Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.
Шрифт:
Что бы ни представлял собой свет, в каждой точке пространства что-то происходит - либо смещение, либо вращение, или нечто такое, что даже не поддаётся воображению, но что несомненно по своей природе является вектором, т.е. направленной величиной, ориентированной нормально к направлению луча. Это полностью доказано явлениями интерференции.
В случае циркулярно поляризованного света величина этого вектора остаётся всегда одной и той же, а его направление вращается вокруг направления луча, совершая один оборот за период волны. Существующая неопределённость относительно того, лежит ли этот вектор в плоскости поляризации или перпендикулярен к ней, не
Когда луч циркулярно поляризованного света падает на среду, находящуюся под действием магнитной силы, на его распространение в среде влияет отношение направления вращения света к направлению магнитной силы. Из этого мы заключаем (в соответствии с аргументацией п. 817), что в среде под действием магнитной силы происходит некоторое вращательное движение, ось которого лежит в направлении магнитных сил, и что скорость распространения циркулярно поляризованного света при совпадении направлений его колебательного вращения с магнитным вращением среды отлична от скорости распространения, когда эти направления противоположны.
Единственное сходство, которое мы можем проследить между средой, через которую распространяется циркулярно поляризованный свет, и средой, через которую проходят линии магнитной силы, состоит в том, что в обоих случаях имеется вращательное движение вокруг оси. Но здесь сходство кончается: вращение в оптическом явлении есть вращение вектора, представляющего собой некоторое возмущение. Этот вектор всегда перпендикулярен направлению луча и поворачивается вокруг него известное число раз в секунду. В магнитном явлении то, что вращается, не обладает свойствами, по которым можно различить его стороны; так что мы не можем определить, сколько поворотов совершается в секунду.
Следовательно, в магнитном явлении нет ничего, что соответствует длине волны и распространению волны в оптическом явлении. Среда, в которой действует постоянное магнитное поле, не заполнена благодаря наличию силы волнами, распространяющимися в одном направлении, как в случае, когда через эту среду распространяется свет. Единственное сходство между оптическим и магнитным явлениями состоит в том, что в каждой точке среды существует нечто такое, что имеет природу угловой скорости относительно оси, направленной вдоль магнитной силы.
О гипотезе молекулярных вихрей
822. Изучение действия магнетизма на поляризованный свет приводит, как мы уже видели, к выводу о том, что часть явления, происходящего в среде под действием магнитной силы, составляет нечто, относящееся к той же математической категории величин, что и угловая скорость, ось которой направлена вдоль магнитной силы.
Эта угловая скорость не может быть скоростью какой-либо части среды, имеющей заметные размеры и вращающейся как единое целое. Мы должны, следовательно, представлять его как вращение очень маленьких объёмов среды, каждый из которых вращается вокруг своей собственной оси. Это и составляет гипотезу молекулярных вихрей.
Движение этих вихрей, хотя оно, как мы показали (п. 575), и не влияет заметно на видимые движения больших тел, может быть таким, чтобы воздействовать на то колебательное движение, от которого, согласно волновой теории, зависит распространение света.
823. В том состоянии неведения относительно природы вихрей, в котором мы пребываем сейчас, невозможно установить закон, который связывает смещение среды с изменением вихрей. Поэтому мы будем предполагать, что изменение вихрей, вызванное смещением среды, подчинено тем же условиям, которые, как показал Гельмгольц в своём великом труде, посвящённом Вихревому движению 2, регулируют изменение вихрей идеальной жидкости.
2Crelle's Journal, vol. IV (1858), p. 25-55. Перевод Тэта. Phil. Mag., June, p. 485-151, 1867.
Правило Гельмгольца можно сформулировать следующим образом. Пусть P и Q будут две соседние частицы на оси вихря, тогда, если вследствие движения жидкости эти частицы окажутся в точках P'Q', линия P'Q' будет представлять новое направление оси вихря, а его сила изменится в отношении Q'P' к PQ.
Следовательно, если , , обозначают составляющие силы вихря, а , , - смещение среды, значения , и станут равными
'
=
+
d
dx
+
d
dy
+
d
dz
,
'
=
+
d
dx
+
d
dy
+
d
dz
,
'
=
+
d
dx
+
d
dy
+
d
dz
.
(1)
Теперь мы предположим, что то же самое условие выполнено при небольших смещениях среды, в которых , , представляют не составляющие силы обычного вихря, а составляющие магнитной силы.
824. Составляющие угловой скорости элемента среды равны
=
1
2
d
dt
d
dy
–
d
dz
,
=
1
2
d
dt
d
dz
–
d
dx
,
=
1
2
d
dt
d
dx
–
d
dy
.
(2)
Следующий шаг в нашей гипотезе состоит в предположении, что кинетическая энергия среды содержит член вида
2C(
+
+
).
(3)
Это эквивалентно предположению, что угловая скорость, приобретаемая элементом среды при распространении света, есть величина, которая может входить в комбинации с тем движением, которым объясняются магнитные явления.