Избранные научные труды. Том 1

Система abcdefg обеспечивала освещение струи. Сильно увеличивающая система линз b давала на щели экрана E изображение горизонтально расположенной линейной спирали лампы Нернста a. Зеркала c, e, f и линзы d и g обеспечивали попадание на струю увеличенного изображения щели, после чего весь свет, падающий от линзы g направлялся в фотокамеру K. Пунктирными линиями на рисунке показаны границы светового пучка.

Каждая фотография снималась в течение 12 сек, что соответствует примерно 600 оборотам вращающегося механизма и соответствующему числу экспозиций фотопластинки. Ниже приводятся некоторые из полученных фотографий (см. рис. 3). Направление струи — справа налево. На фотографиях видно, что концы отрезанных ножами кусков струи очень быстро стягиваются к середине кусков и принимают каплеобразный вид.

Рис. 3

Для выполнения измерений фотопластинка накладывалась на стеклянный масштаб и изучалась под микроскопом. По масштабу отсчитывались показания штрихов, перпендикулярных направлению струи, когда они совпадали с внешними краями каплеобразных концов отрезка струи. После этого вычислялась координата середины каждого разреза, и разность этих средних координат для двух последовательных разрезов, делённая на увеличение фотографии, отождествлялась с расстоянием, проходимым струёй за время одного оборота вращающегося механизма. Такое вычисление справедливо, если, во-первых, движение двух концов разреза будет независимым и, во-вторых, у каждого отрезка струи оба конца сокращаются на одинаковую величину за время, в течение которого разрез перемещается из одного из сфотографированных положений в другое. В пользу реализации этих условий свидетельствует, с одной стороны, тот факт, что часть куска струи вблизи его середины не испытывает никаких изменений в результате разрезания струи (см. фотографии) и, с другой стороны, симметричная форма каждой пары концов, обращённых друг к другу.

Увеличение фотографии находилось фотографированием стеклянного масштаба, расположенного непосредственно под струёй.

Промежуток времени между двумя последовательными разрезами определялся по среднему числу оборотов в секунду за время экспозиции Поскольку фотопластинка также даёт усреднение отдельных снимков, таким способом можно достигнуть очень высокой точности. Для контроля при каждом определении скорости струи делались снимки с различными периодами вращения механизма.

В табл. 1 приведены результаты одного эксперимента, в котором было получено четыре фотографии. Найденные значения скорости очень хорошо согласуются друг с другом: максимальное расхождение не превосходит 0,1%.

Таблица 1

Увеличение фотографии, ƒ

Расстояние между разрезами,

а, см

Число оборотов в секунду,

n

Скорость струи

v=na/ƒ

,

см/сек

0,8624

8,37

40,19

390,0

0,8624

6,735

49,92

389,8

0,8624

6,845

49,15

390,1

0,8624

6,54

51,41

389,9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ

В проделанных экспериментах амплитуда колебаний струи была столь мала, что длину волны нельзя было измерить с достаточной точностью ни с помощью наблюдений самой струи, ни по её фотографии.

Метод, использованный для определения длины волны, состоял в нахождении пучностей волны (точек, где касательные плоскости параллельны оси струи) с помощью светового изображения, даваемого струёй, как оптической системой.

На рис. 4 изображена горизонтальная струя S, расположенная так, что одна из её плоскостей симметрии горизонтальна, а другая вертикальна. Лампа Нернста L с вертикальной спиралью прикреплена к телескопу T точно над его осью (слева — вид сверху, справа — вид сбоку); OO₁ - горизонтальная линия, проходящая через пучность перпендикулярно оси струи.

Рис. 4

В плоскости левого рисунка (вид сверху) струя играет роль длиннофокусной линзы, передняя поверхность которой образует мнимое изображение в точке A, а задняя поверхность создает в точке B действительное изображение, изменённое преломлением при двойном прохождении передней поверхности. В плоскости правого рисунка (вид сбоку) все отражённые лучи можно считать проходящими через ось струи, ввиду малости её диаметра. Если теперь сфокусировать телескоп на расстояние TA, то на темном фоне будут видны яркая, маленькая, вертикальная черточка α и менее яркий чётко очерченный эллипс β, большая ось которого имеет горизонтальное направление.

При перемещении телескопа в направлении, параллельном струе, расстояние между яркой черточкой и эллипсом меняется, причём при расположении телескопа как раз против пучности волны яркая черточка совпадает с малой осью эллипса.

Параллельно струе помещался мелкий стеклянный масштаб с ценой деления 0,1 мм, который был отчётливо виден в поле зрения телескопа вместе с описанными светлыми объектами. При измерении телескоп передвигался параллельно струе и слегка поворачивался вокруг вертикальной оси так, чтобы яркая линия, проходя через середину эллипса, совпадала с волосяной нитью окуляра.

Рис. 5