Вращающееся зеркало - измерение скорости света Фуко

Некоторое время назад я наткнулся на вторичный веб-источник по измерению скорости света в воде, сделанному Фуко около 1850 года. Ниже я прилагаю его перерисованную схему (свет отражается от вращающегося зеркала к неподвижному и от последнего снова к вращающемуся). который тем временем слегка вращается, поэтому свет заканчивается в направлении, обозначенном как воздух , а не обратно в источник света).

Когда Фуко поместил сосуд, наполненный водой, между зеркалами, свет отразился обратно под большим углом ( вода ), потому что в воде свет движется медленнее.

Какая скорость точно измеряется в этом опыте? Фазовая скорость (источник света непрерывен, похож на бесконечную монохроматическую волну), групповая скорость (которая обычно относится к волновому пакету - такой пакет каким-то образом создается вращением зеркала?) или еще какая?

введите описание изображения здесь

Изменить (на основе ответа mouseterminator):

Как изменится результат (угол) при отрицательной групповой скорости (что, насколько мне известно, возможно)?

Ответы (2)

отсутствующийКороткий ответ:

Он измеряет групповую скорость.

В каждом эксперименте с вращающимся зеркалом вы всегда измеряете групповую скорость. У вас может быть непрерывный световой луч от источника, однако обычно между вращающимся зеркалом и неподвижным зеркалом есть апертура / шторка (я не знаю правильный термин на английском языке), чтобы предотвратить прохождение света, который не совсем прямой. (Если фиксированное зеркало достаточно маленькое, оно вам даже не понадобится). Таким образом, луч расщепляется во времени, потому что он проходит только тогда, когда вращающееся зеркало выровнено под соответствующим углом (в данном случае 45°). Затем луч отражается обратно, и при постоянной угловой скорости вращающегося зеркала вы можете видеть одну точку немного в стороне от источника луча (в зависимости от размера вашего эксперимента и угловой скорости вращающегося зеркала). Без шторки вы бы просто увидели линию, которая на самом деле очень бесполезна. Эксперимент также не позволяет одновременно измерить скорость света в воздухе и воде. Вы должны были бы сначала измерить его на воздухе, а затем поставить резервуар с водой (с достаточно маленькими стенками).

Я согласен, что должна быть какая-то подсветка измеренного светового луча (скажем, воздушного), так как вращающееся зеркало отражает свет, идущий от источника света, во всех углах, но я не уверен, что диафрагма будет работать.
Я провел этот эксперимент один раз, так что я почти уверен, что он работает. Чем меньше апертура, тем точнее ваши показания, потому что ваш отраженный луч становится меньше. Однако тогда вы не можете видеть это, а также. Поэтому в качестве источника света обычно используют лазер. Почему вы думаете, что диафрагма (по сути маленькое отверстие) не будет работать?
"Почему вы думаете, что диафрагма (по сути маленькое отверстие) не будет работать?" Потому что свет от источника света может отражаться в направлении воздуха или воды (и во всех направлениях вокруг них) просто за счет одного отражения от вращающегося зеркала. Как отличить его от света, прошедшего через неподвижное зеркало и дважды отразившегося от вращающегося?
хорошая точка зрения. Ну, по сути, вы все равно получите двойную интенсивность в одной точке. Я был неправ, поместив туда жалюзи, это только удвоило бы интенсивность. В эксперименте мы помещаем Линзу между вращающимся зеркалом и отражающим зеркалом, с фокусом линзы в центре вращения вращающегося зеркала. Таким образом, точка становится намного ярче, потому что при повороте вращающегося зеркала на 20° (в зависимости от размера линзы) свет отражается обратно. Фуко использовал Cog с частотой, связанной с вращающимся зеркалом, чтобы предотвратить прохождение другого света.

Это может свести с ума , пытаясь понять этот эксперимент из множества «образовательных» дискуссий, циркулирующих вокруг! Они могут показаться правдоподобными, но если вы действительно задумаетесь об этом, вы поймете, что чего-то не хватает. Эксперимент не может работать без апертуры, или маски луча, или чего-то еще , чтобы обратный луч оставался острой точкой, а не широким пятном света.

Чего не хватает, так это того, что неподвижное зеркало должно быть сферическим зеркалом с радиусом кривизны (приблизительно), равным расстоянию между двумя зеркалами.

С изогнутым зеркалом не имеет значения, куда направлено вращающееся зеркало: если лучу удается попасть куда-нибудь на сферическое (неподвижное) зеркало, он всегда отражается обратно в одну и ту же точку на вращающемся зеркале. Точка удара обратного луча изменяется только на величину, на которую поворачивается зеркало после того, как оно направляет луч на неподвижное зеркало.

Маска не требуется, а «пакет» или «световая пуля» — это любой свет, падающий на неподвижное зеркало во время каждого оборота.

Вращающееся зеркало - измерение скорости света Фуко
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v