Doświadczenie michelsona-morleya.pdf

Doświadczenie Michelsona-Morleya

Doświadczenie Michelsona- Morleya

Doświadczenie Michelsona-Morleya – eksperyment zaliczany obecnie do

najważniejszych doświadczeń w historii fizyki . Miał na celu wykazanie ruchu Ziemi

względem hipotetycznego eteru poprzez porównanie prędkości światła w różnych

kierunkach względem kierunku ruchu Ziemi. Doświadczenie zostało przeprowadzone po raz

pierwszy w 1881 przez Alberta Abrahama Michelsona, który w 1887 powtórzył je wraz z

Edwardem Morleyem.

Dało ono wynik negatywny (tj. wykazało niezależność prędkości światła od prędkości Ziemi

w przestrzeni), co stało się doświadczalnym potwierdzeniem stałości prędkości światła w

każdym układzie odniesienia [1] i ostatecznie wykluczyło istnienie eteru.

Powód przeprowadzenia eksperymentu

Fizyka w XIX w. zakładała, że fale

rozprzestrzeniają się tylko w

ośrodkach sprężystych

(przykładowo dźwięk – w

powietrzu) . Światło, wg tej

koncepcji, jako f ala

elektromagnetyczna też powinno

rozprzestrzeniać się w jakimś

sprężystym ośrodku, który

nazywano eterem . Eter miałby

wypełniać całą przestrzeń,

pozostawać w spoczynku względem

Wszechświata i wyznaczać

absolutny układ odniesienia.

Prędkość światła powinna być stała

względem tego ośrodka, a dla

obserwatorów poruszających względem eteru – inna i równa różnicy wektorowej prędkości

światła w ośrodku i prędkości obserwatora względem ośrodka.

Wiatr eteru wywołany ruchem Słońca i Ziemi wokół Słońca.

Ziemia wraz ze Słońcem porusza się względem Wszechświata, na to nakłada się jej ruch

wokół Słońca z prędkością 30 km/ s, zatem powinna poruszać się względem eteru.

James Clerk Maxwell zauważył, że mierząc prędkość światła w różnych okresach roku lub

doby można by wyznaczyć prędkość ruchu Ziemi względem eteru, ale nie wierzył w

możliwość wykonania doświadczenia z wystarczająco dużą dokładnością.

Doświadczenie Michelsona-Morleya

Doświadczenie Michelsona

Albert Michelson, po zapoznaniu się z

pomysłami Maxwella, obmyślił sposób

przeprowadzenia doświadczenia. Uznał, że

do określenia prędkości wiatru eteru nie

potrzeba wyznaczać prędkości światła,

wystarczy porównać prędkość światła w

różnych kierunkach. Skonstruował przyrząd

zwany interferometrem Michelsona.

W interferometrze wiązka światła zostaje

podzielona półprzezroczystą płytką na dwie

prostopadłe wiązki, które po odbiciu od

zwierciadeł i powtórnym przejściu przez

płytkę trafiają do teleskopu , w którym

widać jasne i ciemne prążki jako wynik

interferencji obu wiązek. Obraz

interferencji zależy od różnicy czas u

przebiegu obu wiązek między płytką a

zwierciadłami, bo w pozostałej części drogi

światła obie wiązki biegną tą samą drogą.

Gdyby czas przebycia światła między płytką

a zwierciadłem 1 zmienił się o inną wartość niż czas dla drugiej drogi, to układ prążków

interferencyjnych przesunąłby się. W ten sposób można wyznaczyć nawet niewielkie różnice

w prędkości rozchodzenia się światła.

Ilustracja doświadczenia Michelsona-Morleya A -

źródło światła monochromatycznego

B - półprzepuszczalna płytka

C - zwierciadła

D - ekran

Gdyby istniał wiatr eteru, wystarczyłoby obrócić interferometr, a układ prążków powinien

przesuwać się. Michelson, jako dokładny obserwator, oszacował że dokładność pomiaru

urządzenia jest 4 razy większa od przesunięcia prążków, jakie powinien uzyskać dla

prędkości ruchu Ziemi wokół Słońca.

Ku swojemu zaskoczeniu nie wykrył ruchu prążków. Wynik doświadczenia był zdumiewający

dla ówczesnych fizyków, powszechnie wątpiono w prawdziwość i dokładność pomiaru.

Drugie doświadczenie

Michelson postanowił powtórzyć doświadczenie, dokonał tego razem z E. Morleyem. W

doświadczeniu tym zwiększono dziesięciokrotnie długość drogi światła, zwiększając

dokładność pomiaru. By zapobiec nawet najmniejszym drganiom zwierciadeł, układ

interferometru pływał w korytach wypełnionych rtęcią . Pomimo takiej precyzji i

przeprowadzenia wielu doświadczeń w wielu kierunkach, przez rok nie zauważono zmian w

układzie prążków interferencyjnych.

Na początku XX w. doświadczenie było wielokrotnie powtarzane w różnych warunkach i

zawsze z takim samym skutkiem.

Doświadczenie Michelsona-Morleya

Wyjaśnienie

Jedną z hipotez przedstawił Hendrik Antoon Lorentz . Zaproponował, że ruch ciał względem

eteru skraca długość ciała o czynnik

( c - prędkość światła). Było to początkiem

przekształcenia znanego obecnie jako transformacja Lorentza.

Próbowano również wyjaśnić wynik eksperymentu tym, że eter w pobliżu Ziemi jest przez

nią unoszony, w efekcie czego – nieruchomy względem niej, podczas gdy dalej od pozostaje

nieruchomy. Jednak takie zachowanie eteru powinno spowodować charakterystyczne

krążenie gwiazd widzianych z Ziemi po elipsach, czego nie obserwowano.

Ostatecznym wyjaśnieniem tego efektu i upadku koncepcji eteru było ogłoszenie przez A.

Einsteina w 1905 roku szczególnej teorii względności z jej głównym postulatem głoszącym,

że prędkość światła w próżni jest jednakowa we wszystkich inercjalnych układach

odniesienia.

Źródła

[1] Edwin F. Taylor, John A. Wheeler, Fizyka czasoprzestrzeni , PWN, Warszawa 1975, str. 28 i dalsze

Zobacz też

• dziesięć najpiękniejszych eksperymentów z fizyki

Doświadczenie Michelsona-Morleya

Źródła i autorzy artykułu

Doświadczenie Michelsona- Morleya Source : http://pl.wikipedia.org/w/index.php?oldid=16833961 Contributors : Aaaba, Beno, Czupirek, Electron,

Farmer Jan, Fizykaa, Laoo, Martixx, Michalgarbowski, Mpfiz, NH2501, Niki K, Stok, 5 anonymous edits

Doświadczenie Michelsona-Morleya

Źródła, licencje i autorzy grafiki

Plik:AetherWind-pl.svg Source : http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:AetherWind-pl.svg License : unknown Contributors : User:Cronholm144

Plik:Interferometre_Michelson.svg Source : http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Interferometre_Michelson.svg License : unknown

Contributors : Inductiveload, Mpfiz, Pieter Kuiper, Tatoute, Teebeutel

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: