Pagină web în lucru!
Partea în engleză este mai completă....

Caut student/a pentru a ajuta la corecturi, eventual traduceri.....

Please consider supporting our efforts.

"/>

Newsletter subscription

Experimentul Michelson Morley

4.2 Michelson - Morley experiment și luminii inconstanță
4.2.1 Context și interpretarea actuală
Michelson și Morley experiment , care conceput pentru a masura mișcării Pământului prin eter , un mediu emis ipoteza facut permite luminii ca unda să călătorească prin spațiu .
Viteza luminii ( c ) călătorind prin eter s-ar schimba de la o anumita valoare ( c + v ) Cand lumina ce călătoresc în aceeași direcție ca și eter la o altă valoare ( CV ) Cand lumina călătoresc în direcția opusă de eter .
Instrumentul utilizat pentru acest experiment în care interferometru optic construit de Michelson , și care constă , în principal , la o sursă de lumină , un pahar oglindă jumătate argintată , două oglinzi , și un telescop . Oglinzile sunt plasate în unghi drept una față de alta și la distanță egală deplaca de sticlă , pe care este orientată la un unghi de 45 ° în raport cu cele două oglinzi . Oglinzile au fost montate pe un suport rigid careu rotește liber pe un bazin umplut cu mercur lichid , în scopul de a reduce frecarea .
Lumina de la o sursă de L este împărțită în două fascicule de jumătate oglinda argintată la P. Grinzile sunt reflectate în două oglinzi S1 și S2 , respectiv, și de a reveni prin oglinda jumătate argintată a telescopului , unde observator a indicat numărul de franjuri de interferență .
În experimentul după divizare , un fascicul de lumină călătorie într-o direcție paralelă cuviteza de un cadru în mișcare , iarcelălalt deplasareaceeași distanță într -o direcție perpendiculară . Timp de zbor în această direcție este calculat este diferit și se bazează pe teoria val , în cazul în care există un timp diferit de zbor de imagine interferență trebuie să apară . În fig 4.4interferometru care ar trebui să se mute pe verticală cu viteza v în raport cu eter .

MM01
Figura 4.4 dispozitiv simplificată MM

Timp de zbor poate fi calculat este pePS1P căi
MM05 ( 4.1 )
MM06 ( 4.2 )

Pe PS2P calea Observat calea luminii ar fi la un unghi

MM02Figure 4.5

Deteorema lui Pitagora :

MM07 ( 4.3 )
MM08 ( 4.4 )

Diferența de timp este :

 MM09 ( 4.5 ) unde MM10

Dacă interferometru este rotit cu 90 de grade :
MM11 ( 4.6 )
 MM12 ( 4.7 )
Schimburi franjuri interferometrice ar trebui să înregistreze la rotație ca urmare a diferitelor momente ale Zboruri gratuite .
Rezultatul acestui experiment în care aparentă rezultat ' nul ' . Că este , ori de călătorie pare a fi același , nu sugerează că nu eter care undele de lumină . Acuratețea rezultatului lor , descrise cu precizie ,viteza relativă apământ sau orice cadru eter trebuie să fie mai mică de 8 km / s , Deși viteza orbitalăpământului este de 30 km / sec .
Peste o perioadă de aproximativ 50 de ani , experimentul Michelson - Morley , care repetă cu un nivel tot mai mare de sofisticare . Rezultatul global este un nivel ridicat de încredere a făcuttrecerea de lungimi de undă este în concordanță cu zero.
Lorentz și Fitzgerald a propus prima explicație pentru acest rezultat experimental este zero , așa-numita " ipoteză contracție " , fără modificarea conceptelorfizice clasică și păstrarea intactă a conceptului de eter la repaus .
Potrivit cu aceasta, când se mișcă ceva , se micșorează îndirecția de mișcare . Prin urmare, la brațul de interferometru , paralel cu mișcarea de eter s-ar fi redus cu această sumă , și nu trecerea de bretonul ar fi obținute prin instrumentul care se rotea . Chiar și astăzi , există oameni de știință care cred în liniște a eter este cumva atașat la pământ și experimentul MM nu -l măsoare .
Einstein a menține forma de transformare Lorenz , dar schimba interpretarea . Utilizareadoilea postulat legateviteză constantă de lumină independentă amișcării relative a rezultatelor nule observator ale experimentului MM este evidentă .

Explicația propusă

Este necesar a sublinia inutilitatea conceptului de eter într- o teorie corpusculara a luminii , așa că nu merită să discutăm despre acest articol .
Într-o interpretare corpusculara , interferența luminii , dacă apare , poate fi interpretat luate în consideraredispersie a unui fascicul de fotoni , datorită unui anumit obstacol .
Acest lucru nu este cazul pentru experimentul MM , unde interferența luminii se presupune ot fi cauzat de o întârziere de o parte din fascicul , după divizare , ceea ce este imposibil în principiu .
Doar în câteva texte despre aspectele practice experimente MM sunt descrise , și este important să se facă o revizuire a ei .
Oglinda argintată jumătate este format dintr-o placă de sticlă cu un strat subțire de argint acoperite pe o față ca în fig 4.6 .
MM03
Figura 4.6 oglinda argintat

În dispozitivul ( Fig. 4.4 ) , fascicula PS1P se reflectă în primul rând prin oglinda argintată la P ajutat , din nou, reflectată de oglinda in S1 și după ce a trecut o dată prin jumătate oglinda argintată și ajunge la detector . Fasciculului trece o singură dată prin foaia de geam de pe tot acest drum .
Al doilea PS2P fascicul trece o dată prin jumătate oglinda argintată la P , se reflectă la S2 , și din nou la dreapta printr- o jumătate oglinda argintată ( de două ori ) , și după ce a ajuns la detector . Acest fascicul , Practic trece de trei ori prin foaie de sticla .
Pentru a compensate_for_errors această diferență de cale prin sticlă , un compensator ( o bucată de sticlă - P ") este introdus în PS1P fasciculului pentru a aveaaceeași cale optică prin sticlă pentru ambele fascicule .
Dintr-o , val teorie " punct de vedere experimental este imposibil de a crea aceeași , calea " pentru ambele fasciculului , pentru că este imposibil de a face straturi cu aceeași grosime la nivel de precizie impus de acest experiment . Presupunând într -un aranjament regulat al atomilor , ar fi necesar pentru a face straturi cuacelași număr de atomi înlinie . Din păcate, sticla este amorfă, ca o suplimentare Apare probleme .
Dar mintea umană inventiv depasit acest obstacol într -un mod diferit . Cu dispozitiv fixat într-o singură poziție , de compensare este amenajat și să se adapteze prin mai tentativă și nu , interferență " exista . După ce a făcut întregul dispozitiv este rotit și căutări observator , interferența " modificare model .
De la o teorie corpusculara , rotirea întregului instrument , în scopul de a obține interferențe Fringe de credit este fără sens ca lumina timp are un caracter corpuscular , pentru că este imposibil să se obțină credit o dispersie de fascicul cauza întârzierea unui fascicul .
Dar, din punct de vedere corpuscular , în măsura în fascicule căile de sinteză de călătorie în diferite momente și acest experiment vechi , cu mici modificări , se poate dovedi două lucruri :
• propagarea luminii nu are aceeași viteză în brațeleinterferometru ;
• Viteza luminii este modificată după un fascicul de lumină este trecut printr- o folie transparentă și iese din nou în aer , în comparație cuviteza de fasciculului reflectat .
Îndispozitivul modificată , în loc de un observator uman viabilă a observafranjuri de interferență , o celulă foton viabilă pentru a înregistraintensitatea fasciculului de lumină este instalat . Cu această schimbare simplă , în principiu, este possibleness să complot intensitatea în funcție de timp , și a mea deterministe dacă unul fascicul ajunge în prealabil . Problema ceea ce privește diferențele dintre cele două fascicule care se află sub limitele actuale de detectare , în scopul de a fi numărate . Păstrândaceeași cale optică atâttimp fasciculului ,diferența datoritămișcării de revoluție a Pământului este de aproximativ 10 exp ( -16 ) s , o diferență a mici pentru a fi numărate .
Dar există posibilitatea de a mări mări această diferență în cazul în care calea prin geam se face pentru fascicule impartite inegale .
Într- o teorie corpusculara a luminii unui fascicul de lumina care trece printr-un strat de sticlă pierde o parte din energia sa și când ieși din viteza de fotoni este mai înainte de a intra în stratul de sticlă . In experimentul propus , în cazul în care calea de un fascicul prin geam se face MARE altă cale diferența dintre timpii de sosire a celor două fascicule impartite poate fi făcută în jurul 10exp ( -10 ) diferență de căutare s se poate observa , cel puțin calitativ , pe un teren fascicul de intensitate în funcție de timp . Pe un teren cel puțin o cocoașă datorităsosirea unui fascicul trebuie să fie detectate în prealabil ca în fig 4.7
MM04

Figura 4.7 Variația preconizată a fasciculului de intensitate

Un experiment defect ( MM ) are o interpretare în fizica reale la același nivel . Propunerea de modificare a experimentului MM originală face clar diferența între interpretarea actuală și propusă corpuscular interpretare . Retard exactă a unui fascicul ca urmare a necesității de sticlă strat , în primul rând , o descriere a interacțiunii luminii cu materia , subiectul , dezvoltat în viitor carte optic .
MM experiment în teoria propusă nu are nimic de-a face cu Fundația pentru o teorie relativitatii .

 

4.2 Michelson-Morley experiment and light speed inconstancy
4.2.1 Background and actual interpretation
Michelson and Morley's experiment was designed to measure the motion of the earth through the ether, a hypothesized medium that allows light as wave to travel through space.
The velocity of light (c) traveling through ether would change from a certain value (c+v) when light was traveling in the same direction as the ether to another value (c-v) when light travel in the reverse direction of the ether.
The instrument used for this experiment was an optical interferometer built by Michelson, and consisting, in principal, in a light source, a half-silvered glass mirror, two mirrors, and a telescope. The mirrors are placed at right angles to each other and at equal distance from the glass plate, which is oriented at an angle of 45° relative to the two mirrors. The mirrors were mounted on a rigid base that rotates freely on a basin filled with liquid mercury in order to reduce friction.
Light from a source L is split into two beams by a half silvered mirror at P. The beams are reflected at two mirrors S1 and S2 respectively and return through the half-silvered mirror to the telescope, where the observer noted the number of interference fringes.
In experiment after splitting, a fascicle of light travel in a direction parallel to the velocity of a moving frame, and the other travel the same distance in a perpendicular direction. The time of flight in this different direction is calculated and on wave theory basis, if there is a different time of flight an interference picture must appear. In fig 4.4 the interferometer was supposed to move vertically with velocity v with respect to the ether.

MM01
Figure 4.4 MM simplified device

The time of flight can be calculated on the paths PS1P
MM05(4.1)
MM06(4.2)

On path PS2P the observed light path would be at an angle

MM02Figure 4.5

By the Pythagorean theorem:

MM07 (4.3)
MM08   (4.4)

The time difference is :

 mm09(4.5) where mm10

If the interferometer is rotated by 90 degrees:
mm11    (4.6)
 MM12 (4.7)
The interferometer should register fringe shifts at rotation due to the different times of flights.
The result of this experiment was an apparent ‘null’ result. That is, the times of travel seems to be the same, suggesting there was no ether carrying the light waves. The accuracy of their result, precisely, the velocity or the earth relative to any ether frame must be less than 8 km/s, although the earth's orbital speed is 30 km/sec.
Over a period of about 50 years, the Michelson-Morley experiment was repeated with growing levels of sophistication. The overall result is a high level of confidence that the wavelength shift is consistent with zero.
Lorentz and Fitzgerald proposed first explanation to this experimental null result, so called the "contraction hypothesis", without modifying the classical physic’s concepts and keeping intact the concept of ether at rest.
According to this, when something is moving, it shrinks in the direction it is moving. Therefore an arm of the interferometer, parallel to the motion of the ether would be shortened by this amount, and no fringe shift would be obtained when the instrument was rotated. Even today, there are still scientists who believe that ether is somehow attached to the earth and the MM experiment didn't measure it.
Einstein keeps the form of Lorenz transformation but change the interpretation. Using the second postulate related to the constant velocity of light independent of the relative motion of observer the null results of MM experiment is evident.

Proposed explanation

It is necessary to highlight the inutility of ether concept in a corpuscular theory of light, so it is not worth to discuss about this item.
In a corpuscular interpretation, light interference, if it appears, can be interpreted taken into consideration the dispersion of a beam of photons due to a specific obstacle.
This is not the case for M-M experiment, where light interference is supposed ot be caused by a  delay of a part of fascicle after splitting, which is impossible in principle.
Only in few texts practical aspects about M-M experiments  are described, and is important to make a review of them.
The half silvered mirror is formed by a glass sheet with a thin layer of silver coated on one face like in fig 4.6.
MM03
Figure 4.6 Silvered mirror

In the device (fig. 4.4), fascicle PS1P is first reflected by half silvered mirror at P, again reflected by mirror in S1 and after that pass once through half silvered mirror and arrive at detector. The fascicle pass only once through glass sheet on this entire trip.
The second fascicle PS2P pass once through half silvered mirror at P, is reflected at S2, and pass again through half silvered mirror (two times), and after that arrive to the detector. This fascicle, practically pass three times through glass sheet.
In order to compensate this difference of path through glass, a compensator (a piece of glass–P’) is introduced in PS1P fascicle in order to have the same optic path through glass for both fascicles.
From a ,,wave theory” point of view, experimentally is impossible to set up the same ,,path” for both fascicle, because it’s impossible to make layers with the same thickness at level of precision required by this experiment. Supposing in a regular arrangement of atoms, it would be necessary to make layers with the same number of atoms in line. Unfortunately glass is amorphous so a supplementary problem appears.
But the human inventive mind surpassed this obstacle in a different way. With device fixed in one position, the compensator is arranged and adapt through more tentative and no ,,interference” exist. After that the entire device is rotated and observer searches the ,,interference“ pattern modification.
From a corpuscular theory, the rotation of entire instrument in order to obtain interference fringe is without sense as long light has a corpuscular nature, because it is impossible to obtain a dispersion of fascicle due to the retardation of a fascicle.
But from a corpuscular point of view, as far the fascicles travel these paths in different times and this old experiment, with small changes, can prove two things:
• Propagation of light has not the same speed in the arms of interferometer;
• Speed of light is modified after a fascicle of light is passed through a transparent sheet and emerges again in air in comparison with the speed of reflected fascicle.
In the modified device, instead of a human observer able to observe the fringe of interference, a photon cell able to register the intensity of light beam is installed. With this simple change, in principle it is possible to plot the intensity versus time, and to determine if one fascicle arrives in advance. The problem regards the differences between the two fascicles which are under actual limits of detection in order to be counted. Keeping the same optical path for both fascicle the time, the difference due to the orbital motion of the Earth is about 10 exp(-16) s, a difference to small to be counted.
But there is a possibility to increase this difference if the path through glass is made unequal for splitted fascicles.
In a corpuscular theory of light a fascicle of light passing through a glass layer loose a part of his energy and when emerge from the speed of photons is smaller the before entering in glass layer. In proposed experiment, if the path of one fascicle through glass is made greater then other path the difference between arrival times of the two splitted fascicles can be made around 10exp(-10) s. Such difference can be observed at least qualitatively on a plot of fascicle intensity versus time. On a plot at least a hump due to the arrival of one fascicle in advance must be detected like in fig 4.7
MM04

Figure 4.7 Expected variation of fascicle intensity

A faulty experiment (M-M) has an interpretation in actual physics on the same level. The proposed modification to the original MM experiment makes clearly the difference between actual interpretation and proposed corpuscular interpretation. The exact retard of a fascicle due to the glass layer need, firstly, a description of light interaction with matter, subject developed in future optic book.
The MM experiment in proposed theory has nothing to do with the fundament for a relativity theory.

© 2017 All Rights Reserved Coșofreț Sorin Cezar

MegaMenu RO