8.3. Оптические явления

8.3. Оптические явления

Отражение и преломление света. Попадая на поверхность раздела сред, свет частично отражается, частично преломляется. В основе этого явления лежит отражение и преломление элементарной струйки газа (рис. 8.7), проходящей из среды одной плотности эфира в среду другой плотности. Разность плотностей при сохранении равенства давлений на границе двух сред может быть вызвана, например, разницей температур эфира в этих средах, что, в свою очередь, является следствием разницы вихревых структур этих сред.

Если предположить, что плотность газа для каждой среды в среднем постоянна, то на основании уравнения Бернулли на границе сред для каждой среды справедливы следующие соотношения:

или

откуда

Учитывая, что отношение скоростей распространения электромагнитной волны в вакууме и в среде есть показатель преломления, получаем

поскольку для всех прозрачных тел m » 1, и,

Рис. 8.7. Отражение и преломление элементарной струйки газа

следовательно, диэлектрическая проницаемость среды равна отношению плотностей эфира в среде к плотности эфира в том же потоке в вакууме.

При отражении фотона от границы двух сред часть эфира каждой элементарной струйки фотона отражается, часть преломляется и попадает во вторую среду. Eсли второй средой является металл, то для отраженной струи должна оказаться справедливой теория обычного механического удара [27], а не теория переизлучения света возбужденными (светом же) электронами, которая принята в настоящее время (см., например, [28]).

Действительно, как известно [29—31], в 1 см³ металлов содержится 10²² - 10²³ свободных электронов. Глубина проникновения света в металлах составляет

где s — проводимость среды.

Для видимого света глубина проникновения равна 10^-5 - 10^-3 см, в этом слое сосредоточено количество электронов

Масса каждого электрона равна примерно массе фотона. Учитывая, что не весь фотон одновременно взаимодействует с электронами, а лишь малая его доля, поскольку сам фотон рассредоточен в пространстве, приходится констатировать, что в результате соударения фотона со всеми электронами последние сместятся на ничтожно малую величину, которая не может обеспечить переизлучение фотонов.

Но структура электронов, находящихся в металле, существенно отличается от свободных электронов, находящихся в вакууме. Автор [32] отмечает, что состоянию электрона с минимальной скоростью соответствует максимальней радиус электрона

отличающийся от классического радиуса электрона r_e = 2,8·10^-15 м в 430 раз. В металле один электрон приходится на кубический объем металла со стороной кубика (10^-22)^1/3 - (10^-23)^1/3 = (4,6-2,2)xl0^-8 см и площадью S_э = (2 - 0,5) ·10^-16 » 10^-15 см², следовательно, уже на поверхности металла один фотон сталкивается с большим числом электронов, коэффициент перекрытия в этом случае равен

а полное перекрытие площади на глубине порядка 2·10⁴ слоев электронов составит примерно 10^-3 см, что совпадает по порядку величины с толщиной слоя металла, поглощающего свет.

Но так как электроны в металлах образуют так называемую "поверхность Ферми" [33], т.е. взаимодействуют с атомной решеткой и между собой, создавая уплотненные вихри существенно больших площадей, чем они сами, то, следовательно, струи эфира, образующие вихри фотона, будут обязательно взаимодействовать с поверхностями существенно уплотненных вихрей эфира, образующих металла. Таким образом, есть все основания рассматривать взаимодействие струй эфира тела фотона с поверхностью металла как результат удара с поглощением и рассеиванием.

Следует отметить, что рассеивание струй, вызванное отклонением формы "поверхности Ферми" или "свободных" электронов от плоской после отражения немедленно уничтожается, поскольку отраженные струи образуют общий для этих струй вихрь и общее в этом вихре течение, в котором все отраженные струи вновь упорядочиваются. Часть потоков эфира, которая прошла в металл и не вышла на поверхность, будет рассеяна в металле, и ее энергия уйдет на повышение температуры металла.

Таким образом, отражение элементарной струи эфира от поверхности металла происходит по законам простого механического удара, при этом автоматически получается (предполагаем, что характеристики удара близки характеристикам идеального удара), что угол падения и угол отражения элементарных струй будут равны друг другу. На таких же условиях можно рассмотреть и отражение от поверхности металла всего фотона.

При ударе о преграду (зеркало) с преградой реагирует лишь один вихрь, так как возбуждение фотона перемещается со скоростью света в теле фотона, но и сам фотон перемещается с той же скоростью. Если элементарный вихрь, имеющий относительно поверхности отражения нормальную и тангенциальную составляющие скорости, коснется поверхности отражения и будет продолжать свое движение, то каждая его элементарная струя будет отражаться по законам механического удара, в результате чего отраженная струя также будет иметь форму окружности, но течение в ней будет направлено в сторону, противоположную течению струи в падающей части вихря (рис. 8.8). В результате этого в отраженном вихре циркуляция скорости вихря (магнитная напряженность) будет иметь противоположный знак по сравнению со знаком циркуляции скорости в падающем вихре. Поскольку же вихри первого и второго ряда поменяются местами относительно направления движения, то знак циркуляции относительно этого направления движения сохранится.

Иначе обстоит дело с циркуляцией продольного вдоль осей вихрей Движущегося газа. При отражении от поверхности направление про-

Рис. 8.8. Отражение и преломление элементарного вихря

Рис. 8.9. Изменение знака спина фотона при отражении

дольного движения газа сохранится, но само направление движения отраженного фотона сменится, в результате чего окажется, что спин фотона изменил свой знак на противоположный, это видно непосредственно из рисунка.

Из рис. 8.9, на котором показано отражение света от металлического зеркала, видно, что при каждом отражении знак спина фотона меняется на противоположный, что не следует из обычных теорий.

Рассмотрим отражение и преломление света на границе двух однородных прозрачных диэлектриков. При переходе фотона из среды с одной плотностью в среду с другой плотностью изменяется значение ротора каждого элементарного вихря, составляющего фотон. Длина же каждого элементарного вихря сохраняется неизменной, таким образом, значения циркуляции и ротора осевого потока сохраняются неизменными. Поскольку в электромагнитной модели при переходе из одной среды в другую меняется значение магнитного поля

а в вихревой модели — ротор вектора скорости струй каждого элементарного вихря

то магнитная составляющая должна отождествляться со значением ротора вектора скорости струй в каждом элементарном вихре.

Проекция ротора вектора скорости осевого потока на ось, перпендикулярную направлению движения и направлению циркуляции элементарного вихря, дает значение электрической напряженности, а проекция того же ротора на ось направления движения — значение спина.

Как видно из рис. 8.9, значения роторов периодически меняются вдоль оси фотона, поэтому в первом приближении выражения для ро-

Рис. 8.10. К выводу закона преломления света

торов имеют следующий вид:

С учетом приведенной аналогии можно заключить, что вывод законов отражения и преломления для вихревой модели фотона ничем не будет отличаться от общепринятого вывода на основе электромагнитной модели, изложенного в общих курсах физики и оптики. В частности, закон преломления света можно рассматривать, исходя из изложенных представлений следующим образом (рис. 8.10).

При достижении одним краем фотона границы двух сред в силу большей плотности эфира в оптически более плотной среде скорость уменьшится в n₂/ n₁ раз, в то время как другой край фотона продолжает движение со скоростью v₁. Следовательно, когда второй край фотона коснется поверхности оптически более плотной среды, пройдет время t₀, в течение которого первый край во второй среде пройдет расстояние v₂ t₀ = ОЕ. Для второго края v₁t₀ = B'B₁. Далее

или

Отсюда следует, что

и диаметры вихрей в среде с большей плотностью соответственно меньше диаметров вихрей в среде с большей плотностью эфира.

Интерференция. Явление интерференции является одним из основных явлений, подтверждающих, как считается, волновую природу света. Однако несложно показать, что сходство интерференции света с интерференцией волн поверхностное, не раскрывающее существо явления.

Действительно, если придерживаться волновой точки зрения, то невозможно объяснить, каким образом излучающие свет атомы синхронизируются между собой, а без синхронизации явление интерференции было бы невозможно, поскольку фотоны в интерферирующих лучах были бы никак не связаны между собой по фазе, даже если бы частоты у них были одинаковы. Фазы отдельных фотонов имели бы хаотический сдвиг относительно друг друга, и никакая интерференция была бы невозможна. Однако интерференция света — реальное явление, а это означает, что излучающие атомы непременно должны синхронизироваться и синфазироваться между собой.

Принципиальный механизм взаимной синхронизации и синфазирования излучающих атомов был изложен выше. Такой механизм, невозможный в волновой модели, позволяет обеспечить синхронное и синфазное излучение всех излучаемых в один и тот же момент времени фотонов. В результате этого на всей площади излучателя, которая многократно превышает площадь сечения отдельного фотона, в каждый момент времени устанавливается единая фаза излучения. После расщепления лучи в интерферометре сохраняют стабильную фазу излучения относительно друг друга, что и позволяет после сложения этих лучей получить интерференционную картину.

Однако так как фаза излучения может со временем меняться, то в случае, если длины интерферирующих лучей существенно различны, четкость интерференционной картины может нарушаться. Отсюда практическая рекомендация: при разработке интерферометров целесообразно стремиться к равенству длин обоих интерферирующих лучей.

Во всем остальном картина интерференции вихревых фотонов совершенно подобна волновой: интенсивности вихрей можно также суммировать, как и интенсивности обычных волн, при этом образуется интерференционная картина.

Дифракция. Явление дифракции наряду с явлением интерференции рассматривается обычно как подтверждение волновой природы света. Однако, как и интерференцию, дифракцию можно рассматривать с позиций вихревого строения фотона.

Как известно, дифракция света — отклонение направления распространения света от прямолинейного вблизи краев непрозрачных предметов - происходит в результате взаимодействия света с этими краями, на что было обращено внимание еще Юнгом в 1800 г. При этом свет за краем предмета отклоняется в сторону этого предмета, засвечивая теневой участок.

Истолкование дифракции с учетом принципа Гюйгенса [34, 35], согласно которому точки края предмета принимаются за новый источник волн, весьма искусственно, поскольку за источник волн согласно тому же принципу можно принять любую точку, и в этом смысле край предмета не является чем-либо особым. Такое объяснение не проливает света на физическую сущность дифракции, в лучшем случае дает описательную картину явлений.

Сущность дифракции несложно понять, если рассмотреть прохождение вихревого фотона в непосредственной близости от непрозрач-

Рис. 8.11. Механизм дифракции света

ного предмета. Как видно из рис. 8.11, поверхность непрозрачного предмета, рядом с которым пролетает фотон, есть поверхность в среднем неподвижного эфира. Это справедливо, поскольку межатомные расстояния имеют порядок 10^-8 см, а порядок длин волн фотона 10^-4 см. Следовательно, по отношению к фотону вихревые движения поверхностей атомов усреднены.

В зазоре между фотоном и предметом имеет место большой градиент скорости, поскольку край фотонного вихря движется с большой скоростью в направлении, обратном направлению движения фотона, а зазор относительно мал. С противоположной стороны фотона посторонний предмет отсутствует, следовательно, градиент скорости мал. Отсюда следует, что давление эфира со стороны предмета существенно меньше, чем со стороны свободного эфира, и фотон прижимается к предмету.

После того как фотон проходит предмет, он попадает в зону, в которой давление начинает выравниваться, поскольку предмет там уже отсутствует. В этой зоне давление уже выше, чем в зазоре, но еще ниже, чем в свободном эфире. Поскольку непрозрачный предмет не мешает больше смещению фотона, а разность давлений еще существует, фотон отклоняется в сторону тени предмета, что и происходит.

Из изложенного вытекает, что угол поворота фотона должен зависеть от формы края предмета. При увеличении радиуса закругления края непрозрачного предмета угол поворота фотона должен несколько увеличиться, это может быть проверено экспериментально. Можно ожидать, что эффект начнет заметно проявляться при радиусах закругления порядка десятков сантиметров или единиц метров.

Аберрация. Аберрацией света в астрономии называется изменение видимого положения светила на небесной сфере, обусловленное конечностью скорости света и движением наблюдателя вследствие вращения Земли (суточная аберрация света), обращения Земли вокруг Солнца (годичная аберрация света) и перемещения Солнечной системы в пространстве (вековая аберрация света) [36].

Классическая теория аберрации света, основанная на представлении о распространении света в неподвижном эфире, приводит к следующему виду зависимости между аберрационным смещением светила a по большому кругу небесной сферы, проходящему через светило, и апекс — точку, к которой движется наблюдатель, в сторону апекса, углом между направлениями на светило и на апекс y и скоростью движения наблюдателя v:

Здесь с — скорость света.

Так называемая релятивистская поправка, вытекающая из теории относительности, составляет 0,0005'', поэтому практически никогда не используется.

Уравнение (8.50) можно записать в виде

а поскольку угол а мал, то уравнение (8.51) обычно представляют в виде

Величина

для годичной аберрации в настоящее время считается равной 20,50'', но это значение приближенное, поскольку более точное значение можно определить на основе учета параллакса Солнца, эксцентриситета Земли, сидерического времени и экваториального радиуса.

В результате суточной аберрации света звезды смещаются по большому кругу небесной сферы в направлении к точке востока на величину cosj'sins0,319'', где j' - геоцентрическая широта места наблюдения, а s - угловое расстояние светила от точки востока.

Вековое аберрационное смещение звезд практически не обнаруживается, так как направление движения Солнечной системы в пространстве меняется крайне медленно.

Аберрация света является следствием перемещения Земли в мировом пространстве относительно эфира, что точно соответствует излагаемой в настоящей работе концепции. Однако при этом целесообразно произвести некоторые уточнения, связанные с особенностями увлечения эфира Землей в непосредственной от нее близости, а также связанные с особенностями распространения фотонов в эфире.

Перемещение Земли в мировом пространстве является векторной суммой следующих перемещений: 1) Земли вокруг самой себя (скорость вращения на экваторе 463 м/с); 2) Земли вокруг Солнца (30 км/с); 3) Солнца вокруг ядра Галактики (180-200 км/с); 4) Галактики относительно других галактик (скорость неизвестна, предположительно несколько сот километров в секунду).

Кроме того, Земля находится в потоке эфира, перемещающегося от краев Галактики к ее ядру (см. гл. 10). Таким образом, Земля находится в общем потоке эфира, который ее обдувает (рис. 8.12).

Рис. 8.12. Суммирование составляющих скоростей движения Земли

Классическая точка зрения была бы совершенно справедлива, если бы Земля при своем движении не захватывала эфир, однако это не так.

В результате работ Миллера [37, 38], поставившего в 1905-1906 гг. и 1921—1925 гг. серию экспериментов с интерферометром, унаследованным им от Майкельсона и Морли, выяснилось, что имеется четкая зависимость скорости эфирного ветра от высоты, причем на поверхности Земли, как это и было показано в 1881 и 1887 гг. авторами [39, 40], скорость эфирного ветра мала и на высоте 250 м над уровнем моря эта скорость составляет примерно 3 км/с, а на высоте 1860 м — от 8 до 10 км/с. Таким образом, скорость эфирного ветра нарастает с высотой.

В результате обработки данных Миллер нашел, что направление эфирного ветра таково, как если бы Земля в своем движении в неподвижном эфире перемещалась по направлению к звезде созвездия Дракона (склонение +65°, прямое восхождение апекса 262°). Вероятная погрешность в экспериментах Миллера не превышала 2°.

Полученные Миллером результаты находятся в полном соответствии с теорией обтекания шара потоком газа [41]. Уравнения пограничного слоя для такой осесимметричной задачи были рассмотрены авто-

Рис. 8.13. Обдувание Земли эфиром

ром [42]. Решение этой системы уравнений для шара графически изображено на рис. 8.13.

При обтекании шара газ образует пограничный слой, причем ближайшие к поверхности тела слои движутся вместе с телом, а отдаленные имеют некоторую промежуточную скорость, при этом, начиная с некоторого значения, скорость газа соответствует его скорости в свободном пространстве. Иначе говоря, пограничный слой имеет определенную толщину, определяемую параметрами газа и шара.

В точках с координатами относительно центральной оси газового потока j_отр ⁼ 109,6° пограничный слой отрывается. Начиная с этой координаты газ должен быть неподвижен относительно шара на различном от него расстоянии вплоть до оторвавшегося и проходящего на некотором расстоянии от шара пограничного слоя,

Учитывая, что ось Земли составляет с направлением движения угол 90° - 65° = 25°, можно рассчитать области на Земле, в которых можно обнаружить эфирный ветер.

Областью, в которой эфирный ветер может быть обнаружен всегда (кроме малых высот), является область от 90° с.ш. до 5,4° с.ш. Область, в которой эфирный ветер может быть обнаружен не в любое время суток, является область от 5,4° с.ш. до 44,6° ю.ш. Наконец, область, в которой эфирный ветер не может быть обнаружен, если не подняться на очень большие высоты, исчисляемые сотнями километров, является область от 44,6° ю.ш. до 90° ю.ш. Следует отметить, что, как видно из рис. 8.13, эфирный ветер увеличивается с высотой.

Если бы Земля была лишена атмосферы, то толщина пограничного слоя оказалась бы очень малой. Однако наличие атмосферы существенно повышает эквивалентное значение кинематической вязкости эфира. Это означает, что атмосфера Земли увлекает эфир частично, что и создает переход между поверхностью Земли и мировым пространством.

Явление аберрации света целесообразно проанализировать с учетом эфирного ветра, обдувающего Землю (рис. 8.14).

Соответствие значений аберрации, найденных экспериментально, расчетным свидетельствует о том, что фотоны не меняют существенно направления скорости при прохождении пограничного слоя эфира, т.е. фотоны обладают значительной инерцией, а силы сдувания их в поперечном потоке эфира относительно невелики. Некоторую аналогию можно видеть в распространении колец, вырывающихся из дымовых труб при наличии горизонтального ветра (рис. 8.15). Если ветер заметно сносит дым, то дымовые кольца оказываются смещенными незначительно. Тем не менее различие экспериментальных данных аберрации для различных обсерваторий, расположенных на различных широтах и высотах, может быть дополнительно проанализировано с точки зрения наличия пограничного слоя эфира, захватываемого Землей при ее движении.

Рис. 8.14. К механизму аберрации света

Рис. 8.15. Уменьшение относа дымовых колец ветром по сравнению с обычным дымом

Могут быть также сделаны дополнительно некоторые выводы, связанные с отклонением значений аберрации света от расчетных: 1) годичная аберрация света в поясе 44,6—90° ю.ш. будет иметь меньшее значение, нежели в северных широтах; 2) годичная аберрация на малых высотах, а тем более в глубоких шахтах, должна иметь несколько меньшее значение, чем на больших высотах в тех же широтах; 3) при космических перелетах необходимо проводить корректировку местоположения с учетом собственной скорости движения объекта относительно потоков эфира, если эта корректировка выполняется астрономическими средствами, расположенными на самом объекте.

<< Prev Top Next>>

Сайт создан в системе uCoz