4.4. Поперечный эффект Рёмера

Одним из следствий теории относительности, которое, якобы, не может быть объяснено классической физикой, является поперечный эффект Рёмера (Доплера). Эффект состоит в том, что частота света — ν₁, регистрируемая в поперечном направлении к направлению движения источника, уменьшается и равна

где ν — частота излучаемого света, β = v/c; v — скорость движения источника, с — скорость света относительно источника.

На рис. 6 изображена схема опыта, проведенного в 1938 г Г. Айвсом и Д. Стиллуэлом. Н — поток каналовых лучей (возбужденных атомов водорода) движущихся со скоростью v ~ 10⁸ см/сек вдоль экрана, Э — экран, О — оптическая ось спектрографа, Сп — спектрограф. В данном эксперименте длина волны, зарегистрированная спектрографом, уменьшилась на величину δλ = 0,0468 Å, весьма близкую к предсказанной теоретически [6].

Урок астрономии

Внимательное рассмотрение проведенного эксперимента позволяет дать иное, чисто классическое, объяснение измеренным характеристикам света.

На основании опытных данных и астрономических наблюдений выше (раздел 4) показано, что движение света подчиняется классическому закону сложения скоростей.

Приведено описание понятия света, корпускулярные и волновые свойства которого в современном понимании определяют свет как поток упорядоченной структуры фотонов, каждый из которых содержит электрическое и магнитное поля. Характерный размер структуры потока λ — звено. Поток, состоящий из звеньев, при движении ведет себя в некоторых случаях подобно волне и может быть описан соответствующими уравнениями.

Урок астрономии

В опыте Айвса, рис. 7, возбужденные атомы водорода, пролетая мимо отверстия в экране, излучают фотоны во всевозможных направлениях, в том числе и в перпендикулярном своему движению. Но эти фотоны из-за аберрации света в спектрограф попасть не могут. По правилу векторного сложения скоростей они отклоняются от оптической оси прибора на угол α из условия tg α = v/c.

По оптической же оси спектрографа распространяются только те фотоны, которые вылетают из потока возбужденных атомов водорода под углом минус φ к перпендикуляру направления своего движения, где φ=arcsin (v/c), рис. 8.

Урок астрономии

Скорость данных фотонов относительно спектрографа

По формулам (15) и (16) регистрируемая в этом случае частота света

Раскрывая c₂ через c и v, находим

При расположении спектрографа под любым углом к направлению движения атомов водорода указанный эффект относится к перпендикулярной составляющей скорости света относительно оптической оси спектрографа.