Michelson - Morley-Experiment

4.2 Michelson - Morley-Experiment und Lichtgeschwindigkeit Unbeständigkeit
4.2.1 Hintergrund und eigentliche Interpretation
Michelson und Morley Experiment wurde entworfen, um die Bewegung der Erde durch den Äther , ein Medium, das die Hypothese auf Licht als Welle durch den Raum reisen kann messen.
Die Lichtgeschwindigkeit ( c ), die sich durch den Äther es von einem bestimmten Wert ( c + v) zu ändern, wenn Licht in der gleichen Richtung unterwegs war als Ether auf einen anderen Wert (CV) als Lichtlaufzeit in der umgekehrten Richtung des Ethers .
Das Gerät für dieses Experiment verwendet wurde, war ein optisches Interferometer nach Michelson aufgebaut , und besteht im Prinzip in einer Lichtquelle, einem halbdurchlässigen Spiegel Glas , zwei Spiegel und ein Teleskop. Die Spiegel sind im rechten Winkel zueinander und im gleichen Abstand von der Glasplatte , die orientiert ist, in einem Winkel von 45 ° relativ zu den beiden Spiegeln angeordnet . Die Spiegel sind auf einem starren Basis, die frei drehbar auf einem Becken mit flüssigem Quecksilber gefüllt ist , um die Reibung zu reduzieren montiert.
Licht aus einer Lichtquelle L wird in zwei Strahlen durch einen halbdurchlässigen Spiegel auf P. aufgeteilt Die Strahlen werden an zwei Spiegeln S1 und S2 jeweils reflektiert und zurück durch den halbdurchlässigen Spiegel , um das Teleskop , wo der Beobachter nahm die Zahl der Interferenzstreifen .
In Experiment nach der Spaltung ein fascicle der Lichtlaufzeit in einer Richtung parallel zu der Geschwindigkeit eines sich bewegenden Rahmen und das andere dieselbe Strecke in einer senkrechten Richtung . Die Zeit des Fluges in diese andere Richtung wird berechnet und auf Wellentheorie Grundlage , wenn es eine andere Zeit des Fluges eine Einmischung Bild erscheinen muss . In Abb. 4.4 das Interferometer sollte vertikal mit der Geschwindigkeit v in Bezug auf den Äther .

Abbildung 4.4 MM vereinfachte Gerät

Die Laufzeit kann auf dem Wege PS1P berechnet werden

(4.1)
(4.2)

Am Weg PS2P die beobachtete Lichtweg würde in einem Winkel sein

Figure 4.5

Nach dem Satz des Pythagoras :

 (4.3)
   (4.4)

Die Zeitdifferenz ist :

 (4.5) wo 

Wenn das Interferometer um 90 Grad gedreht :

    (4.6)
 (4.7)
Das Interferometer sollte registrieren fringe Verschiebungen bei Drehung aufgrund der unterschiedlichen Zeiten von Flügen.
Das Ergebnis dieses Experiments war eine scheinbare 'null' Ergebnis. Das heißt, scheint die Zeit der Reise die gleiche sein , was darauf hindeutet, es gab keinen Äther trägt die Lichtwellen . Die Genauigkeit der durch gerade , muss die Geschwindigkeit oder die Erde relativ zu einem Ether Rahmen weniger als 8 km / s, obwohl die Erdumlaufbahn Geschwindigkeit 30 km / sec ist .
Über einen Zeitraum von etwa 50 Jahren wurde das Michelson-Morley- Experiment mit wachsender Ebenen der Raffinesse wiederholt. Insgesamt ergibt sich ein hohes Maß an Vertrauen, dass die Verschiebung der Wellenlänge , die mit Null ist.
Lorentz und Fitzgerald vorgeschlagen erste Erklärung zu diesem experimentellen Ergebnis null , so genannte " Kontraktionshypothese " ohne Änderung der klassischen Physik mit seinen Konzepten und intakt zu halten das Konzept des ruhenden Äther .
Danach , wenn sich etwas bewegt , schrumpft sie in Richtung es sich bewegt . Daher ein Arm des Interferometers , parallel zur Bewegung des Äthers würde um diesen Betrag gekürzt werden , und keine Streifenverschiebung würde erreicht, wenn sich das Instrument gedreht werden. Auch heute gibt es immer noch Wissenschaftler, dass Äther irgendwie mit der Erde verbunden zu glauben und die MM Experiment nicht messen .
Einstein hält die Form von Lorenz Transformation, sondern verändern die Interpretation . Mit dem zweiten Postulat in Bezug auf die konstante Geschwindigkeit des Lichts unabhängig von der relativen Bewegung des Betrachters die null Ergebnisse mm Versuch ersichtlich ist .

vorgeschlagene Erklärung

Es ist notwendig , um die Nutzlosigkeit von Ether- Konzept in einem Korpuskulartheorie von Licht zu markieren, so ist es nicht wert , um zu diesem Artikel zu diskutieren.
In einem Teilchenstrahl Auslegung Lichtinterferenzschicht , wenn es angezeigt wird , interpretiert berücksichtigt die Dispersion eines Strahls von Photonen durch einen bestimmten Hindernis werden.
Dies ist nicht der Fall für MM Experiment, bei dem Licht Interferenz soll ot durch eine Verzögerung eines Teils fascicle nach der Trennung , die prinzipiell unmöglich ist verursacht wird .
Nur in wenigen Texte über praktische Aspekte MM Experimente beschrieben werden, und ist wichtig, um einen Kommentar zu ihnen zu machen.
Die Hälfte versilberter Spiegel wird durch eine Glasscheibe mit einer dünnen Schicht aus Silber auf einer Oberfläche wie in Abb. 4.6 beschichtet ist.

Abbildung 4.6 versilberten Spiegel

In der Vorrichtung (Abb. 4.4) , wird fascicle PS1P zuerst von halbdurchlässigen Spiegel an P , wiederum durch einen Spiegel in S1 und nach diesem Durchgang wieder durch halbdurchlässigen Spiegel und kommen am Detektor reflektiert . Die Faszikel passieren nur einmal durch Glasscheibe auf dieser ganzen Reise.
Die zweite fascicle PS2P einmal durchlaufen halbdurchlässigen Spiegel an P , bei S2 reflektiert und wieder passieren durch halbdurchlässigen Spiegel ( zwei Mal) , und danach zu dem Detektor ankommen . Dieser Faszikel , praktisch passieren dreimal durch Glasscheibe .
Um diesen Unterschied der Weg durch Glas auszugleichen, ist ein Kompensator (a piece of glass- P ') in PS1P fascicle eingeführt, um den gleichen optischen Weg durch Glas für beide Faszikeln haben .
Von einem , , Wellen-Theorie "point of view , experimentell ist unmöglich, die gleiche , , Weg " für beide Faszikel , weil es unmöglich ist, Schichten mit der gleichen Dicke an Präzision durch dieses Experiment erforderlich machen . Angenommen, in einer regelmäßigen Anordnung von Atomen , wäre es erforderlich , Schichten mit der gleichen Anzahl von Atomen in Linie zu machen . Leider Glas amorph ist so eine zusätzliche Problem erscheint.
Aber der menschliche Erfindergeist übertraf dieses Hindernis in einer anderen Weise. Mit Gerät in einer Position fixiert , wird der Kompensator angeordnet und passen durch mehr vorläufig und nicht , , Störung " existieren. Danach wird die gesamte Vorrichtung gedreht wird und die Beobachter durchsucht , Interferenz " Muster Modifikation .
Aus Korpuskulartheorie ist die Drehung des gesamten Instruments , um Interferenzstreifen zu erhalten, ohne Sinn, solange Licht eine Korpuskularstrahlung Natur, weil es unmöglich ist, eine Dispersion von fascicle aufgrund der Verzögerung einer fascicle zu erhalten.
Aber von einem korpuskularer Sicht , soweit die Faszikel reisen diese Pfade in verschiedenen Zeiten und diese alten Experiment , mit kleinen Änderungen , können zwei Dinge beweisen :
• Ausbreitung von Licht hat nicht die gleiche Geschwindigkeit in den Armen des Interferometers;
• Geschwindigkeit von Licht wird, nachdem ein Faszikel von Licht wird durch eine transparente Folie bestanden und tritt wieder in Luft im Vergleich mit der Geschwindigkeit des reflektierten Faszikel modifiziert.
In der modifizierten Vorrichtung anstelle eines menschlichen Betrachter in der Lage, den Saum Interferenz beobachtet wird ein Photon Zelle in der Lage , um die Intensität des Lichtstrahls registrieren installiert . Mit dieser einfachen Änderung , im Prinzip ist es möglich, die Intensität als Funktion der Zeit darzustellen , und um festzustellen, ob ein Faszikel kommt im Voraus. Das Problem hinsichtlich der Unterschiede zwischen den beiden Faszikel , die unter realen Nachweisgrenzen sind, um gezählt werden. Mit der selben optischen Pfad zu den beiden fascicle die Zeit ist, die Differenz aufgrund der umlaufenden Bewegung der Erde über 10 exp (-16) s, eine Differenz zu klein, um gezählt werden.
Aber es gibt eine Möglichkeit , diesen Unterschied zu erhöhen, wenn der Weg durch Glas besteht ungleichen für gespaltet Faszikel .
In einer Korpuskulartheorie des Lichts ein Faszikel des Lichts, das durch eine Glasschicht verliert einen Teil seiner Energie und wenn sie von der Geschwindigkeit der Photonen entstehen kleiner ist die vor dem Eintritt in Glasschicht . In vorgeschlagene Experiment , wenn der Pfad ein Faszikel durch Glas hergestellt ist größer als andere Weg ist der Unterschied zwischen Ankunftszeiten der beiden gesplitteten Faszikel können rund 10exp (-10) s durchgeführt werden. Solche Unterschiede können zumindest qualitativ auf einem Grundstück von Faszikel Intensität als Funktion der Zeit beobachtet werden. Auf einem Grundstück mindestens ein Buckel wegen der Ankunft eines Faszikel im Voraus , wie in Abb. 4.7 erfasst werden

Abbildung 4.7 Erwartete Änderung der Faszikel Intensität

Eine fehlerhafte Experiment (MM) hat eine Interpretation der tatsächlichen Physik auf dem gleichen Niveau . Die vorgeschlagene Änderung zur ursprünglichen MM Experiment macht deutlich den Unterschied zwischen der tatsächlichen und der vorgeschlagenen Auslegung korpuskularer Interpretation. Die genaue Verzögerung eines Faszikel aufgrund der Glasschicht Notwendigkeit, erstens eine Beschreibung der Licht-Wechselwirkung mit Materie , unterliegen in Zukunft optic Buch entwickelt.
Das Experiment in MM vorgeschlagenen Theorie hat nichts mit dem Fundament für eine Relativitätstheorie zu tun.