulyarda qorong'i bo'ladi. Bu yorug'likning oldinga va orqaga o'tish vaqti t=2L/c t2=T/(2N)=1/(2Nv) tirqishning yarmiga tishli aylanish vaqtiga teng bo'lishi sharti bilan yuzaga keladi. Bu erda L - tishli g'ildirakdan oynagacha bo'lgan masofa; T - tishli g'ildirakning aylanish davri; N - tishlar soni; v=1/T – aylanish chastotasi. t1=t2 tengligidan yorug'lik tezligini ushbu usul bilan aniqlash uchun hisoblash formulasi kelib chiqadi:
c=4LNv
1849 yilda Fizeau aylanadigan deklanşör usulidan foydalangan holda yorug'lik tezligi c = 3,13-10**5 km / s qiymatini oldi, bu o'sha vaqtlar uchun umuman yomon emas edi. Keyinchalik, turli xil panjurlardan foydalanish yorug'lik tezligining qiymatini sezilarli darajada yaxshilash imkonini berdi. Shunday qilib, 1950 yilda yorug'lik tezligining qiymati (vakuumda) ga teng bo'ldi:
s = (299 793,1 ± 0,25) km/s.
Yorug'lik tezligini aniqlashga oid murakkab muammoning mohir yechimini 1676 yilda daniyalik astronom Olaf Romer topdi.Yupiter sun’iy yo‘ldoshlarining harakatini kuzatgan Olaf Romer, tutilish vaqtida sun’iy yo‘ldosh soya hududini davriy kechikish bilan tark etishini payqadi. Remer buni keyingi kuzatish vaqtida Yer o‘z orbitasining oldingi vaqtga qaraganda boshqa nuqtasida bo‘lishi va demak, u bilan Yupiter orasidagi masofa ham boshqacha bo‘lishi bilan izohladi. Bu masofani oshiradigan maksimal miqdor Yer orbitasining diametriga teng. Va Yer Yupiterdan eng uzoqda bo'lganda, sun'iy yo'ldosh soyani eng kechikish bilan tark etadi.
Bu maʼlumotlarni solishtirib, Ryomer shunday xulosaga keldi: sunʼiy yoʻldoshdan kelayotgan yorugʻlik Yer orbitasining diametriga teng masofani — 299106 ming km ni 1320 soniyada bosib oʻtadi. Bunday xulosa nafaqat yorug'likning tarqalish tezligi bir zumda bo'lishi mumkin emasligiga ishontiradi, balki tezlikning kattaligini aniqlashga imkon beradi; Buning uchun Yer orbitasining diametrini sun'iy yo'ldoshning kechikish vaqtiga bo'lish kerak. Roemerning hisob-kitoblariga ko'ra, yorug'likning tarqalish tezligi 215 000 km / sek ekanligi aniqlandi.
Keyinchalik, Yupiter sun'iy yo'ldoshlarining kechikish vaqtini kuzatishning yanada ilg'or usullari bu qiymatni aniqlashtirishga imkon berdi. Yorug'likning tarqalish tezligi, zamonaviy ma'lumotlarga ko'ra, 299 998,9 km / s ni tashkil qiladi. Amaliy hisob-kitoblar uchun yorug'likning vakuumdagi tezligi 300 000 km/sek deb qabul qilinadi. Yorug'lik tezligining ulkan kattaligi nafaqat Remerning zamondoshlarini hayratda qoldirdi, balki yorug'likning korpuskulyar nazariyasini inkor etish uchun bahona bo'ldi.Agar yorug'lik tanachalar oqimi bo'lsa, unda bunday harakat tezligida ularning energiyasi juda yuqori bo'lishi kerak. Tanaga tushganda tanachalarning ta'siri sezilishi kerak, ya'ni yorug'lik bosim o'tkazishi kerak!Roemerdan keyin yorug'lik tezligini Jeyms Bredli o'lchadi.Bir kuni Temza daryosini kesib o'tayotganda Bredli qayiq harakatlanayotganda shamol haqiqatdan ham boshqacha yo'nalishda esayotganini payqadi.
Bu kuzatish, ehtimol, unga qo'zg'almas yulduzlarning ko'rinadigan harakatini o'xshash hodisa bilan tushuntirishga asos berdi. aberatsiya Sveta.
Yulduzning yorug'ligi Yerga etib boradi, xuddi yomg'ir tomchilari harakatlanayotgan mashina oynalariga tushadi. Yorug'lik nurining harakati va yerning harakati qo'shiladi.
Shuning uchun, Yerning harakat tekisligiga perpendikulyar joylashgan yulduzdan keladigan yorug'lik teleskopga kirishi uchun u yulduzgacha bo'lgan masofaga emas, balki faqat tezlikka bog'liq bo'lgan ma'lum bir burchakka egilishi kerak. yorug'lik va Yerning tezligi (u o'sha paytda ma'lum edi - 30 km / sek).
Burchakni o'lchab, Bredli yorug'lik tezligi 308 000 km / sek ekanligini aniqladi. Bredlining o'lchovlari, xuddi Roemer kabi, sinishi qonunida doimiy qiymatning munozarali masalasini hal qilmadi, chunki Bredli va Roemer to'plam tezligini biron bir muhitda emas, balki tashqi fazoda aniqladilar. Yorug'lik tezligini o'lchashning yangi usuli g'oyasi D. Arago tomonidan taklif qilingan. I. Fizo va L. Fuko tomonidan ikki xil usulda amalga oshirilgan.
1849 yilda Fizeau ikki nuqta orasidagi masofani diqqat bilan o'lchadi. Ularning pastki qismida u yorug'lik manbasini, ikkinchisida esa - oynani qo'ydi, undan yorug'lik aks ettirilishi va yana manbaga qaytishi kerak.
Yorug'likning tarqalish tezligini aniqlash uchun yorug'likning manbadan oynagacha bo'lgan yo'lni ikki marta bosib o'tishi uchun zarur bo'lgan vaqt oralig'ini juda aniq o'lchash kerak edi.
Parijning chekkasida joylashgan Surenay manbasidan Montmartrda o'rnatilgan oynagacha bo'lgan masofa 8633 m bo'lgan.Demak, bu masofa ikki marta 17266 m.sekundning olti yuz mingdan bir qismiga teng bo'lgan.O'sha paytda bunday kichik vaqt oralig'ini o'lchash uchun vositalar yo'q edi.Shuning uchun bu o'lchovlar eksperimentdan chiqarib tashlanishi kerak.Suresnesda Parijga mo'ljallangan skop o'rnatildi. Yon tomondan yorug'lik manbadan boshqa quvur orqali keldi. 45° burchak ostida trubaga oʻrnatilgan shaffof shisha plastinka yuzasidan yorugʻlik Parij tomon qisman aks etgan.Parijda, Monmartrda, shaffof plastinka bilan aks ettirilgan yorug'lik tushayotgan yana bir skop o'rnatildi.Ko'zoynak orqali qarab, yon trubaning orqasida joylashgan yorug'lik manbasini ko'rish mumkin edi. Montmartrda o'rnatilgan trubaning okulyarasi oyna bilan almashtirildi, buning natijasida yorug'lik Suresnesga qaytdi.Montmartrdagi oynadan aks ettirilgan yorug'lik, trubka ichida orqaga qaytishda shaffof shisha plastinka bilan uchrashib, uning yuzasidan qisman aks etdi va plastinka va naychaning okulyaridan o'tgan sektaning ko'ziga tushdi. kuzatuvchi.
Suresnesdagi teleskop, yorug'lik kiradigan yon trubkadan tashqari, ob'ektiv fokusi va okulyar joylashgan joyda teshikka ega edi. Tishli g'ildirak tirqishdan o'tib ketdi, u soat mexanizmi tomonidan harakatga keltirildi. G'ildirak qo'zg'almas va yorug'lik tishlar orasidan o'tishi uchun o'rnatilganda, trubaning okulyarasi Montmartrdagi oynadan aks ettirilgan yorug'likni ko'rishi mumkin edi.G'ildirak harakatga keltirilgach, yorug'lik yo'qoldi. Bu Parij tomon g'ildirakning tishlari orasidan o'tayotgan yorug'lik orqaga qaytishda tishlar orasidagi bo'shliqni emas, balki tish bilan uchrashganda sodir bo'ldi.Ko'zoynakda yorug'lik yana paydo bo'lishi uchun g'ildirakning aylanish sonini ikki baravar oshirish kerak edi.Inqiloblar sonining yanada ortishi bilan yorug'lik yana g'oyib bo'ldi.
Fizeau tajribalarida tishli g'ildirakning 720 tishi bor edi. To'plamning birinchi yo'qolishi g'ildirak sekundiga 12,67 aylanishni amalga oshirganda kuzatildi.U bir vaqtning o'zida 1/12,67 soniyaga teng bo'lgan bir inqilobni amalga oshirdi. Bunday holda, tishlar orasidagi bo'shliq tish bilan almashtirildi. Agar 720 ta tish bo'lsa, unda 720 ta bo'shliq ham mavjud.Shuning uchun o'zgarish 1/12,67*2*720 = 1/18245 sek ga teng vaqt ichida sodir bo'ladi.
Bu vaqt ichida yorug'lik Suresnesdan Montmartrgacha bo'lgan masofani ikki barobarga bosib o'tdi.Shunday qilib, uning tezligi 315 ming km / s ga teng edi.
Bunday aqlli usul kichik vaqt oraliqlarini o'lchashdan qochishga va hali ham yorug'lik tezligini aniqlashga muvaffaq bo'ldi.Yorug'lik manbai va oyna orasidagi nisbatan katta masofa yorug'lik yo'liga biron bir vositani joylashtirishga imkon bermadi. Fizeau yorug'likning havodagi tezligini aniqladi.Boshqa muhitdagi yorug'lik tezligi 1862 yilda Fuko tomonidan aniqlangan.
Fuko tajribalarida manbadan oynagacha bo'lgan masofa bor-yo'g'i bir necha metrni tashkil qilgan. Bu yorug'lik yo'lida suv bilan to'ldirilgan naychani joylashtirish imkonini berdi.Fuko yorug'likning turli muhitlarda tarqalish tezligi havoga qaraganda kamroq ekanligini aniqladi. Suvda, masalan, havodagi yorug'lik tezligiga teng. Olingan natijalar sinishi qonunida doimiy qiymatning qiymati haqidagi korpuskulyar va to'lqin nazariyalari o'rtasidagi ikki asrlik bahsni hal qildi. Sinishi qonunidagi to'g'ri qiymat yorug'likning to'lqin nazariyasi tomonidan berilgan.Turli muhitlarda yorug'lik tarqalish tezligini o'lchash moddaning optik zichligi tushunchasini kiritish imkonini berdi.
|
| |