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: лв и лн). 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 лв и нижнего светового потока лн , 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 лн , излучаемый выходной поверхностью неподвижного рабочего диска 4 с частотой н , воспринимается входной поверхностью движущейся пластинки 20 и распространяется по её толщине с частотой н1, определяемой по Допплеру зависимостью:

н1 = н·(1- Vi/c)

C другой стороны в соответствии с продольным эффектом Допплера частота светового потока лн н2, воспринимаемого блоком зеркал 7, 8 (неподвижным регистратором) от выходной поверхности движущейся пластинки 20 определяется зависимостью

н2 = н1/(1- Vi/c)

или с учётом (1) н2 = н . Как видим, оптическая плоскопараллельная пластинка 20 является простым ретранслятором нижнего светового потока лн, 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 лн веществом движущейся пластинки 20 определяется зависимостью:

Ly = - [Vi·(n2 - 1)]·д2/c

где: Vi - текущая скорость перемещения каретки 19 с пластинкой 20 по направляющим штангам 6;

n2 - коэффициент преломления света веществом пластинки 20;

д2 - толщина пластинки 20;

с - скорость излучения света относительно выходной поверхности пластинки 20.

При данных линейной установки:

Viмакс.~5 м/с;

д2 =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

или с учётом длины волны лазерного излучения л и шага полос интерференционной картины lинт. на экране обработки кинолент зависимостью :

LTi = (Vi·Li/c)·(lинт./л)

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; л = 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 л = 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

Выводы