Этой статьей начинаю серию статей, посвященных эксперименту Майкельсона–Морли.
2-часть здесь. 3-часть здесь. 4-часть здесь. 5-часть здесь. 6-часть здесь. 7- часть здесь. 8-я часть здесь.
Цель опыта ММ заключалась в определении скорости "эфирного ветра", обусловленного движением Земли относительно эфира – гипотетической среды, заполняющей, все мировое пространство и свободно проходящей сквозь любые вещества и среды: твердые тела, жидкости, газы. Притом элементы эфира не взаимодействуют между собой, кроме как методом столкновения. Никаких других дальнодействующих взаимодействий.
Майкельсон и Морли перед постановкой своих опытов были уверены в том, что они найдут эфирный ветер. Даже отрицательный результат опытов их не переубедил в обратном. Они и далее считали, что эксперимент был поставлен не совсем точно или были ошибки.
Основными свойством эфира со времен Ньютона является его светоносные свойства. Они точно такие же, какие "звуконосные" свойства имеются у газа. А также у жидкости и твердых тел. В далеком прошлом вопрос о скорости распространения света мог ставиться, но не было соответствующих инструментов и теории. Поэтому скорость света считалась бесконечной. Первую оценку скорости света произвёл Олаф Рёмер (1676). Он заметил, что, когда Земля на своей орбите находится дальше от Юпитера, затмения Юпитером спутника Юпитера Ио запаздывают по сравнению с расчётами на 22 минуты. Отсюда он получил значение для скорости света около 220 000 км/с — неточное значение, но близкое к истинному. В настоящее время за значение скорости света принимается 299 792 458 м/с, причем точно – без плюс–минус.
После измерения скорости света встал вопрос о зависимости скорости света от направления ее распространения. Это вопрос об изотропности пространства. Если эти скорости отличаются – то пространство не изотропно. И в ней имеется выделенная система отсчета. И точная скорость света, показанная выше, не может быть использована в целях эталонных.
Первые такие измерения Майкельсон и Морли производили 8-12 июля 1887 года около 12 часов дня и около 18 часов вечера. Если скорость Земли по орбите составляет примерно 30 км/с, то по различным оценкам Майкельсон и Морли получили скорость Земли относительно эфира около 5 км/с.
В настоящее время точность опытов позволяет найти относительные отклонения изотропности скорости света в 10−18, Однако на этом уровне никаких отклонений не найдено. Опыты ММ являются эмпирической основой принципа инвариантности скорости света, входящего в общую теорию относительности (ОТО) и специальную теорию относительности (СТО).
Экспериментальная установка ММ
Схематически установка для проведения такого опыта приведена на Рис.1. Этой экспериментальной схемой воспользовались ученые конца XIX – начала XX веков Майкельсон и Морли. В принципе схема опытов, ставящихся в наше врекмя, не сильно отличается от этих.
Суть опыта заключается в следующем. Монохроматический луч света от источника когерентного источника, пройдя через собирающую линзу, попадает на полупрозрачное зеркало (AB), наклоненное под углом 45 градусов, где разделяется на два луча, один из которых движется перпендикулярно направлению предполагаемого движения прибора относительно эфира, другой — параллельно этому движению. На одинаковом расстоянии L от полупрозрачного зеркала (AB) установлены два плоских зеркала — С и D. Лучи света, отражаясь от этих зеркал, снова падают на зеркало (AB), частично отражаются, частично проникают сквозь него и попадают на экран (детектор).
На детекторе формируются интерференционные волны, по отклонениям которых от некоторого нормального положения определяют скорость "эфирного ветра". Если интерферометр покоится относительно эфира, то время, затрачиваемое первым и вторым лучами света на свой путь, одинаково, и в детектор попадают два когерентных луча в одинаковой фазе. Следовательно, возникает интерференция, и можно наблюдать центральное светлое пятно на интерференционной картине, характер которой определяется соотношением форм волновых фронтов обоих пучков. Если же интерферометр движется относительно эфира, то время, затрачиваемое лучами на свой путь, оказывается разным.
Опыт ММ принципиально был направлен на то, чтобы подтвердить (или опровергнуть) существование мирового эфира посредством выявления «эфирного ветра» (или факта его отсутствия). Опыты ММ и многочисленные современные опыты с высокой точностью показали, что "эфирного ветра" нет и, следовательно, во всех предыдущих случаях времена должны совпадать.
Существуют различные методы измерения скорости света, в том числе астрономические и с использованием различной экспериментальной техники. Точность измерения величины с постоянно увеличивается. В данной таблице дан неполный перечень экспериментальных работ по определению скорости света.
Начало здесь. 2-часть здесь. 3-часть здесь. 4-часть здесь. 5-часть здесь. 6-часть здесь. 7- часть здесь. 8-я часть здесь.
Далее я дам полный расчет экспериментов для галилеева пространства и пространства Минковского СТО А.Эйнштейна. В двух принципиально различных представлениях – классическом точечном и волновом.
Заранее прошу у моих читателей извинения, если написанное мною не совпадает с Вашими взглядами. Это мои мысли – а они, как известно, могут быть и не истиной.
Мои странички на Дзен: ВАЛЕРИЙ ТИМИН.
Ссылка на мою статью Как написать формулы в статье на Дзен?
Если вам понравилась статья, то поставьте "лайк", комментируйте и подпишитесь на канал! Если не понравилась – комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!