نظريه جسمهاي متحرک هرتز
اپتيک بخشي است از مبحث الکتروديناميک، به اين معنا که اتر نوري با اتر الکترومغناطيسي متجانس است. نتايجي که در آن جا از بررسيهاي اپتيکي را جمع به رفتار اتر عايد شده اند، اعتبار خود را بايد همچنان حفظ کنند، چون اين
نويسنده: ماکس بورن
مترجم: هوشنگ گرمان
مترجم: هوشنگ گرمان
اپتيک بخشي است از مبحث الکتروديناميک، به اين معنا که اتر نوري با اتر الکترومغناطيسي متجانس است. نتايجي که در آن جا از بررسيهاي اپتيکي را جمع به رفتار اتر عايد شده اند، اعتبار خود را بايد همچنان حفظ کنند، چون اين نتيجه گيريها محققاً به سازوکار نوسانهاي نور هيچ گونه بستگي ندارند؛ اگر به خاطر داشته باشيم، بررسيهاي ما فقط به شاخصهاي هندسي موج نور مربوط مي گشتند، به عدد نوسان (اتر دوپلر)، به سرعت (با خودکشاني) و به راستاي انتشار (کجراهي).
تا پيدايش نظريه الکترومغناطيسي، فقط اندازه گيري چنديهايي ميسر مي بود که بر حسب
براي توجيه اين مطلب، دو نظريه مطرح بوده است: يکي نظريه استوک، مبتني بر اين فرض که اتر در درون ماده به وسيله ماده تماماً حمل مي شود؛ ديگري نظريه فرنل که فقط به بيان حمل بخشي از اتر قناعت مي ورزيد و مقدار اين بخش را مي توانست از آزمايشها استخراج کند. نظريه استوک در مراحل عملي دقيق ناتوان مي ماند، ولي نظريه فرنل کليه پديده ها رانمايش مي داد.
در نظريه الکترومغناطيسي نيز عين اين دو بينش امکان پذيرند: با خود کشاني تمام بنابر نظر استوک، يا با خود کشاني بخشي بنابر عقيده فرنل. اينک اين سؤال پيش مي آيد که آيا از طريق مشاهدات الکترومغناطيسي محض امکان انتخاب صحيح بين اين دو فرضيه وجود دارد؟
هرتز نخست وجه با خود کشاني کامل را بر طبق سبک و قاعده اي معين به معادلات ميدان ماکسولي انتقال داد، ولي در عين حال يقين کامل داشت که چنين برنامه اي فقط جنبه آزمايشي مي تواند داشته باشد، چون کاربرد اين فرضيه در فرايندهاي اپتيکي درست همان دشواريها را همراه مي داشت که عدم موفقيت نظريه استوک را موجب شده بودند. اما سادگي نظريه اي که در آن به تفاوت قائل شدن بين حرکت اتر و ماده نيازي نبوده است، او را بر اين داشت که چنين نظريه اي را مطرح کند و به بحث گذارد. در اين ميان معلوم شد، پديده هاي القا که در رساناها براي فيزيک تجربي و امور فني به نحوي گسترده از اهميتي فراوان برخوردارند، با نظريه هرتز دقيقاً وفق مي دهند. و تناقضات با امور اختباري ابتدا در آزمايشهاي دقيق بروز مي کنند، يعني در مواردي که جابه جايي در نارساناها مقام و اهميتي پيدا مي کنند. اينک مي خواهيم همه حالتهاي ممکن را به ترتيب بررسي کنيم:
1. رساناي متحرک الف) در ميدان الکتريکي
ب) در ميدان مغناطيسي
2. نارسانای متحرک الف) در ميدان الکتريکي
ب) در ميدان مغناطيسي
1. الف) رسانايي در يک ميدان الکتريکي بارهاي سطح خارجي کسب مي کند. چنانچه اين نارسانا حرکت کند، بارهاي اکتسابي را با خود حمل خواهد کرد. اما بارهاي متحرک مي بايد هم ارز با جرياني باشند و از اين رو بر طبق قاعده بيو و ساوار يک ميدان مغناطيسي حلقوي توليد کنند. به اين منظور که تصوري روشن عايد شود. خازني را در نظر مي گيريم که صفحه هاي آن به موازات سطح xz قرار گرفته باشد (ش.1) و بارهاي ناهمنام به چگالي σ را حمل کنند، به اين معنا که
ش.1- صفحه ی بارشده خازنی با سرعت v در راستای عمود بر میدان الکتریکی حرکت می کند.
1. ب) چنانچه نارساناها در ميدان مغناطيسي به حرکت درآورده شوند، در آنها ميدانهاي الکتريکي و از اين طريق جريانهاي الکتريکي ظاهر مي گردند. اين همان پديده القا به وسيله حرکت است که قبلاً به توسط فاراده کشف و از حيث کمي پژوهش شده بود. ساده ترين حالت اين است که: ميدان مغناطيسي H که به وسيله يک آهنرباي نعل اسبي ايجاد مي شود، به موازات محور z باشد (ش.2)؛
حرکت رشته ی سیمی به طول l که بخشی از مدار جریان مسدود را تشکیل می دهد، در میدان مغناطیسی بین قطبهای یک آهنربای نعل اسبی قوی.
اين قانون پايه طرز کار کليه ماشينها و دستگاههاي فيزيکي و الکتروتکنيکي است که در آنها انرژي حرکتي از طريق القا به انرژي الکترومغناطيسي تبديل مي شود. به عنوان مثال، تلفن و ديناموهاي از هر نوع نيز در جمع دستگاها و ماشينهاي مزبور قرار مي گيرند. از اين رو چنين قانوني را به حکم تجارب عملي بيشمار مي توان کاملاً مطمئن تلقي کرد.
2. الف) حرکت يک نارسانا در ميدان الکتريکي را به اين شرح به تصور مي آوريم: يک ورق متحرک از ماده نارسانا به پهناي a بين دو صفحه خازن (ش.1) قرار گرفته فضاي بين دو صفحه را پر مي کند (ش. 3). اينک هنگامي که خازن بار مي شود، يک ميدان الکتريکي E در ورق و يک جابه جايي
اکنون اگر لايه نارسانا با سرعت V در امتداد X حرکت داده شود، بنابر نظر هرتز اتر موجود در اين لايه مي بايد تماماً با اين حرکت همراهي کند (کشانده شود). پس ميدان E و بارهاي به چگالي
به اين ترتيب، بار متحرک و متعلق به سطح مرزي نيز به سهم خود جرياني به شدت
اينکه واقعاً چنين حالتي پيش مي آيد، به توسط رونتگن (4)از طريق تجربي (1885) اثبات شده است. ولي انحرافي که او در سوزن مغناطيسي مشاهده کرد، بسيار کمتر از اندازه اي بود که در نظريه هرتز پيش بيني مي شد. آزمايشهاي رونتگن نشان مي دهند که فقط تفاضل چگالي بار از ميزان جابه جايي اتر به تنهايي که عبارت است از:
ش.3- یک لایه نارسانا فضای بین دو صفحه ی خازن بارشده را پر کرده است. سطح خارجی رسانا بر اثر جابه جایی در داخل، در دو طرف باردار نشده است بخشی از جابه جایی (دو قطبیهای ±) از اتر سرچشمه می گیرد، بخش دیگر (دوقطبیهای ±) از خود نارسانا. هرگاه نارسانا حرکت کند، فقط دوقطبیهای نارسانا به حرکت درمی آیند.
در حرکت ماده مشارکت دارد. اين مطلب را بعداً به صورتي روشن تر توضيح خواهيم داد. در اين جا فقط قيد مي کنيم که واقعيتهاي شناخته شده اپتيکي چگونه حکم مي کرده اند که نظريه با خود کشاني کامل هرتز همچنين در مورد فرايندهاي صرفاً الکترومغناطيسي ناتوان مي ماند.
ايشنوالد (1903) از طريق مشارکت دادن صفحه هاي فلزي بارشده در حرکت، دستاورد رونتگين را به نحوي آشکار تأييد کرد؛ اين صفحه هاي باردار متحرک، يک جريان انتقالي به شدت
2. ب) يک ميدان الکتريکي را که فرضاً به وسيله يک آهنربايي نعل اسبي تحقق يافته باشد در نظر مي گيريم، به صورتي که يک لايه از جنس ماده نارسانا در راستاي محور x در اين ميدان حرکت کند (ش. 4). ماده اختيار شده فاقد قابليت مغناطيسي شدن است
ش.4- یک لایه نارسانا در میدان مغناطیسی حرکت می کند. بارهای جابه جایی القا شده بر سطح لایه را می توان اندازه گرفت.
را، آنچنانکه انحرافي در عقربه بارسنج ايجاد کنند، مي بايد نشان بدهند. اين آزمايش (1905) به توسط ويلسون (5) (با ماده دي الکتريکي دوران کننده) اجرا شد و وجود فرايند بارشدن را در واقع تأييد کرد، منتها باز به مقداري اندک، يعني در حدي مطابق با چگالي سطحي]
قضيه در مورد اين هر چهار پديده نوعي طبعاً ارتباط پيدا مي کند با حرکت نسبي جسمهاي ميدان سازي که نسبت به رسانا يا نارساناي آزموني جابه جا مي شوند. چنانکه قبلاً ديده ايم، اين بخش متحرک در جهت محور x را مي توان ثابت نگاه داشت و مابقي قسمتهاي دستگاه را در جهت منفي محور x به حرکت درآورد. نتيجه بايستي يکسان باشد. نظريه هرتز هم براي جسمهاي حرکتهاي فقط نسبي قائل مي شود، و در اين ميان اتر را نيز در حکم همين جسمها تلقي مي کند. بنابر نظريه هرتز کليه فرايندها در يک دستگاه در حال حرکت انتقالي درست مانند در حالتي جاري مي شوند که دستگاه مزبور ساکن بوده باشد. پس اصل نسبيت سنتي بر اساس اين نظريه صادق است.
اما نظريه هرتز با واقعيتها وفق نمي دهد و ناگزير بود که جارا براي ديگر نظريه ها باز کند، نظريه هايي که از حيث نسبيت به ديدگاه هايي دقيقاً متخالف متوسل شده باشند.
پينوشتها:
1. Konvektion Current
2. H. A. Rowland
3. A. Eichenwald
4. W. C. Rontgen
5. H. A. Wilson
ماکس، بورن؛ (1371)، نظريه ي نسبيت اينشتين، ترجمه ي هوشنگ گرمان، تهران: انتشارات علمي و فرهنگي، چاپ چهارم.
/ج
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}