پيش‌بيني و محاسبه‌ي انحراف نور ستارگان به هنگام گذشتن از کنار خورشيد يکي از مهمترين کارهاي انجام شده توسط نسبيت عمومي است که پس از آن با اندازه‌گيري‌هاي عملي تأييد شد. آزمايش‌هاي انجام شده همچنين نشان مي‌داد که سرعت پيش‌رويِ يک موج الکترومغناطيسيِ گذرنده از کنار خورشيد کاهش مي‌يابد درحاليکه نسبيت عمومي هنوز قادر به توجيه آن نبود و حتي مستلزم افزايش و نه کاهش آن بود. بالاخره شاپيرو توانست اين تأخير زماني را به عنوان نتيجه‌اي از نسبيت عمومي به‌دست آوَرَد.
در اين مقاله توجيه اپتيکي دو پديده‌ي مشاهده شده‌ي فوق را ارائه مي‌دهيم. اين توجيه به روشي بسيارساده هر دوي انحراف و کاهش سرعت نور را با هم دربر مي‌گيرد. اساسِ اين توجيه درنظر گرفتنِ خورشيد و اتمسفر اطراف آن (که تا محدوده‌ي وسيعي که حتي مي‌توان گفت مدار زمين را در بر مي‌گيرد گسترده است) به عنوان يک عدسي کروي (گازي) اپتيکي (البته از نوعي که ضريب شکستِ آن با رفتن به طرف مرکز افزايش مي‌يابد) مي‌باشد که باعث انحراف نور و نيز کاهش سرعت آن در داخل عدسي مي‌گردد.
.jpg)
خورشيد، تا ارتفاعِ زيادي از سطحش، داراي اتمسفري است که همانطور که اين ارتفاع افزايش مي‌يابد مرتباً رقيق‌تر مي‌شود. براي سادگيِ درک موضوع فرض کنيد اين جو متشکل از دو لايه با ضرايب شکستِ n1 و n2، همچنانکه در شکل زير نشان داده شده است، باشد به‌گونه‌اي که n2>n1>no. طبيعي است که شعاع نور در عبورش از سطحِ S1 به طرفِ داخل شکسته خواهد شد، و در عبور از سطح S2 مجدداً به طرف داخل شکسته خواهد شد، و اين شعاع پس از عبور از فاصله‌ي کمينه‌اش از خورشيد، در عبور بعدي‌اش از سطح‌هاي S2 و S1 به طرف خارج شکسته مي‌شود. نتيجه‌ي اين شکست‌هاي پياپي، به‌علتِ شکل کرويِ سطوح، خُمِشِ شعاع در عبور از درون اتمسفر خورشيد به‌گونه‌اي است که گويا شعاع به‌وسيله‌ي خورشيد جذب شده است. واضح است که اين مدل ساده بعلاوه پيش‌بيني مي‌کند که سرعت پيش‌رويِ شعاع نور در مجاورت سطح خورشيد به علت قرار گرفتن در محيط‌هاي از لحاظ اپتيکي چگال‌تر کاهش مي‌يابد.
اما اتمسفر خورشيدي چگونه مي‌تواند، آنچنانکه مشاهدات نشان مي‌دهد، ناپاشنده باشد؟ مطمئناً اگر بتوان عدسي خورشيدي را به عنوان يک عدسي يا منشور کوچک در يک آزمايشگاه اپتيکي در نظر گرفت و اجازه داد که پرتوي باريک از نورِ غيرِ تک‌فام از درون آن (نه به سمت مرکز آن) عبور کند، آنگاه بايد انتظار پاشيدگي نورِ عبور کرده از بين عدسي (خورشيدي) را به‌خاطرِ شکست آن در عدسي داشته باشيم. اما اينکه به هنگام مشاهده‌ي نور عبوريِ ستارگان از مجاورت خورشيد چنين پاشيدگي‌اي مشاهده نمي‌شود به علت اين حقيقت است که اين تنها يک پرتو باريکِ منفرد از نور يک ستاره نيست که به خورشيد مي‌رسد بلکه پرتوهاي بي‌شماري از نور آن موازي با يکديگر به خورشيد مي‌رسند. دليلِ توازي آنها اين است که ستاره بسيار بسيار دور از خورشيد است. لذا به‌جاي يک پرتو منفرد که مي‌تواند از يک عدسي در آزمايشگاهي اپتيکي عبور کند در اينجا با پرتوهاي موازي بي‌شماري سروکار داريم. مطابق توجيه مربوط به شکل بالا اين پرتوها به هنگام عبور از اتمسفر خورشيد (يا به عبارت ديگر به هنگام عبور از مجاورت خورشيد) متناسب با فاصله‌هاي آنها از مرکز خورشيد، به جهت‌هاي مختلف کج مي‌شوند. طبيعي است که هر پرتو در عدسي خورشيدي، همزمان با انحرافش، پاشيده نيز مي‌شود. پس همچنانکه در شکل زير نشان داده شده است پس از عبور پرتوها از جو خورشيد، داراي پرتوهاي بي‌شمارِ کج‌شده و به انحاء مختلف جهت‌گيري شده‌اي خواهيم بود که هر کدام به‌طور همزمان پاشيده نيز شده‌اند. روشن است که پاشيدگي‌هاي مختلفِ پرتوهاي منحرف شده‌ي مختلف (مربوط به پرتوهاي مجاورِ يکديگرِ موازيِ اوليه) با يکديگر آميخته خواهند شد و در نتيجه يک مشاهده‌گر زميني هيچ پاشيدگي‌اي را مشاهده نخواهد کرد بلکه فقط انحرافِ پرتو براي او قابل مشاهده خواهد بود؛ درحقيقت اين درست همان دليلِ اين است که چرا در يک آزمايشگاه اپتيکي پديده‌ي جداييِ طول موج‌هاي مختلفِ يک پرتوي به اندازه‌ي کافي کُلُفت از نور غيرِ تک‌فام پس از شکستِ آن در يک منشور (يا يک لنز کروي) در قسمتِ ميانيِ پرتو مشاهده نمي‌شود.
.jpg)
به عبارت ساده‌تر، با فرض اينکه در اين شکل a، b، و c به‌ترتيب پرتوهاي ميانيِ بينابِ مرئي پاشيدگي‌هاي مربوط به پرتوهاي موازي اوليه‌ي A، B، و C باشند درحاليکه a'، b'، و c' و نيز a"، b"، و c" به‌ترتيب پرتوهاي کناري بيناب مرئي پاشيدگي‌هاي مربوط به اين پرتوهاي موازي اوليه باشند، درصورتيکه مشاهده‌گر زميني در امتداد پرتو b قرار گرفته باشد او اين پرتوي مياني بيناب مرئي را همراه با پرتوهاي کناري بيناب، c' و a"، که موازي با پرتو b مي‌باشند، مشاهده خواهد کرد. چون اين پرتوهاي موازي (يعني b، c'، و a") به يکديگر نزديکند (زيرا مربوط به پرتوهاي اوليه‌ي نزديک به يکديگر مي‌باشند)، او عملاً پاشيدگي را مشاهده نخواهد کرد بلکه فقط انحراف جهت پرتو b نسبت به جهت پرتو اوليه (B) بوسيله‌ي او مشاهده خواهد شد.
/ن