Опыт Физо


Опыт Физо провёл Ипполит Физо в 1851 году для измерения относительной скорости света в движущейся воде. Физо использовал специальный интерферометр для измерения влияния движения среды на скорость света.

Согласно теории, преобладавшей в то время, проходящий через движущуюся среду свет будет увлекаться этой средой таким образом, что измеренная скорость света была бы простой суммой его скорости внутри среды и скорости среды. Физо действительно обнаружил эффект увлечения, но наблюдаемая величина эффекта была намного ниже, чем ожидалось. Когда он повторил эксперимент с воздухом вместо воды, то не заметил никакого эффекта. Его результаты, как казалось, подтверждали гипотезу Френеля о частичном увлечении эфира средой[англ.], что приводило в замешательство большинство физиков. Прошло более полувека, прежде чем появилось удовлетворительное объяснение неожиданного результата Физо с использованием специальной теории относительности Альберта Эйнштейна. Позднее Эйнштейн указал на важность эксперимента для специальной теории относительности, в которой он демонстрирует релятивистскую формулу сложения скоростей в пределе малых скоростей.

Несмотря на то, что опытом Физо называют один определённый эксперимент, он не был единственным опытом, проведённым этим физиком, потому что он был активным экспериментатором, который провёл широкий спектр различных опытов, связанных с измерением скорости света в различных ситуациях.

Сильно упрощённое представление опыта Физо 1851 года представлено на рисунке 2. Входящий свет разделяется на два луча светоделителем (BS) и проходит через две трубки с водой, в которых вода течёт в противоположных направлениях. Затем два луча вновь объединяются, чтобы сформировать интерференционную картину, которую наблюдатель может интерпретировать[S 1]. Упрощённая конструкция, которая представляет собой интерферометр с двумя плечами, показанная на рисунке 2, потребовала бы использования монохроматического света, который позволил бы получить только тусклые полосы. Из-за малой длины когерентности белого света потребовалось бы согласование оптических путей с непрактичной степенью точности, а устройство было бы чрезвычайно чувствительным к вибрации, механическим сдвигам и температурным эффектам[P 1].