 |
 |
 |
 |
Фиг. 3.
соответствующую энергии отшнуровавшихся частей. Эта потеря энергии соответствует излучению в пространство. По этой причине колебания вибратора должны вскоре прекратиться, если какая-либо посторонняя сила не будет восиолнять утраченную энергию. Рассматривая незатухающие колебания вибратора, мы молчаливо допускали существование подобной силы. На фиг. , к которой \1ы снова обращаемся в момент t = T (причем направление стрелок должно быть изменено на обратное), отшнуровавшаяся часть силовых линий занимает пространство R, в то время как выходящие из полюсов силовые линии в этот момент полностью отсутствуют. Но в дальнейшем из полюсов выходят новые силовые линии и отталкивают линии, которые мы сейчас изучали, в пространство R (фиг. 2).
Без дальнейших рассуждений ясно, как ведут себя эти силовые линии в последующие моменты времени в пространствах R, (фиг. 3), R, (фиг. 4), <фиг. 1). Эти силовые линии все более и более переходят в чисто поперечную волну и, в виде таковой, теряются в пространстве. Для получения отчетливой картины развития силовых линий целесообразно изготовить чертежи для меньших промежутков времени и исследовать их при помощи стробоскопического диска.
Подробное изучение фигур показывает, что для точек, не лежащих ни на оси z, ни в плоскости ху, направление силы меняется по времени. Поэтому, если изобразить силу в данной точке, как это общепринято, отрезком, выходящим из этой точки, то конечная точка отрезка в процессе колебания не будет двигаться взад и вперед вдоль прямой, а опишет эллипс. Для выяснения вопроса о том, существуют ли точки, для которых этот эллипс вырождается в окружность, т. е. в которых сила, не меняя своей величины, непрерывно изменяет свое направление, мы наложим друг на друга две фигуры, соответствующие моментам времени, удаленным на половину периода друг от друга, например фиг. 1 и 3 или фиг. 2 и 4. Для интересующих нас точек система линий одной из фигур должна быть очевидно перпендикулярна к системе линий другой, а расстояния между линиями обеих фигур должны быть одинаковы. Маленькие четырехугольники, образуемые при пересечении обеих систем линий, должны, таким образом,
фиг. 4.
» Wied. Ann., 34, 155, 1888.
* { Под Периодом Т Гери понимает время, в течение которого вибратор меняет заряд от нуля до максимума и от максимума go нуля }.
обращаться в искомых точках в квадраты. Действительно, удается обнаружить области описанного типа. Они помечены на фиг. 1 круговыми стрелками, направление которых характеризует направление вращения силы. Для ясности на этих же фигурах изображены пунктирные линии, соответствующие линиям фиг. 3 и 4. Можно показать, что подобное поведение силы наблюдается не только в указанных точках, но и в прилегающих к ним узких областях, продолжающихся до оси г. Однако в этих направлениях сила так быстро убывает по величине, что отчетливое проявление описанной картины замечается только вблизи точек, отмеченных на фигурах.
Описанная система силовых линий, требуемая теорией, может быть воспроизведена в несовершенном эксперименте, описанном мною в одной из предыдущих работ. Полная теория этого эксперимента отсутствует. Правда, наблюдения не позволяют проследить за всеми деталями рассмотренного процесса, но они подтверждают его важнейшие особенности. Наблюдение в согласии с теорией показывает, что распределение силы вблизи вибратора подобно электростатическому распределению. В согласии же с теорией наблюдение показывает, что сила распространяется в основном в экваториальной плоскости, причем она убывает сначала быстро, а затем медленно, не обращаясь в нуль на промежуточных расстояниях. В согласии с теорией наблюдение показывает, что в экваториальной плоскости, на оси и на больших расстояниях сила имеет неизменное направление и меняющуюся величину, в то время как в промежуточных точках меняется не столько ее величина, сколько ее направление. Но опыт не согласуется с теорией в том отношении, что на больших расстояниях, согласно теории, сила должна быть перпендикулярна к прямой, проведенной к вибратору, в то время как по опытным данным она оказывается параллельной вибратору. Правда, вблизи экваториальной плоскости, где силы наиболее значительны, теория и опыт совпадают, но для направлений, расположенных между экваториальной плоскостью и осью, это не имеет места. Я думаю, что ошибочными являются наблюдения. В наших опытах направление вибратора было параллельно поверхности стен помещения, в котором производились наблюдения, вследствие чего компонента силы, параллельная вибратору, могла казаться усиленной по сравнению с перпендикулярной компонентой.
Поэтому я повторил опыты при изменении расположения вибратора, причем для некоторых его положений мне удалось получить полное согласие теории с опытом. Однако мне не удалось получить исчерпывающих доказательств. Было установлено только, что при больших расстояниях и в области незначительной интенсивности силы искажения, вносимые окружающими предметами, оказываются настолько значительными что делают невозможными точные исследования.
Во время работы вибратора энергия колеблется около сферических поверхностей, окружающих вибратор, то проходя через них наружу, то возвращаясь внутрь. Однако количество энергии, выходящей из каждой сферической поверхности за один период, превышает энергию, возвращающуюся обратно, причем разность между этими величинами одинакова для всех сферических поверхностей. Эта разность определяет количество энергии, теряемое за один период благодаря излучению. Легко вычислить
3 з;.=
Попытаемся сделать приближенную оценку соотношений, имевшихся в наших опытах. В этих опытах два шара, радиусом 15 см, заряжались противоположными знаками до потенциала, соответствующего искровому промежутку в 1 см. Оценивая электростатическую разность между шарами в 120 гЬ см2сек~, находим, что каждый шар заряжался для потенциала ±60 гЬсмЬсекЧ так что получалось £=15 х 60=900 гсмг сек". Общее количество энергии, которым вибратор обладал в начале процесса, составляло 2 X 1/2 X 900 х 60 = 54000 г см* сек"*, что соответствует энергии, достигаемой телом весом в 1 г, при падении его с высоты 55 см. Длина вибратора составляла около 100 см, а длина волны около 480 см.Отсюда следует, что потеря энергии за полупериод достигала 2 400 г см* сек"*. Ясно, что уже через одиннадцать периодов половина энергии должна была потеряться благодаря излучению. Таким образом, сильное затухание, характеризовавшее наши опыты, было обусловлено излучением и не могло быть устранено даже при значительном уменьшении сопротивления про» водника и искры.
Отдача энергии в 2 400 г смсек"* за 1.5 стомиллионных долей секунды соответствует мощности в 22 л. с. Если желательно, чтобы возбуждение колебаний длительно происходило с неизменной интенсивностью, несмотря на излучение, необходимо подводить к вибратору количество энергии не меньше указанного выше. Во время нескольких первых колебаний интенсивность излучения на расстоянии 12 м от вибратора соответствовала интенсивности солнечного излучения на поверхности земли.
Интерференционные опыты
Для определения скорости распространения электрической силы в экваториальной плоскости мы заставляли излученную волну интерферировать с волной, распространяющейся с постоянной скоростью в проволоке*. Оказалось, что возникающая интерференция наблюдается не на равных расстояниях, но вблизи вибратора эти расстояния меньше, чем на больших удалениях от него. Это явление было объяснено предположением, что полная сила может быть разложена на две, из которых одна - электродинамическая- распространяется со скоростью света, а другая -электростатическая-с большей, возможно, бесконечной скоростью. Согласно-
• См. примечание в конце статьи.
* Wied. Ann.. 34, 551, 1888.
ее для сферических поверхностей, радиус г которых настолько велик, что допустимо пользование упрощенными формулами. Именно, за элемент времени dt через сферическую зону, лежащую между 6 и 6 --de, проходит энергия:
d/-27rrsine.rd6. sin 6- /? cos6)Р.
Подставляя сюда значения Z, R, Р для больших г и интегрируя по 6 от О до те и по / от О до Т, находим, что за половину полного колебания через всю сферу проходит энергия:
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