Номер 2, страница 269 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Параграф 55. Развитие взглядов на природу света. Ответь на вопросы - номер 2, страница 269.

Условие.

2. Чем была вызвана необходимость выдвижения гипотезы о существовании светоносного эфира?

Решение.

Решение 2.

Чем была вызвана необходимость выдвижения гипотезы о существовании светоносного эфира?

К XIX веку в физике утвердилась волновая теория света, которая успешно объясняла явления интерференции, дифракции и поляризации. Все известные в то время волновые процессы, такие как звук или волны на поверхности воды, представляли собой колебания частиц упругой среды и не могли распространяться в пустоте.

По аналогии с этими механическими волнами, учёные пришли к выводу, что свет, будучи волной, также нуждается в среде-носителе для своего распространения. Однако свет от Солнца и других звезд доходит до Земли через безвоздушное пространство, которое считалось вакуумом. Чтобы разрешить это явное противоречие — распространение волн в пустоте — была предложена гипотеза о существовании особой, всепроникающей среды, названной светоносным эфиром.

Предполагалось, что эфир заполняет всё мировое пространство, пронизывает все тела и служит той самой упругой средой, колебания которой и представляют собой световые волны. Эта гипотеза получила дополнительную поддержку после того, как Джеймс Клерк Максвелл создал свою теорию электромагнетизма, в которой свет был представлен как поперечная электромагнитная волна.

Ответ: Необходимость выдвижения гипотезы о светоносном эфире была вызвана доминированием волновой теории света и аналогией с механическими волнами, которым для распространения необходима упругая среда. Поскольку свет распространяется в вакууме, была постулирована гипотетическая среда (эфир), заполняющая всё пространство и служащая носителем световых волн.

3. Какое предположение о при-

Для того чтобы светоносный эфир мог выполнять свою роль переносчика световых волн, ему пришлось приписать ряд уникальных и, как оказалось, противоречивых свойств:

• Всепроникаемость. Эфир должен был заполнять абсолютно всё пространство Вселенной, включая вакуум, и проникать сквозь все вещества, так как свет проходит через прозрачные тела.
• Абсолютная прозрачность. Он должен был быть невидимым и никак не проявлять себя, кроме как при переносе света.
• Высочайшая упругость. Скорость распространения волн в среде определяется её упругостью и плотностью (например, $v = \sqrt{\frac{E}{\rho}}$). Чтобы объяснить огромную скорость света ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с), эфир должен был обладать невероятно высокой жёсткостью (упругостью), значительно превосходящей жёсткость стали.
• Крайне низкая плотность. Несмотря на колоссальную жёсткость, эфир не должен был оказывать заметного сопротивления движению планет и других космических тел. Это требовало, чтобы его плотность была пренебрежимо малой.
• Свойства твёрдого тела. Из явления поляризации света следовало, что световые волны являются поперечными. Механические поперечные волны могут существовать только в твёрдых телах, но не в жидкостях или газах. Следовательно, эфир должен был вести себя как упругое твёрдое тело.

Совместить эти свойства — быть одновременно сверхжёстким твёрдым телом и сверхтекучей средой с нулевой плотностью — оказалось невозможным. Этот внутренний парадокс, а также отрицательный результат знаменитого эксперимента Майкельсона-Морли, который не смог обнаружить "эфирный ветер", в конечном итоге привели к отказу от гипотезы эфира в пользу специальной теории относительности.

Ответ: Было сделано предположение, что светоносный эфир должен обладать набором противоречивых свойств: быть всепроникающей, абсолютно прозрачной средой с чрезвычайно низкой плотностью (чтобы не тормозить планеты), но при этом обладать огромной упругостью и свойствами твёрдого тела (чтобы обеспечивать поперечность световых волн и их колоссальную скорость распространения).