[
вернуться к содержанию сайта]Михаил Илларионович Дуплищев
М.И. Дуплищев, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники Украины, родился 16 ноября 1912 г. В 1937 году закончил Сталинградский механический институт и начал свою трудовую деятельность на заводах оборонной промышленности.
С 1941 г. по 1945 г. М. И. Дуплищев работал ведущим инженером - конструктором в опытно-конструкторском бюро в г. Пермь. Участвовал в разработке и создании самоходных установок, которые успешно разгромили фашистские танковые соединения в битве на Курской дуге.
После войны работал заместителем Главного конструктора в г. Саратове (1945г.) С 1948 г. работал старшим инженером в научно-исследовательском институте НИИ-88, возглавляемым С.П. Королёвым.
С 1952 года по 1955 года возглавлял Специальное конструкторское бюро в качестве Главного инженера и Главного конструктора в г. Златоусте Челябинской области.
С 1955 года по 1960 год работал заместителем Главного конструктора ГКБ “Южное” М.К. Янгеля, руководил созданием экспериментальной базы для стендовых испытаний агрегатов и систем ракет стратегического назначения и их отработкой.
С сентября 1955 года и по февраль 1960 года работал по совместительству заведующим кафедрой №1 на физико-техническом факультете (ФТФ) Днепропетровского Государственного университета.
С февраля 1960 г. и по апрель 1990 г. работал в Днепропетровском государственном университете на физико-техническом факультете: заведующим кафедрой технической механики (1966 г.-1981 г.) ДГУ, профессором кафедры деталей машин ФТФ ДГУ (1981 г. - 1987 г.), профессором кафедры технической механики ФТФ ДГУ (1987-1990).
М.И. Дуплищев автор девяти монографий – учебников и свыше 100 научных работ по вопросам проектирования, конструирования и экспериментальной отработки изделий ракетной техники.
Награждён Министерством высшего и среднего специального образования СССР “Почётной грамотой” (1987). Указом Президиума Верховного Совета СССР награждён: орденом “Трудового Красного Знамени” (1959); юбилейными медалями: “За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.”; “Двадцать лет победы в Великой Отечественной войне 1941 – 1945 гг.”; “Тридцать лет победы в Великой Отечественной войне 1941 – 1945 гг.”; “Сорок лет победы в Великой Отечественной войне”; “За трудовую доблесть” (1976); “За доблестный труд. В ознаменование 100 – летия со дня рождения Владимира Ильича Ленина” (1970). Федерация космонавтики СССР наградила М.И. Дуплищева “Медалью имени академика М.К. Янгеля” (1987).
В далёкие 40-е годы 20 века М.И. Дуплищев задумывался о природе и свойствах света.
В период с 1974 г. по 1981 г. М.И. Дуплищев разработал экспериментальные установки роторную и линейную и осуществил на этих установках при поддержке генерального директора ПО “Южмаш” А.М. Макарова фундаментальный оптический эксперимент, результаты которого позволили М.И. Дуплищеву сделать следующие выводы о законах излучения – распространения света в пространстве:
Закон Первый
– В любой инерциальной системе скорость света равна геометрической сумме скорости излучения света относительно излучателя и скорости переносного движения источника излучения в любой инерциальной системе.Закон Второй
– В любой инерциальной системе нормаль к фронту излучения света не меняет своего направления от скорости переносного движения излучателя. Т.е., при излучении и распространении света в Пространстве, так же как и при любом механическом движении, соблюдается Галилеевский механический принцип относительности.Закон Третий
– Любая поверхность любого физического тела всегда является самостоятельным источником излучения, независимо от того каким образом, способом и т.д. она была возбуждена.Ниже рассмотрены две статьи М.И. Дуплищева с описанием оптических экспериментов на роторной и линейной установках и результаты проведённых экспериментов.
УДК 535.1+535.224/225+535.311
Известно, что в физике имеют место следующие теории распространения света в Пространстве: корпускулярная (баллистическая теория И. Ньютона), эфирная волновая и специальная теория относительности (СТО) А. Эйнштейна.
Корпускулярная (баллистическая) теория удовлетворяет известному принципу относительности Галилея и приводит к выводу о векторном сложении скорости распространения света и скорости движения источника света.
Эфирная волновая теория утверждает, что скорость распространения света постоянна относительно эфира.
Теория А. Эйнштейна утверждает, что скорость распространения света постоянна относительно наблюдателя.
К концу 19 века результаты многих фундаментальных оптических и электромагнитных явлений, эффектов и опытов однозначно подтвердили принципиальную несостоятельность классической эфирной волновой теории света. Так в рамках этой теории эффект звёздной аберрации, опыт Физо и опыт Майкельсона – Морли объясняются исходя из трёх возможных, но совершенно несовместимых друг с другом гипотез в части свойств и поведения эфира (эфир неувлекаемый, частично увлекаемый и полностью увлекаемый). Однако, несмотря на указанное, классическая эфирная волновая теория света, при определённых допущениях позволяет решать многие задачи современной науки и техники.
Как известно, к концу 19 века в физике окончательно утвердились механический принцип относительности Галилея и связанное с ним понятие механических инерциальных систем отсчёта. Одновременно, накопившиеся опытные данные подтверждали справедливость принципа относительности не только для механических, но и для всех других физических явлений. С другой стороны, казалось, что многие опытные данные подтверждали независимость скорости распространения света в пространстве от скорости движения его источника, что в рамках эфирной волновой теории света прямо противоречило принципу относительности. Известно, что данное непримиримое противоречие между указанными принципами явилось одной из главных составляющих “кризиса” классической физики, имевшего место в конце 19 начале 20-х веков.
Считают, что А. Эйнштейн наиболее кардинально разрубил возникший в классической физике узел противоречий. Он вслед за Э. Махом заявил, что в Мировом Пространстве нет никакого эфира. Это однозначно решает вопрос об отсутствии единственной привилегированной системы отсчёта и приводит к представлению о бесчисленном множестве абсолютно замкнутых инерциальных систем отсчёта, полностью подчиняющихся принципу относительности. В силу физической равноправности таких систем естественно предположение А. Эйнштейна о том, что скорость света должна быть постоянной относительно любой из таких систем. В связи с изложенным А. Эйнштейн не стал опровергать ни принцип относительности, ни принцип независимости скорости распространения света от скорости движения его источника. Полагая, что указанные принципы достаточно хорошо подтверждены опытом, он положил и тот и другой принцип в основу своей, так называемой Специальной Теории Относительности.
В настоящее время осуществляются разработки волновой теории взаимодействий, в том числе и теории света, но не на базе представлений об Эфире, а на базе современных представлений о различных физических полях, излучаемых материальными объектами.
Что можно сказать в свете изложенного о корпускулярной (баллистической) теории света? Эта теория в настоящее время практически находится в полном забвении. Однако ранее, неоднократно высказывались мнения о том, что объяснения многих оптических явлений могут быть осуществлены, если исходить из корпускулярных представлений о взаимодействиях.
Изложенное однозначно диктует необходимость проведения дальнейших как теоретических, так и в особенности экспериментальных исследований в направлении установления истинных закономерностей как в части взаимодействий на расстоянии, так и в части разработки физической теории света, которые наиболее полно, без каких-либо ограничений могли бы отразить кинематику реального мира.
Целью экспериментальных исследований, проведённых М.И. Дуплищевым, являлось уточнение основных закономерностей излучения и распространения света в Пространстве.
К числу осуществлённых к настоящему времени и наиболее достоверных способов и опытов, подтверждающих правомерность корпускулярной теории света Ньютона необходимо отнести:
1) определение относительной скорости распространения света в мировом Пространстве с помощью радара;
2) опыт американского физика У. Кантора с использованием явления интерференции.
Определение относительной скорости распространения света в мировом Пространстве было осуществлено в США путём радиолокации Венеры. Результаты обработки радиолокационных измерений расстояний между планетами Земля-Венера были опубликованы в журнале [
1] в статье Б.Г. Уэйллеса в 1969 году. Как следует из статьи, результаты радиолокации Венеры достоверно подтверждают, что скорость света складывается со скоростью источника по закону сложения скоростей Галилея – Ньютона, а не постоянна относительно наблюдателя, как это следовало бы из специальной теории относительности А. Эйнштейна.Опыт американского физика У. Кантора также наиболее достоверно подтверждает правомерность корпускулярной теории света. Опыт был проведён в 1961 году в лаборатории электроники морского флота США (Западный Калифорнийский университет, Сан-Диего 6, Калифорния). В указанной лаборатории У. Кантор осуществил прямой эксперимент первого порядка [
2]. В опыте У. Кантора сравнивалось время прохождения одного и того же пути двумя световыми лучами: одного – от неподвижного источника света, а второго - от движущегося. В результате возникающего при этом сдвига фаз световых лучей в продольном направлении наблюдалось изменение интерференционной картины, полученной от движущегося источника светового луча. В качестве движущегося источника светового луча использовались очень тонкие стеклянные окошки, установленные на диске, который вращался с большой скоростью (3000 об/мин.). В качестве первичного источника света использовалась ксеноновая лампа, которая включалась в тот момент, когда стеклянные окошки оказывались перпендикулярными к проходящим через них лучам. Окошки были такого размера, что не весь пучок света проходил через них. Часть пучка проходила над стеклянными окошками (верхний луч от неподвижного источника света), а часть пучка (нижний луч) проходила через движущиеся стеклянные окошки, которые являлись подвижным источником света. Когда диск не вращался, верхний и нижний лучи, отражаясь от 4-х зеркал, проходили через полупрозрачное зеркало и попадали в оптическую трубу одновременно, при этом интерференционные полосы, полученные от верхнего и от нижнего светового луча были одинаковыми. При вращении диска происходило изменение интерференционной картины, полученной от нижнего луча, проходящего через движущиеся стеклянные окошки.Экспериментальные исследования, предложенные автором данной статьи, заключались в том, что если верна корпускулярная теория света, то при вращении рабочего диска из оргстекла с угловой скоростью
ω пятно от нижнего светового потока, проходящего через вращающийся рабочий диск на полупрозрачном матовом экране сместится вправо или влево (в зависимости от направления вращения рабочего диска, - по или против часовой стрелки) по отношению к опорному световому пятну от неподвижного источника света. При этом также произойдёт сдвиг фаз световых потоков, пропорциональный величине β = V/с и соответствующий сдвиг интерференционной картины, наблюдаемой на матовом экране. В данном опытеV=2πn/60 = ωR,
где: ω – скорость вращения рабочего диска, об/мин.;
R – радиус рабочего (вращающегося) диска.
Согласие на проведение такого эксперимента было в марте 1974 года от Научно-организационного отдела Президиума Академии Наук Украинской ССР.
Для проведения исследований основных закономерностей излучения и распространения света в Пространстве производственным объединением “Южмаш” были выполнены работы по созданию двух экспериментальных установок роторной и линейной, разработанных автором данной статьи. Работы по созданию экспериментальных установок были проведены в течение 7 с половиной лет.
В августе – декабре 1981 года автором данной статьи были проведены экспериментальные исследования на этих установках.
Принципиальная схема экспериментальной роторной установки приведена на рис. 1. Экспериментальная роторная установка была размещена в специальном бункере. При этом были приняты тщательные меры по вибротермо-звукоизоляции всего пути световых потоков от источника монохроматического излучения до матового экрана. Элементы экспериментальной роторной установки приведены на рис. 6.
Основные параметры элементов роторной установки были следующие:
рабочий диск из авиационного полированного оргстекла 2-55, МРТУ6-01-47-65;
Е = 3300 кгс/см2 – модуль упругости оргстекла;
nпр.= 1,59 – относительный коэффициент преломления оргстекла;
R = 0,33 м – радиус рабочей поверхности диска из оргстекла;
δ = 13,
8 мм – толщина рабочей зоны диска из оргстекла;λ = 0,63 м
км – длина волны света, излучаемого лазером ЛГ-38а;с = 300000 км/с – скорость света относительно лазера;
Основной задачей экспериментальных исследований с использованием роторной установки являлось наблюдение и кинофоторегистрация состояний интерференционной картины на матовом экране 10 при вращении рабочего диска 4 с различной угловой скоростью ω.
Интерференционное устройство для контроля за интерференционной картиной на матовом экране 10 было выполнено по схеме интерферометра Рождественского, соответственно с плечами ~ 30 мм между зеркалами 2,3 и 7,8 и ~ 30 000 мм (30м) между блоками зеркал.
Были проведены пуски роторной установки с включением монохроматического источника 1. При этом единый исходный луч от монохроматического источника 1, попадая на полупрозрачное зеркало 2 разделялся на 2 луча: нижний луч, проходил через полупрозрачное зеркало 2, а верхний луч, отражался от зеркала 2 и попадал на отражающее зеркало 3. Таким образом были получены два параллельных луча, которые через мягкие лучепроводы 11, 12, 13 и лучепровод 14 в виде стальной термоизолированной трубы попадали на отражающее зеркало 8 (нижний луч λн) и на полупрозрачное зеркало 7 (верхний луч λв). На пути нижнего луча стояла роторная установка 4 с вращающимся рабочим диском и оптическая плоскопараллельная стеклянная пластинка 17. Нижний луч отражался от отражающего зеркала 8 и попадал на поверхность полупрозрачного зеркала 7. Верхний луч, проходил через полупрозрачное зеркало 7 и складывался с нижним лучом, образуя интерференционную картину, которая через линзу 9 проектировалась на матовый экран 10. В процессе эксперимента уменьшали число оборотов ротора с 2100 до 600 об/мин. и наблюдали чёткие систематические смещения интерференционных полос относительно неподвижного перекрестия на матовом экране 10. Проводилось также исследование интерференционной картины, полученной при вращении ротора с рабочим диском по часовой стрелке и против часовой стрелки; при этом наблюдалось отличие смещений интерференционных полос при вращении ротора по часовой стрелке от смещений интерференционных полос при вращении ротора против часовой стрелки. Естественно предположить, что такое явление вызывается рядом факторов, оказывающих различное влияние при смене направления вращения рабочего диска на направление нижнего светового потока, проходящего через вращающийся диск из оргстекла. Очевидно, что к числу основных факторов, вызывающих как систематические смещения интерференционных полос, так и их различную величину при вращении рабочего диска по и против часовой стрелки, необходимо в общем случае отнести:
В опыте, описанном в работе [3], обращается внимание на то, что если световой поток (в нашем случае нижний луч λн) проходит через вращающийся стеклянный диск параллельно оси вращения диска, то он, проходя через диск, появляется из диска параллельно его первоначальному направлению, но смещённым в Пространстве в связи с увлечением света веществом диска на величину LY, определяемую зависимостью:
LУ = [V·(n2пр –1)·δ]/cnпр = β(n2пр –1)δ/nпр (1)
где: V – изменение тангенциальной скорости области вещества диска, через которую проходит нижний световой поток (нижний луч λн);
β = V/с
;nпр – коэффициент преломления света веществом вращающегося диска;
c - скорость излучения света относительно выходной поверхности диска;
δ – т
олщина диска.Расчёт по зависимости (1) показал, что боковое смещение светового пятна от потока λн на полупрозрачном зеркале 7 (рис. 1), в роторной установке составил величину не более 0,0023 микрона, т.е. на несколько порядков меньше наблюдаемого при эксперименте смещения интерференционных полос.
Возможное смещение интерференционных полос из-за поперечного эффекта Допплера в экспериментальной роторной установке равно нулю, ибо вращающийся диск, являющийся одновременно приёмником и излучателем нижнего светового потока λн, служит простым ретранслятором проходящего через него указанного светового потока.
Обнаруженный в опыте [3] радиальный эффект вызывает при вращении диска из оргстекла отклонение светового пятна, образуемого световым потоком λн на зеркале 8 (рис. 1) в радиальном направлении от его первоначального положения на величину, определяемую зависимостью:
LP = А·L·ω2 (2),
где, А = f(nпр; R1; R2; γ; μ; E; g) - постоянный коэффициент;
nпр – коэффициент преломления света веществом вращающегося диска;
R1 и R2 – внешний и внутренний радиусы рабочего диска из оргстекла;
γ ; μ; E – у
дельный вес, коэффициент Пуассона и модуль Юнга материала рабочего диска;g – ускорение силы тяжести;
L – расстояние от выходной поверхности рабочего диска до светового пятна от светового потока
λн на отражающем зеркале 8 (рис. 1).Расчёты по зависимости (2) показывают, что радиальный эффект приводит к существенному смещению светового пятна от светового потока λн на зеркале 8, не зависящем от направления вращения рабочего диска.
Наконец возможное боковое смещение светового пятна от светового потока λн на зеркале 8 в случае корпускулярной природы света будет определяться зависимостью (рис. 2):
LT = O2O2' = (V·L)/c = β·L (3)
или с учётом длины волны лазерного излучения λ и шага полос интерференционной картины lинт. на экране обработки киноплёнок
LT = (V·L/c)·(lинт/λ) = β·L·(lинт/λ) (4)
При этом, знак данного смещения уже будет зависеть от направления вращения рабочего диска.
Из изложенного следует, что основным фактором, определяющим как систематическое смещение интерференционных полос, так и их различную величину при вращении диска по и против часовой стрелки может быть совокупность воздействий на смещение интерференционных полос радиального эффекта и эффекта сложения скорости излучения нижнего светового потока λн выходной поверхностью вращающегося диска и скорости переносного движения точек указанной поверхности на радиусе излучения светового потока λн.
Как уже отмечалось выше, в опыте Р.В. Джонса экспериментально установлен факт, заключающийся в том, что световой поток, выходящий из вращающегося стеклянного диска сохраняет свое первоначальное направление, т.е. переносное движение не меняет нормали к фронту излучения. Это однозначно подтверждает универсальность принципа относительности Галилея, который распространяется, как видим, и на световые явления. Это позволило экспериментально подтвердить, что действительно смещение интерференционных полос на матовом экране является результатом совокупного воздействия радиального эффекта и эффекта сложения вышеуказанных скоростей. Установив за вращающимся рабочим диском на небольшом расстоянии от его выходной поверхности АВ (рис. 3) неподвижную оптическую плоскопараллельную пластину (поз. 17 на рис.1) и вращая рабочий диск по и против часовой стрелки, мы получили практически одинаковые смещения интерференционных полос независимо от направления вращения, определяемые лишь только радиальным эффектом. При этом смещения интерференционных полос, которые вызывались сложением скоростей (скорости излучения и переносной скорости) были устранены в соответствии с Галилеевским механическим принципом относительности. В процессе экспериментальных исследований были зафиксированы сдвиги интерференционных полос в четырёх контрольных группах кинолент (по 2500 кадров в каждой) при спаде оборотов рабочего диска в диапазоне 2100 ...600 об/мин.: 1) первая группа из 13 кинолент – при вращении диска против часовой стрелки и отсутствии на пути светового потока (нижний луч λн) за выходной поверхностью рабочего диска неподвижной плоскопараллельной пластинки (поз. 17, рис. 1); 2) вторая группа из 9 кинолент – при вращении рабочего диска против часовой стрелки и наличии за выходной поверхностью диска неподвижно плоскопараллельной пластинки (поз. 17, рис. 1); 3) третья группа из 9 кинолент – при вращении рабочего диска по часовой стрелке и наличии за диском неподвижной плоскопараллельной пластинки (поз. 17, рис. 1); 4) четвёртая группа из 8 кинолент при вращении рабочего диска и при отсутствии плоскопараллельной пластинки (поз. 17, рис. 1).
Все перечисленные контрольные пуски роторной установки осуществлялись в идентичных условиях. При этом выполнялся следующий единый порядок работ: 1) плавная раскрутка рабочего диска электродвигателем постоянного тока до ~ 2100 об/мин.; 2) выключение электродвигателя и одновременный пуск лентопротяжного механизма кинокамеры, установленной за матовым экраном (поз. 10, рис. 1). Одновременно на киноленты снимались как интерференционная картина, так и число оборотов диска, фиксируемых частотомером. Типовые интерференционные картины с зафиксированными оборотами рабочего диска приведены на рис.4. Киноленты, зафиксировавшие сдвиги интерференционных картин затем подвергались обработке с помощью кинопроектора, проектировавшего кадры кинолент на белый экран. При этом шаг интерференционных полос на экране обработки кинолент, при длине волны лазерного излучения λ = 0,63 мкм, был равен lинт. ~ 26 мм. В таблице №1 зафиксированы осреднённые относительные величины смещений интерференционных полос при lинт. ~ 26 мм в зависимости от спада оборотов рабочего диска. С целью сравнительного анализа на рис.5 изображены графики относительных смещений интерференционных полос относительно неподвижного перекрестия на матовом экране (поз. 10, рис. 1), построенные по данным таблицы №1. Данные таблицы №1 и графики рис. 5 позволяют сформулировать вполне определённые выводы по результатам экспериментальных исследований явлений излучения и распространения света в Пространстве с использованием специальной роторной установки.
Таблица №1
|
Число оборотов рабочего диска, n, об/мин. |
Относительные смещения интерференционных полос по группам кинолент, мм |
Разность смещений интерференционных полос в группе кинолент, мм
|
Возможные теоретические смещения по зависимости LT ,мм (4) |
Величины ошибок эксперимента [(Lэкс. - LT )/ LT ]·100% |
|||||
|
1-я группа кинолент |
2-я группа кинолент |
3-я группа кинолент |
4-я группа кинолент |
1-я –2-я группа кинолент |
3-я – 4-я группа кинолент |
средние относит. смещения, Lэкс. |
|||
|
2100 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2000 |
28,2 |
16,6 |
18 |
8 |
11,6 |
10 |
11,8 |
11,6 |
1,7 |
|
1900 |
54,8 |
31,9 |
31,3 |
8,7 |
22,9 |
22,6 |
22,8 |
23,2 |
-1,6 |
|
1800 |
81 |
49 |
44,3 |
9,8 |
32 |
34,5 |
33,3 |
34,8 |
-4,3 |
|
1700 |
107 |
63 |
56 |
10,2 |
44 |
45,8 |
44,9 |
46,4 |
-3,2 |
|
1600 |
129 |
76 |
68 |
9,8 |
53 |
58,2 |
55,6 |
58 |
-2,4 |
|
1500 |
147 |
84 |
79 |
9,2 |
63 |
69,8 |
66,4 |
69,6 |
-4,6 |
|
1400 |
168 |
94 |
90 |
8,6 |
74 |
81,4 |
77,8 |
81,2 |
-4,2 |
|
1300 |
191 |
107 |
101 |
8 |
84 |
93 |
88,5 |
92,8 |
-4,6 |
|
1200 |
209 |
114 |
112 |
7 |
95 |
105 |
100 |
104,4 |
-4,2 |
|
1100 |
228 |
120 |
122 |
6 |
108 |
116 |
112 |
116 |
-3,4 |
|
1000 |
246 |
132 |
132 |
5 |
114 |
127 |
120,5 |
127,6 |
-5,5 |
|
900 |
263 |
137 |
142 |
3 |
126 |
139 |
132,5 |
139,2 |
-4,8 |
|
800 |
278 |
141 |
152 |
2 |
137 |
150 |
143,5 |
151,8 |
-5,4 |
|
700 |
290 |
143 |
- |
0,3 |
147 |
- |
- |
162,4 |
- |
1-я группа кинолент: вращение рабочего диска 4 против часовой стрелки при отсутствии на пути нижнего светового потока λн неподвижной плоскопараллельной пластинки 17, рис. 1;
2-я группа кинолент: вращение рабочего диска 4 против часовой стрелки при наличии на пути нижнего светового потока λн пластинки 17, рис. 1;
3-я группа кинолент: вращение рабочего диска по часовой стрелке при наличии на пути нижнего светового потока λн пластинки 17, рис. 1;
4-я группа кинолент: вращение рабочего диска 4 по часовой стрелке при отсутствии на пути нижнего светового потока λн пластинки 17, рис. 1.
При вращении рабочего диска 4 с постоянной скоростью, а также при изменении скорости вращении рабочего диска 4 происходит смещение интерференционных полос относительно неподвижного перекрестия матового экрана 10 и изменение величины смещения интерференционных полос. Отличие величин смещений интерференционных полос, полученных экспериментальным путём, от величин смещений, полученных расчётным путём по формуле (4), при различных числах оборотов рабочего диска находится в пределах 1,7%…-5.4%.
Результаты экспериментальных исследований явлений излучения и распространения света в Пространстве с использованием роторной установки подтверждают, что:
1. Скорость распространения света в Пространстве представляет собой геометрическую сумму скорости излучения света относительно излучателя и скорости переносного движения источника излучения в любой инерциальной системе.
2. Явления излучения – распространения света в Пространстве согласуются с классическим Галилеевским механическим принципом относительности: в любой инерциальной системе отсчёта постоянная скорость движения источника света (излучателя или отражателя), являясь переносной, не меняет направления нормали к фронту излучения.
3. Любая физическая поверхность является самостоятельным источником излучения, независимо от того каким образом, способом и т.д. она была возбуждена.
1.
Bryan G. Wallace. Radar testing of the relative velociti of light in space “Spektroscopy letters”, R(12), 1969, стр.361...367.
Рис.1. Принципиальная схема экспериментальной роторной установки
1 – источник монохроматического излучения (лазер ЛГ-36а); 2 – полупрозрачное зеркало; 3 – отражающее зеркало; 4 – роторное устройство с рабочим диском из оргстекла; 5 – привод ротора; 6 – датчик числа оборотов ротора с рабочим диском; 7 - полупрозрачное зеркало; 8 – отражающее зеркало; 9 – линза; 10 – контрольный матовый экран; 11, 12, 13 – мягкие лучепроводы; 14 – лучепровод в виде стальной термо-звуко-изолированной трубы; 15 – бетонное основание под лазерной установкой; 16 - бетонное основание роторной установки; 17 – неподвижная оптическая плоскопараллельная стеклянная пластинка; 18 - антивибрационное основание (ёмкость с мелкой чугунной дробью).
Рис. 2. Схема распространения нижнего светового потока λн при отсутствии на пути светового потока неподвижной плоскопараллельной пластинки 17 (рис. 1)
U – источник монохроматического излучения 1; К – коэффициент Френеля: К= 1- 1/n2 ; UОО1О2 – направление нижнего светового потока λн при скорости вращения рабочего диска ω = 0 (V= ωR=0); UОО11О21 – направление нижнего светового потока λн при скорости вращения рабочего диска ω > 0 (V > 0); tgθ2 = V/C; L – расстояние от рабочего диска до матового экрана; δ –толщина рабочего диска; С – скорость светового потока; C1 – скорость светового потока в рабочем диске; С11- составляющая скорости светового потока в рабочем диске; С111- составляющая скорости светового потока при выходе из рабочего диска (ω > 0).
Рис. 3. Схема распространения нижнего светового потока λн при наличии на пути светового потока неподвижной плоскопараллельной пластинки 17 (рис. 1)
U – источник монохроматического излучения 1; К – коэффициент Френеля: К= 1- 1/n2 ; UОО1EE1O2 – направление нижнего светового потока λн при скорости вращения рабочего диска ω = 0 (V= ωR=0); UОО11FF1F2 – направление нижнего светового потока λн при скорости вращения рабочего диска ω > 0 (V > 0); tgθ2 = V/C; L – расстояние от рабочего диска до матового экрана; δ –толщина рабочего диска C – скорость светового потока; Ln – расстояние от рабочего диска до неподвижной плоскопараллельной пластинки; C1- скорость светового потока при прохождении через рабочий диск и неподвижную плоскопараллельную пластинку; С11 и С111 – составляющие скорости светового потока.
Рис. 4. Типовые интерференционные картины с зафиксированными числами оборотов рабочего диска из оргстекла.
Рис. 5. Относительное смещение интерференционных полос при спаде оборотов рабочего диска с 2100 до 700 об/мин.
Рис. 6. Элементы экспериментальной роторной установки.
УДК 535.1+535.224/225+535.311
В процессе обсуждения результатов экспериментов с использованием роторной установки было выдвинуто предложение исследовать состояние интерференционной картины на контрольном матовом экране при движении светопреломляющей среды, исключив радиальный эффект и проверить и уточнить основные закономерности явлений излучения – распространения света в Пространстве, которые были установлены в опытах с роторной установкой.
Линейная установка была смонтирована на базе роторной установки, в которой была убрана часть стального лучепровода и на освободившемся участке была смонтирована специальная линейная установка.
Принципиальная схема линейной установки приведена на рис. 1.
Также как и в опыте с использованием роторной установки экспериментальные исследования на линейной установке осуществлялись с помощью интерферометрического устройства по схеме Рождественского. Из сравнения принципиальных схем роторной и линейной установок видно, что линейная установка выполнена на основе роторной лишь с добавлением таких деталей и узлов, как пружинные накатники 5; направляющие штанги 6; подвижная каретка 19; оптическая плоскопараллельная пластинка 20, смонтированная на подвижной каретке 19; небольшой магнит 21 и датчики сигнализации перемещения подвижной каретки – сухие герметичные контакты 22.
Основной задачей экспериментальных исследований с использованием линейной установки являлось наблюдение и кинофоторегистрация возможных смещений интерференционных полос на контрольном матовом экране 10 при различных положениях и перемещениях каретки 19 с оптической плоскопараллельной пластинкой 20 по направляющим штангам 6, смонтированным параллельно световым потокам (верхнему и нижнему световым потокам: λв и λн). При этом пластинка 20 закреплена в каретке 19 так, что независимо от положения и движения каретки на направляющих штангах 6, через пластинку 20 в определённом месте и перпендикулярно к ней проходит лишь нижний световой поток.
В опыте с линейной установкой образование чёткой начальной интерференционной картины обеспечивалось за счёт разности оптических путей верхнего (опорного) светового потока λв и нижнего светового потока λн , проходящего последовательно на своем пути от блока зеркал 2, 3 до блока зеркал 7, 8 через полупрозрачное зеркало 2, неподвижный рабочий диск из оргстекла 4 и пластинку 20.
Первые визуальные наблюдения на линейной установке однозначно показали, что 1) положение начальной интерференционной картины относительно неподвижного перекрестия на контрольном матовом экране 10 остаётся неизменным независимо от местоположения подвижной каретки 19 с пластинкой 20 на рабочей длине направляющих штанг 6. Положение интерференционной картины остаётся также неизменным (отсутствует сдвиг полос) и при медленном (вручную) перемещении каретки 19 с пластинкой 20 по всей рабочей длине штанг 6; 2) при быстром разгоне каретки 19 с пластинкой 20 с помощью пружинных накатников 5 и последующем движении каретки с постоянной скоростью, - вплоть до упора в буфер, - на экране 10 наблюдается заметное смещение интерференционных полос.
Указанное смещение интерференционных полос при разгоне и движении каретки с постоянной скоростью может быть вызвано целым рядом факторов. К числу таких факторов в общем случае необходимо отнести: 1) продольный эффект Допплера; 2) увлечение света веществом пластинки 20; 3) в случае корпускулярной природы света – сложение скорости света, излучаемого выходной поверхностью пластинки 20 как самостоятельным источником излучения, со скоростью движения пластинки относительно блока зеркал 7, 8 (неподвижного регистратора); 4) другие возможные факторы и 5) совокупность влияний перечисленных факторов.
Как следует из схемы (рис. 2) рассматриваемый случай характеризуется тем, что нижний световой поток λн , излучаемый выходной поверхностью неподвижного рабочего диска 4 с частотой ν , воспринимается входной поверхностью движущейся пластинки 20 и распространяется по её толщине с частотой ν1, определяемой по Допплеру зависимостью:
ν
1 = ν·(1- Vi/c) (1)C другой стороны в соответствии с продольным эффектом Допплера частота светового потока λн
ν2, воспринимаемого блоком зеркал 7, 8 (неподвижным регистратором) от выходной поверхности движущейся пластинки 20 определяется зависимостьюν
2 = ν1/(1- Vi/c) (2)или с учётом (1) ν2 = ν . Как видим, оптическая плоскопараллельная пластинка 20 является простым ретранслятором нижнего светового потока λн, независимо от того, движется она или нет (рис. 2, 3) Таким образом, влияние продольного эффекта Допплера в силу принципиальной конструктивной особенности линейной установки в рассматриваемом случае сводится к нулю.
Возможное смещение интерференционных полос на контрольном матовом экране 10 в результате увлечения нижнего светового потока λн веществом движущейся пластинки 20 определяется зависимостью:
Ly = - [Vi·(n2 – 1)]·δ2/c (3),
где: Vi – текущая скорость перемещения каретки 19 с пластинкой 20 по направляющим штангам 6;
n2 – коэффициент преломления света веществом пластинки 20;
δ
2 - толщина пластинки 20;с - скорость излучения света относительно выходной поверхности пластинки 20.
При данных линейной установки:
Viмакс.~5 м/с;
δ
2 =3 мм;с = 300 000 км/с
Имеем Ly = -0,28·10-4 мкм. Это на четыре порядка меньше наблюдаемого при эксперименте сдвига интерференционных полос.
Возможное смещение интерференционных полос в случае корпускулярной природы света, в линейной установке будет определяться зависимостью:
LTi = (Vi·Li)/c (4)
или с учётом длины волны лазерного излучения λ и шага полос интерференционной картины lинт. на экране обработки кинолент зависимостью :
LTi = (Vi·Li/c)·(lинт./λ) (5),
где: Li - текущее расстояние от выходной поверхности пластинки 20 (рис. 2) до центра интерференционной картины на полупрозрачном зеркале 7.
При данных линейной установки Vi макс.= 5 м/с; с = 3·108 м/с; Li ср. = 20 м = 20·106 мкм; lинт= 34 мм; λ = 0,63 мкм будем иметь LTi makc.= 18 мкм, что и обнаруживается в процессе эксперимента.
С целью сравнительного анализа величин сдвигов интерференционных полос, определяемых зависимостью (5) с величинами сдвигов, обнаруживаемых на контрольном матовом экране 10, рис. 1, при движении каретки 19 с пластинкой 20 по направляющим штангам 6, была осуществлена одновременная кино-фоторегистрация: 1) смещения интерференционных полос на матовом экране 10 и 2) мгновенных положений и скоростей каретки 19 с пластинкой 20 относительно неподвижного блока зеркал 7, 8.
Типовые интерференционные картины со световыми импульсами, отмечающими мгновенные положения каретки 19 на штангах 6 и относительными временными отметками приведены на рис. 4.
При контрольных экспериментальных пусках каретки 19 по направляющим штангам 6 был установлен следующий порядок регистрации на кинолентах состояний интерференционной картины, световых импульсов и временных показаний хронометра: 1) пуск хронометра, с высвечиванием на его табло относительных цифровых данных текущего времени; 2) пуск кинокамеры (включение протяжки киноленты); 3) спуск стопорного устройства каретки, сжимающей пружинные накатники; 4) отключение (остановка) протяжки киноленты в кинокамере в момент остановки каретки (при ударе в буфер); 5) сброс-спуск цифровых данных хронометра. Обычно каждая кинокамера заправлялась кинолентой длиной 25-30 метров, которой хватало на 12-13 идентичных пусков. Многократное повторение идентичных пусков было осуществлено с целью наиболее достоверного осреднения сдвигов интерференционных полос и временных данных хронометра в контролируемом диапазоне перемещений каретки 19 с пластинкой 20. Все киноленты, пропущенные через кинокамеры немедленно проявлялись и обрабатывались с помощью обычного кинопроектора, проектировавшего кадры киноленты на белый экран. При этом шаг интерференционных полос на экране обработки кинолент – при длине волны света λ = 0,63 мкм, был равен lинт.= 34 мм.
В таблице №1 приведены основные экспериментальные данные значений сдвигов интерференционных полос относительно неподвижного перекрестия на матовом экране 10 и соответствующие им экспериментальные значения мгновенных расстояний Li (рис. 2), и мгновенных скоростей движения каретки 19 с пластинкой 20, полученные на основании осреднения данных двадцати пяти идентичных контрольных пусков каретки 19. В этой таблице приведены также значения теоретически возможных сдвигов интерференционных полос, рассчитанных на основании корпускулярной теории света по зависимости (5). При этом одновременно рассчитаны ошибки эксперимента. На рис. 5 приведены расчётный и экспериментальный графики смещения интерференционных полос при движения каретки 19 с пластинкой 20.
При движении каретки с определённой скоростью, а также при изменении скорости движения каретки 19 с пластинкой 20 наблюдается смещение интерференционных полос относительно неподвижного перекрестия матового экрана 10 и изменение величины смещения интерференционных полос. Отличие величин смещений интерференционных полос, полученных экспериментальным путем, от величин смещений, полученных расчётным путём по формуле (5), при различных скоростях движения каретки 19 с пластинкой 20 находится в пределах 1,0%…11%.
Полученные результаты эксперимента подтверждают сложение скорости излучения света относительно излучателя и скорости переносного движения источника излучения.
Таблица №1
|
Сравнительные данные экспериментальных и теоретически возможных /рассчитанных по зависимости (5)/ смещений интерференционных полос при исследованиях с использованием специальной линейной установки. (шаг интерференционных полос на экране обработки кинолент lинт. = 34 мм) |
|||||||||
|
Мгновенные значения расстояний от выходной поверхности пластинки 20 до центра интерференционной картины на зеркале 7 (рис. 2а ), Li, м |
22,54 |
22,42 |
22,29 |
22,0 |
21,76 |
21,66 |
21,56 |
21,37 |
21,17 |
|
Мгновенные значения скорости движения каретки 19 с пластинкой 20 по штангам 6, Vi, м/с |
0 |
1,51 |
2,56 |
3,32 |
4,35 |
4,74 |
4,7 |
4,7 |
4,7 |
|
Значение осреднённых величин экспериментальных сдвигов интерференционных полос |
0 |
6,4 |
10,2 |
13,9 |
16,7 |
17,8 |
17,5 |
17,1 |
17,0 |
|
Значения величин сдвигов интерференционных полос, рассчитанные по зависимости (5), LТi, мм |
0 |
6,1 |
10,3 |
13,2 |
17,0 |
20,0 |
18,2 |
18,0 |
17,9 |
|
Ошибки эксперимента [(Lэкс.- LTi)/LTi]·100% |
- |
4,9 |
1 |
5,3 |
1,7 |
11,0 |
3,8 |
5 |
5 |
Результаты экспериментальных исследований явлений излучения и распространения света в Пространстве с использованием линейной установки подтвердили так же, как и эксперименты с роторной установкой, правомерность корпускулярной (баллистической) теории света Ньютона - Ритца.
При этом установлено, что
а) скорость света в пространстве представляет собой геометрическую сумму скорости излучения света относительно излучателя и скорости переносного движения источника излучения в любой инерциальной системе;
б) явления излучения-распространения света в пространстве согласуются с классическим Галилеевским механическим принципом относительности и
в) любая физическая поверхность является самостоятельным источником излучения, независимо от того, как и чем она возбуждена.
В процессе опытов с использованием линейной установки также однозначно подтверждено, что закон сложения скоростей Галилея – Ньютона отражает реальную действительность природы не только при равномерном, но и при ускоренном движении источника излучения в инерциальной системе.
Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной линейной установки
1 – источник монохроматического излучения (лазер ЛГ-36а); 2 – полупрозрачное зеркало; 3 – отражающее зеркало; 4 – рабочий диск из оргстекла (неподвижный);5 - пружинные накатники; 6 – штанги пружинных накатников; 7 - полупрозрачное зеркало; 8 – отражающее зеркало; 9 – линза; 10 – контрольный матовый экран; 11, 12, 13 – мягкие лучепроводы; 14 – лучепровод в виде стальной термо-звуко-изолированной трубы; 15 – бетонное основание под лазерной установкой; 16 - бетонное основание роторной установки; 17 – неподвижная оптическая плоскопараллельная стеклянная пластинка; 18 - антивибрационное основание (ёмкость с мелкой чугунной дробью); 19 – подвижная каретка; 20 – оптическая плоскопараллельная пластинка; 21 – небольшой магнит; 22 - датчики сигнализации перемещения подвижной каретки; 23 – короб линейной установки; 24 – мягкий лучепровод; 25 - бетонное основание под линейной установкой.
Рис. 2. Схема распространения световых потоков λв (верхнего) и λн(нижнего) при отсутствии на пути нижнего светового потока λн неподвижной оптической плоскопараллельной пластинки 17 (рис. 1)
U – источник монохроматического излучения; С - скорость света; n1 коэффициент преломления света веществом неподвижного рабочего диска 4; n2 – коэффициент преломления света веществом оптической плоскопараллельной стеклянной пластинкой 20, смонтированной на подвижной каретке 19; δ1 - толщина неподвижного рабочего диска 4;
δ2 – толщина оптической плоскопараллельной стеклянной пластинки 20; К – коэффициент Френеля: К= 1- 1/n2; Vi- скорость движения каретки 19 с оптической плоскопараллельной стеклянной пластинкой 20.
Рис. 3. Схема распространения световых потоков λв (верхнего) и λн(нижнего) при наличии на пути нижнего светового потока λн неподвижной оптической плоскопараллельной пластинки 17 (рис. 1).
U – источник монохроматического излучения 1; С - скорость света; n1 - коэффициент преломления света веществом неподвижного рабочего диска 4; n2 – коэффициент преломления света веществом оптической плоскопараллельной стеклянной пластинкой 20, смонтированной на подвижной каретке 19; n3 – коэффициент преломления света веществом неподвижной оптической плоскопараллельной пластинкой 17; δ1 - толщина неподвижного рабочего диска 4; δ2 – толщина оптической плоскопараллельной стеклянной пластинки 20; К – коэффициент Френеля: К= 1- 1/n2; Vi - скорость движения каретки 19 с оптической плоскопараллельной пластинкой 20.
Рис.4. Типовые интерференционные картины со световыми импульсами, отмечающими мгновенные положения каретки 19 с пластинкой 20 на штангах 6 и относительными временными отметками.
Рис. 5. Относительное смещение интерференционных полос при движении каретки 19 с пластинкой 20.
Рис. 6. Общий вид линейной установки:
1 - подвижная каретка 22; 2 - устройство для крепления стеклянной пластинки 24; 3 - перемычка телескопического накатника; 4 - секция пружины накатника.
Рис. 7. Общий вид линейной установки:
1 - направляющие штанги 23;
2 - подвижная каретка 22;
3 - пружинный телескопический накатник.
Рис. 8. Общий вид установки для регистрации результатов экспериментальных исследований:
1 - стальной лучепровод 15; 2 - блок интерференционных зеркал 11, 12; 3 - проектирующая линза; 4 - контрольный матовый экран с перекрестьем; 5 - частотомер-периодомер Ч3-22 (хронометр); 6 - кинорегистратор “Юг-35-1”; 7 - электроблок кинорегистратора.
Дата установки: 29.12.2007
[вернуться к содержанию сайта]
