Релятивистские эффекты в оптике

Длина волны или частота наблюдаемого света может не совпадать с соответствующими длинами волн или частотами света, излучаемого атомом. Точнее, воспринимаемая частота или длина волны зависит не только от внутриатомных процессов, их обусловливающих, но также и от той системы координат, с которой связаны наблюдающие аппараты. Частота волнового процесса будет различной, если её оценивать с помощью аппаратов, неподвижных относительно источника или движущихся по отношению к нему.

После тщательной проверки опыта Майкельсона и некоторых других опытов, не обнаруживших эфирного ветра, положение теории Лорентца стало непрочным. Теория эта отрицала в своём основном положении принцип относительности и исходила из утверждения возможности установления абсолютной системы отсчёта. Она вынуждена была прибегнуть к гипотезе контракции, которая объясняла неудачу попытки обнаружения абсолютного характера движения Земли наличием случайно компенсирующихся эффектов. Это обстоятельство явилось слабым звеном теории.

А. Эйнштейн (1905 г.) пересмотрел всю проблему, поставив её совершенно по-новому.

В 1972 г. значение скорости света было определено на основе независимых измерений длины волны и частоты света. В качестве источника был выбран, по ряду причин, гелий-неоновый лазер, генерирующий излучение с длиной волны 3,39 мкм. Длина волны этого излучения измерялась с помощью интерферометрического сравнения с эталоном длины, т.е. с длиной волны оранжевого излучения криптона. Методами нелинейной оптики (генерация излучения с суммарными и разностными гармониками) частоту лазерного излучения удалось сравнить с эталоном времени. Таким образом было получено значение скорости света с=ln, превосходящее по точности все ранее известные значения более чем на два порядка:

Теория увлекаемого эфира. Опыт Физо

Герц создал теорию, основанную на утверждении что мировой эфир, заполняющий все пространство, полностью увлекается материальными телами при их движении. Таким образом, оптические явления в движущейся среде разыгрываются в эфире, движущимися без отставания с этой средой, и, следовательно, наблюдение над явлениями в движущихся средах не дают возможности установить это движение. Другими словами, теория Герца переносит механический принцип относительности в оптику. Используя уравнение преобразования Галилея, Герц создал уравнения электродинамики. Теория Герца противоречила со многими опытами, в том числе с опытом Физо.

Задача определения скорости света принадлежит к числу важнейших проблем оптики и физики вообще. Решение этой задачи имело огромное принципиальное и практическое значение. Установление того, что скорость распространения света конечна, и измерение этой скорости сделали более конкретными и ясными трудности, стоящие перед различными оптическими теориями. Первые методы определения скорости света, опиравшиеся на астрономические наблюдения, способствовали со своей стороны ясному пониманию чисто астрономических вопросов. Точные лабораторные методы определения скорости света, выработанные в последствии, используются при геодезической съёмке.