 |
 |
 |
 |
LIV. о двойном преломлении лучей электрической силы
п. Н. Лебедев
После того как Грц дал нам методы экспериментально проверить следствия электромагнитной теории света и тед1 открыл для исследования неизл1еримую область, естественно появилась потребность делать его опыты в небольшом масштабе, более удобном для научных изысканий. Первые попытки в этом направлении сделал Лодж, а затем, в последнее время, А. Риги выработал удобный метод, которым теперь многократно пользуются.
Мне удалось при дальнейшем уменьшении аппаратов получить и наблюдать электрические волны, длина которых не превосходила долей одного сантиметра (X = 0.6 см), и которые были ближе к более длинным волнал1 теплового спектра, чем к электрическим волнам, которьши вначале пользовался Герц; при этих волнах можно пользоваться такими маленькими параболическими зеркалами, что призма для доказательства явления пре-юмления может быть лишь немногим более одного сантиметра. Таким образом, явилась возможность распространить основные опыты Герца на кристаллические средины и пополнить их исследованием двойного преломления в кристаллах.
Еще надобно заметить, что явление двойного преломления электрических волн большей длины в дереве уже получено Риги; оно обнару-жилос, в явлении эллиптической поляризации и ее зависимости от толщины слоя*.
{Ж. Р. Ф. X. о. (!. физ.), 2 (1), стр. 2ГЗ-220 (1895); Собрание сочинений, стр. 37 (Москва. 1913); Wied. Ann. 5S, 1 - 17 (18951}. = О. Lodge. Nature, 41, p. 462, 1890. " A. Righi. Memoire d. Acc. d. Bologna (5) 4, p. 487, 1894. * A. Righi. I. c. p. 565.
Помещая между скрещенными зеркалами пластинки дерева (Маек, Wied. Ann., 54, p. 342, 1895) или льда (Вернадский, V. Biernacki. Wied. Ann., 55, p. 602, 1895) так, чтобы волокна дерева или оси ледяных кристаллов составляли угол в 45°с осями зеркал, и наблюдая возбуждение резонатора во вторичном зеркале, еще ие.пьзя заключить, что данное вещество двупреломляющее, т. е. что скорости двух составляющих луча различны: подобное явление может быть вызвано также и различной в различных направлениях проводимостью данной пластины, как это Герц показал для своей поляризационной решетки. Что описанное явление в дереве действительно обусловливается такой особенностью проводимости, показали исследования Риги (I. с); может быть, что абсолютная величина проводимости речного льда в разных направлениях окажется ничтожной, и тогда для льда такой метод явится применимым; во всяком случае наблюдения при различных толщинах пластин, как то сделал Риги, и в зтом случае будет необходимым контролем.
I. Прибгры
Общее расположение опыта было сделано по образцу классического расположения Герца: в фокусе цилиндрического зеркала возбуждалось электрическое колебание, а в фокусе вторичного зеркала находились два прямолинейных резонатора, с помощью которых и обнаруживался пучок электрических лучей; разница заключалась лишь в том, что линейные размеры приборов были в сто раз меньше. Такое уменьшение размеров приборов оказалось, однако, невозможным без некоторых изменений: так, первичному проводнику была дана форма, предложенная Риги, а возбуждение резонатора было обнаруживаемо не при помощи вторичной искры, как у Герца, а термоэлектрическим способом Клеменчича.
Первичный проводник (фиг. 1) состоял из двух платиновых цилиндров Р, и (каждый по ГЗ мм длины и 0.5 мм в диаметре), которые были впаяны в стеклянные трубки d и G; заряды подводились искрами, которые перескакивали с проволок Dj и на платиновые цилиндры. Первичный проводник находился в фокусе кругового цилиндрического зеркала (высота 20 мм, отверстие 12 мм, фокусное расстояние б мм); для того чтобы искра первичного проводника перескакивала в жидком изоляторе, все зеркало было погружено в керосиновую ванну, из которой пучок электрических лучей выходил в воздух через слюдяное окошко; длину первичной искры (/=0.02 мм) можно было регулировать помощью винта. В цепь небольшого индуктория (который давал 30 прерываний в секунду) был
введен конденсатор С для того, чтобы избежать вредного для первичной искры разряда всего индуктория, и водя1юе сопротивление IV.
Помощью второго параболического зеркала, которое было точной копией вторичного зеркала Герца (высота 20 мм, отверстие 12 мм, фокусное расстояние 1.4 мм) лучи концентрировались на два прямолинейных резонатора, из которых каждый имел длину в 3 мм. На обращенных друг к другу концах резонаторов /?i и (фиг. 2) были припаяны петельки из очень тонкой проволоки (б? = 0.01 мм) с одной стороны железной, с другой константаноеой; петельки эти проходили друг в друга. По середине каждого резонатора (т. е. в узле его электрического колебания) была припаяна упругая проволока, укрепленная в эбонитовой пластинке Е.
Когда резонаторы возбуждаются, то они частью разряжаются при каждом колебании через проволоки термоэлемента, нагревание которых измеряется первым отклонением очень чувствительного гальванометра. Вторичное зеркало было помещено в коробочку с слюдяным окошком, через которое свободно проникали лучи электрических колебаний.
Фиг. 1.
Фиг. 2.
1 I. К I е m е и с i с. Wied. Ann., 42, p. 416, 1891; Wied. Ann., 50, p. 175, 1893.
" Я пользовался круговым цилиндром вместо параболического, как у Герца,, в видах более легкого изготовления.
3 Эти проволоки, пружинясь, натягивали петельки термоэлемента и обусловли-. вали их надежньи! металлическиii контакт.
Оба зеркала были помещены на спектрометре. Первичное зеркало было неизменно помещено на место коллиматора, и ось его постоянно оставалась вертикальной; вторичное зеркало, помещенное на место трубы, могло перемещаться по кругу, а также вращаться вокруг горизонтальной оси наподобие николя. Расстояние между зеркалами в большинстве случаев было 10 см, что соответствует Юму Герца.
II. Основные опыты Герца
Описанные аппараты позволяют без труда повторить основные опыты Герца.
а) Поляризация
Для опытов с поляризацией я пользовался четырехугольной решеткой (в 2 X 2 см), которая состояла из 20 тонких проволочек; опыты с параллельными и скрещенными осями зеркал были тождественны с таковыми же опытами Герца.
Подобная (несколько большая) решетка находилась иа пути луча при всех нижеописанных опытах: вращая ее вокруг луча, мы не изменяем те случайные внешние силы, которые непосредственно действуют на стрелку гальванометра (например, магнитное действие индуктория и т. д.), и потому разница отклонений при двух главных положениях решетки исключительно обусловлена лучами электрической силы.
Ь) Интерференция
Пользуясь двумя плоскими зеркалами, нетрудно измерить по методе Больцмана длину волны луча: за максимумом, который наблюдается при разнице ходов в О см, следует ясно выраженный максимум при 0.2- 0.3 см, за которым следует слабый максимум при0.5-0.6 см; при больших разницах ходов периодических изменений более не наблюдается, что указывает на значительное затухание электрических колебаний. По данным этого наблюдения находим длину волны Х= 0.6 см, что вполне соответствует геометрическим размерам приборов.
с) Прямолинейное распространение
При расстоянии в 10 см между зеркалами легко исследовать прозрачность изоляторов (эбонит, слюда, стекло) и непрозрачность проводников (металлических пластин).
При удалении вторичного зеркала от первичного уменьшаются отклонения гальванометра, притом несколько более чем прямо пропорционально расстоянию.
Резкого геометрического очертания луч не имеет; тем не менее направление луча можно легко определить с точностью до трех градусов.
d) Отражение
Для опыта с отражением достаточно иметь металлическое плоское зеркало в 2 х 2 см. Для того чтобы показать особенности анизотропных поверхностей, можно воспользоваться описанной поляризационной решеткой.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 [ 129 ] 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156