Опыт Майкельсона

По представлениям того времени эфир заполнял всю Вселенную, был неподвижен.

С ним связывалась абсолютная система отсчёта.

Слайд 27.

Движение Земли вокруг Солнца по орбите. Среда – мировой эфир?

Поскольку было известно, что Земля движется вокруг Солнца по орбите, то она при этом должна была двигаться и относительно мирового эфира.

Встал вопрос.

Какова скорость движения Земли относительно мирового эфира?

Из принципа относительности Галилея следовало, что механические опыты не позволят получить ответ на этот вопрос.

Поэтому появилась надежда, что измерить скорость Земли в эфире окажется возможным с помощью оптических опытов.

Когда быстро едешь на велосипеде в безветренную погоду, то всегда ощущаешь встречный ветер. Таким образом, предстояло обнаружить эфирный ветер, используя опыты со светом.

Для выяснения, с какой скоростью Земля движется относительно мирового эфира, был поставлен специальный опыт.

Слайд 28.

Опыт Майкельсона (1881 г.)

Это был опыт Майкельсона 1881 года.

Цель: измерить скорость движения Земли по орбите относительно мирового эфира.

Средство: опыты со светом.

Способ: измерение разности задержек света при его распространении вдоль и поперёк движения Земли по орбите.

В чём состояла идея опыта.

Известно, что Земля обращается вокруг Солнца.

Слайд 29.

Последовательные положения Земли на орбите через полгода

Скорость движения Земли по орбите – около 30 километров в секунду. Летом Земля летит в одну сторону, зимой – в противоположную.

Следовательно, разность скоростей относительно эфира зимой и летом должна составлять удвоенное значение, или 60 километров в секунду.

Это достаточно большое значение и при хорошо поставленном опыте может быть обнаружено.

Слайд 30.

Установка Майкельсона по скорости движения Земли по орбите относительно мирового эфира с помощью опыта со светом

Если излагать очень упрощённо, в своём опыте Майкельсон сравнивал скорость распространения света в двух направлениях: вдоль движения по орбите и поперёк.

Скорость вдоль движения должна была зависеть от времени года, а скорость поперёк движения должна была оставаться постоянной.

Слайд 31.

Упрощённая схема установки Майкельсона по измерению разницы в задержках света вдоль и поперёк движения по орбите

Если упрощённо, то установка состоит из двух плеч одинаковой длины, на концах которых укреплены зеркала.

Одно плечо расположено вдоль движения Земли по орбите, а второе – поперёк.

Слайд 32.

Идея опыта Майкельсона

Мультфильм

Идею опыта, если очень упрощённо, можно объяснить так.

Слайд 33.

Кадр 0

В начале отсчёта производится вспышка.

По мысли Майкельсона свет от вспышки будет распространяться в мировом эфире подобно волнам на воде.

В это время установка будет перемещаться вместе с Землёй, удаляясь от точки вспышки.

Слайд 34.

Кадр 1

Слайд 35.

Кадр 2

Слайд 36.

Кадр 3

Слайд 37.

Кадр 4

Слайд 38.

Кадр 5

Слайд 39.

Кадр 6

Слайд 40.

Кадр 7

Слайд 41.

Кадр 8

Слайд 42.

Кадр 9

Несмотря на равенство плеч установки, раньше свет должен достичь зеркала 2.

Точка отражения станет вторичным источником волн.

Слайд 43.

Кадр 10

Слайд 44.

Кадр 11

Затем свет достигнет зеркала 1.

Зеркало 1 удаляется, поэтому отражение от него должно произойти позже.

Слайд 45.

Кадр 12

Слайд 46.

Кадр 13

Слайд 47.

Кадр 14

Слайд 48.

Кадр 15

Слайд 49.

Кадр 16

Слайд 50.

Кадр 17

Слайд 51.

Кадр 18 (последний)

Отражённый луч от зеркала 2 приходит в начало отсчёта установки.

Вскоре после этого должен придти луч, отражённый от зеркала 1.

Если движение относительно мирового эфира есть, разница задержек будет.

Если движения относительно мирового эфира нет, то отражённые лучи придут одновременно.

И такой опыт был поставлен.

Слайд 52.

Итог опыта Майкельсона

Однако, вопреки ожиданиям, он не выявил эфирного ветра.

Быть может, была слишком большой погрешность?

Слайд 53.

Погрешности опытов по определению скорости эфирного ветра

В опыте, который поставил Майкельсон в 1881 году, погрешность составляла 18 километров в секунду.

Это не такая уж большая погрешность, поскольку ожидаемая скорость движения Земли относительно эфира 30 километров в секунду.

Отрицательный результат мог означать, что скорость эфирного ветра была меньше этого значения погрешности.

В 1887 году опыт был повторён с участием Морли уже с меньшей погрешностью, а именно: 7 километров в секунду. Результат тот же.

Опыты не прекращались.

И к 1925 году физиком Иллингвортом был поставлен опыт с погрешностью уже 1 километр в секунду.

Эфирный ветер не обнаруживался.

Не обнаружен он и до сих пор.