Эксперимент Майкельсона–Морли

Эксперимент Майкельсона–Морли Эксперимент Майкельсона–Морли Проведен в 1887 году Альбертом Майкельсоном и Эдвардом Морли   Сравнивалась скорость света в перпендикулярных направлениях   Результат: […]

Эксперимент Майкельсона–Морли

  • Эксперимент Майкельсона–Морли

    • Проведен в 1887 году Альбертом Майкельсоном и Эдвардом Морли  
    • Сравнивалась скорость света в перпендикулярных направлениях  
    • Результат: отсутствие существенной разницы между скоростью света  
  • Значение эксперимента

    • Первое убедительное доказательство против эфирных теорий  
    • Начало направления исследований, приведших к специальной теории относительности  
    • Эксперименты повторялись с возрастающей чувствительностью  
  • Обнаружение эфира

    • Физические теории 19-го века предполагали существование эфира  
    • Земля вращается вокруг Солнца, что вызывает вопросы о движении эфира  
    • Предпочтение отдано идее Френеля о стационарном эфире  
  • Эксперименты по эфирному дрейфу

    • Попытки измерить эффекты эфирного ветра первого порядка  
    • Эксперименты Хука и других были отрицательными  
    • Максвелл указывал на необходимость измерений второго порядка  
  • Эксперимент Майкельсона (1881)

    • Майкельсон разработал интерферометр для измерения эфирного ветра  
    • Ожидаемый сдвиг полосы составил 0,04 полосы, но не был обнаружен  
    • Вывод: гипотеза Френеля отвергнута, подтверждена гипотеза Стокса  
  • Эксперимент Майкельсона–Морли (1887)

    • Проведен в 1887 году с большей точностью  
    • Результат: отсутствие эфирного ветра  
    • Эксперимент стал одним из фундаментальных подтверждений специальной теории относительности  
  • Сотрудничество Майкельсона и Морли

    • В 1885 году Майкельсон и Морли начали сотрудничество для подтверждения эксперимента Физо и усовершенствования эксперимента Майкельсона.  
    • Майкельсон был профессором физики, Морли — профессором химии.  
  • Кризис психического здоровья Майкельсона

    • В сентябре 1885 года у Майкельсона случился кризис психического здоровья, который он преодолел к октябрю.  
    • Морли объяснил кризис напряженной работой Майкельсона.  
  • Подтверждение коэффициента лобового сопротивления Френеля

    • В 1886 году Майкельсон и Морли успешно подтвердили коэффициент лобового сопротивления Френеля.  
    • Этот результат укрепил их надежду найти эфирный ветер.  
  • Улучшенная версия эксперимента Майкельсона

    • В 1887 году Майкельсон и Морли создали улучшенную версию эксперимента Майкельсона для обнаружения эфирного ветра.  
    • Эксперимент проводился в подвале общежития Адельберта в WRU.  
  • Технические детали эксперимента

    • Свет многократно отражался, увеличивая длину пути до 11 м.  
    • Вибрации были снижены за счет установки устройства на блоке песчаника.  
    • Использовался белый свет для измерений из-за его низкой длины когерентности.  
  • Результаты эксперимента

    • Эксперимент стал самым известным неудачным экспериментом в истории.  
    • Измеренное смещение составило всего лишь одну сороковую от ожидаемого.  
    • Результат был признан слишком малым для использования в качестве показателя скорости относительно эфира.  
  • Последствия эксперимента

    • Эксперимент подтвердил полное затягивание эфира и опроверг теорию стационарного эфира.  
    • Нулевой результат Майкельсона-Морли был подтвержден другими экспериментами.  
    • Эти проблемы привели к разработке преобразования Лоренца и специальной теории относительности.  
  • Анализ светового пути

    • Время прохождения луча в продольном направлении было определено правильно.  
    • В поперечном направлении Майкельсон получил неверное выражение, что было исправлено Потье и Лоренцем.  
    • Разница во времени между продольным и поперечным направлениями была найдена.  
  • Разница в пути лучей

    • Лучи не совпадают по фазе на некоторое количество длин волн.  
    • Один путь длиннее другого на расстояние Δλ.  
  • Изменение формулы скорости света

    • При v2/c2 << 1 выражение упрощается.  
    • Δλ1 = 2Lv2/c2.  
  • Эфирный ветер и интерферометр

    • Эфирный ветер проявляется в виде разницы траекторий.  
    • Разница в траектории равна нулю при перпендикулярном или параллельном направлении.  
  • Эксперимент Майкельсона и Морли

    • Майкельсон и Морли пытались обнаружить «пограничный сдвиг».  
    • Отрицательный результат привел к выводу, что дрейф эфира не поддается измерению.  
  • Наблюдатель и интерферометр

    • Эффект эфирного ветра подобен эффекту пловца в реке.  
    • В продольном направлении скорость уменьшается, в поперечном — увеличивается.  
  • Зеркальное отражение и сокращение длины

    • Классический анализ предсказывал фазовый сдвиг.  
    • Сокращение длины по Лоренцу компенсирует угловое расхождение лучей.  
  • Сокращение длины и преобразование Лоренца

    • Гипотеза сокращения длины предложена Фитцджеральдом и Лоренцем.  
    • Сокращение длины и замедление времени объясняются преобразованием Лоренца.  
  • Специальная теория относительности

    • Эйнштейн вывел преобразование Лоренца из постулата относительности.  
    • Специальная теория относительности объясняет нулевой результат Майкельсона-Морли.  
  • Теория эфира и её опровержение

    • Теория эфира утверждает, что не существует уникальной системы координат, приводящей к эфирному дрейфу.  
    • Сжатие движущихся тел следует из двух фундаментальных принципов теории.  
    • Эксперимент Майкельсона-Морли не показал эфирный дрейф, но подтвердил постоянство скорости света.  
  • Влияние эксперимента на Эйнштейна

    • Нулевой результат эксперимента Майкельсона-Морли помог идее постоянства скорости света получить признание.  
    • Эйнштейн не считал, что эксперимент существенно повлиял на его путь к специальной теории относительности.  
  • Преобразование Лоренца и его подтверждение

    • Преобразование Лоренца можно вывести из комбинации трех экспериментов.  
    • Эксперимент Кеннеди-Торндайка показал, что скорость света не зависит от скорости движения аппарата.  
    • Эксперимент Айвза-Стилвелла подтвердил релятивистское сокращение длины.  
  • Неправильные альтернативы и их опровержение

    • Теория Стокса о полном эфирном сопротивлении была опровергнута.  
    • Теория излучения Вальтера Ритца также не подтвердилась.  
    • Эксперименты с тяжелыми металлическими трубами и рентгеновскими лучами не выявили эфирного сопротивления.  
  • Последующие эксперименты и их результаты

    • Майкельсон и Морли продолжали эксперименты, но не получили новых результатов.  
    • Миллер продолжал эксперименты, но его результаты были противоречивыми и не подтвердились.  
    • Современные эксперименты исключают результаты Миллера.  
  • Современные методы и их результаты

    • Современные методы анализа данных исключают периодические сигналы в данных Миллера.  
    • Эксперименты Кеннеди и Йооса показали отсутствие эфирного ветра.  
    • Современные измерения подтверждают теорию относительности.  
  • Скорость солнечной системы

    • Скорость солнечной системы вокруг центра галактики составляет около 220 км/с.  
    • Скорость солнечной системы относительно системы отсчета реликтового излучения составляет около 370 км/с.  
  • Оптические тесты

    • Оптические тесты на изотропию скорости света стали обычным делом.  
    • Новые технологии, включая лазеры и мазеры, значительно повысили точность измерений.  
  • Недавние эксперименты с оптическим резонатором

    • В начале 21 века возрос интерес к точным экспериментам типа Майкельсона–Морли.  
    • Первый высокоточный эксперимент проведен Brillet & Hall в 1979 году.  
    • Предел анизотропии скорости света, возникающей в результате движения Земли, равен Δc/c ≈ 10-15.  
    • По состоянию на 2015 год предел улучшен до Δc/c ≈ 10-18.  
  • Другие тесты на Лоренц-инвариантность

    • Примеры других экспериментов, не основанных на принципе Майкельсона–Морли, включают эксперименты по сравнению с часами или Хьюза-Древера.  
    • В эксперименте Древера 1961 года ядра 7Li были разделены магнитным полем на четыре уровня.  
    • Современные повторения таких экспериментов подтвердили принцип Лоренц-инвариантности.  

Полный текст статьи:

Эксперимент Майкельсона–Морли

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх