تجربة ميشيلسون مورلي

• الفيزياء

أصبحت مهتمًا بتجربة ميشيلسون مورلي أثناء دراستي في الجامعة - لقد كان ذلك منذ وقت طويل. لدي هنا مجموعة مختارة من الإنترنت - بضع "تخفيضات" في شكل مختصر:

تم تطوير النظرية النسبية الخاصة من قبل ألبرت أينشتاين وأسلافه على أساس تجربة ميشيلسون مورلي (1881 ، 1887) ، والتي لم تكشف عن انجراف الأثير - وهي تجربة لتحديد سرعة حركة الأرض النسبية. إلى الوسط المضيء (الأثير).

كان جوهر تجربة Michelson-Morley هو أنه تم استخدام شعاع ضوئي منقسم في مقياس التداخل ، والذي كان يتحرك للأمام والخلف في الاتجاهين الطولي والعرضي فيما يتعلق بحركة سطح الأرض. وعاد شعاع الضوء الناتج إلى المرآة شبه الشفافة ، مما جعل من الممكن ملاحظة نمط التداخل لإزاحة أطراف التداخل وكشف أدنى تزامن بين الشعاعين - تأخير شعاع واحد بالنسبة للآخر.

أجريت هذه التجربة في نهاية القرن التاسع عشر وما بعده ، حيث أظهر العديد من المجربين نتائج "صفر" (أو "سلبية") أو نتائج إيجابية ذات قمة نجمية معينة. ينتقد العديد من المتخصصين ، حتى الحائزين على جائزة نوبل ، كلاً من الإعداد ذاته للتجارب المشابهة لتجارب ميكلسون مورلي والحسابات النظرية التي تم الحصول عليها على أساسها.

هذا ليس مفاجئًا ، لأنه وفقًا لنتائج تجربة Michelson-Morley ، تم إنشاء النظرية النسبية الخاصة. من الصعب حقًا المبالغة في تقدير أهمية التجربة ، لأنه كان من المفترض أن تؤكد وجود وسط مضيء - الأثير ، الذي تم رفض فرضيته بعد هذه التجربة من قبل النسبية وقبلت نظرية النسبية. وعلى الرغم من أن غياب "الريح الأثيرية" ، وفقًا لتجارب ميشيلسون مورلي ، لم يثبت بعد غياب الأثير ، فإن النسبيين ، من فهمهم المثالي الإيجابي لـ "بساطة" المفهوم العلمي ، قرروا الحصول على تخلص منها. في ذلك الوقت ، أعلن الوضعيون أن المفاهيم الجوهرية مثل "المادة" هي من بقايا الميتافيزيقيا.

يفهم القارئ المتطور أن تأليه الفكرة يتطلب صفات نفسية مختلفة تمامًا عن مقاربة علمية صارمة. لا تختلف آليات نشأة النسبية وتوسعها بأي شكل من الأشكال عن العمليات المماثلة لأصل وانتشار المعتقدات والأساطير الدينية على سبيل المثال.

أعترف ، عندما كنت مهتمًا بهذه التجربة ، لم أجد أي دليل على نظرية النسبية فيها - ربما تكون الأدمغة مرتبة بشكل مختلف عن العباقرة. كان الأمر يتعلق بمحاولات قياس سرعة الضوء في اتجاهات على طول وعبر حركة سطح الأرض. هذه السرعة ، وفقًا لتفسير نتائج القياسات في تجارب Michelson-Morley وأتباعهم ، اتضح أنها هي نفسها ، أي مستمر. وماذا في ذلك؟ سرعة الصوت في الهواء الساكن ثابتة أيضًا في جميع الاتجاهات - في بلد المكفوفين ، يمكن للمرء أيضًا بناء نظرية مذهلة من هذه الحقيقة. وبشكل عام ، مع ما يخيفنا ، لا يجب أن تكون سرعة الضوء ثابتة داخل الأرض. هل تعتمد كتلة القصور الذاتي ، التي تمتلكها جزيئات الضوء أيضًا ، على التحرك على طول أو عبر حركة الأرض ، أم أن هناك على الأقل فرضية في هذا الصدد؟

Semikov S.A. تقرير عن تخصص "تاريخ ومنهج العلوم" بتاريخ 12/20/2008

كان العالم الدنيوي يكتنفه ظلام دامس.
ليكن نور ، وهنا يأتي نيوتن.
لكن الشيطان لم ينتظر طويلا للانتقام:
وصل أينشتاين. وأصبح كل شيء كما كان من قبل.

ما الذي أدى إلى مثل هذه المراجعة الجذرية للميكانيكا الكلاسيكية؟ بدأ كل شيء في عام 1881 بتجربة ميشيلسون. في التجربة ، جرت محاولة لتحديد سرعة حركة الأرض في الأثير - وهو وسيط ، وفقًا للديناميكا الكهربائية ، ينتشر الضوء. للقيام بذلك ، قمنا بمقارنة أوقات حركة شعاع من الضوء في مقياس تداخل ميكلسون مورلي على طول وعبر سرعة الأرض. من الواضح أن سرعة الضوء في الأثير على طول وعبر ستكون مختلفة ، وأوقات الحركة ستكون مختلفة. لكن التجربة كشفت عن مساواة الأزمنة ، التي تحدثت عن زيف نظرية الأثير والديناميكا الكهربائية ماكسويلية القائمة عليها. ومع ذلك ، فقد أصبح العلماء بالفعل واثقين جدًا من الديناميكا الكهربية لدرجة أنهم فضلوا تعديل الميكانيكا من أجل تعديل نتيجة التجربة إلى الديناميكا الكهربية.

الرباعية المذكورة أعلاه ، إذا لم أكن مخطئًا ، فهي عبارة عن قصتين مقتطفتين ترجمهما Samuil Marshak. نظرًا لعدم وجود اعتراضات على آراء مؤلف التقرير ، سأسمح لنفسي بالعثور على خطأ في عامل استخدام اللغة - القسم ، بعد كل شيء ، يشير إلى المصطلحات: أعني قسم الموقع. لذا ، فإن الاستخدام الصحيح للغة يفترض ، من وجهة نظري ، التفسير الصحيح للرسائل التي يتم إنشاؤها بواسطة الكلمات. ومن وجهة النظر هذه ، لم يتم قياس سرعة الضوء أو "تساوي الأوقات" في تجربة ميكلسون مورلي. تم تسجيل نتائج تداخل الموجة فقط ، والتي تم من خلالها الحكم على سرعة الضوء. في الوقت نفسه ، تم وضع الكثير من الافتراضات التعسفية ، وإن كانت معقولة إلى حد ما. افتراض أن سرعة الضوء في الاتجاهين الأمامي والخلفي لحركته هي نفسها ؛ أن تواتر الضوء في هذه الاتجاهات هو نفسه أيضًا ؛ يمكن إهمال وقت انعكاس الضوء ؛ حول حقيقة أن عملية تفاعل الجهاز مع شعاع ضوئي لا تؤدي إلى تشويه في التداخل ، وما إلى ذلك.

في ملاحظاتي حول تجربة ميشيلسون مورلي ، تمت كتابتها على هذا النحو: لم تكشف التجربة عن "تساوي الأوقات" ، ولكن فقط نتيجة القياسات ، والتي ، على وجه الخصوص ، يمكن تفسيرها على أنها مساواة في الأوقات.

العلامات: تجربة ميكلسون مورلي ، الميكانيكا الكلاسيكية

من الصعب تخيل الفراغ المطلق - فراغ كامل لا يحتوي على شيء. يسعى الوعي البشري إلى ملئه بشيء مادي على الأقل ، ولقرون عديدة من التاريخ البشري كان يُعتقد أن الفضاء العالمي مليء بالأثير.

كانت الفكرة أن الفضاء بين النجوم مليء بنوع من المواد الدقيقة غير المرئية وغير الملموسة. عندما تم الحصول على نظام معادلات ماكسويل ، متنبأًا بانتشار الضوء في الفضاء بسرعة محدودة ، حتى مؤلف هذه النظرية نفسه يعتقد أن الموجات الكهرومغناطيسية تنتشر في وسط ، تمامًا كما تنتشر الموجات الصوتية في الهواء ، وتنتشر موجات البحر في الماء.

في النصف الأول من القرن التاسع عشر ، وضع العلماء بعناية النموذج النظري للأثير وآليات انتشار الضوء ، بما في ذلك جميع أنواع الروافع والمحاور التي يُفترض أنها تساهم في انتشار موجات الضوء المتذبذبة في الأثير. في عام 1887 ، قرر اثنان من علماء الفيزياء الأمريكيين - ألبرت ميكلسون وإدوارد مورلي - إجراء تجربة مشتركة ، مصممة لإثبات بشكل نهائي للمتشككين أن الأثير المضيء موجود بالفعل ، ويملأ الكون ويعمل كوسيط للضوء وغيره من الكهرومغناطيسية. تنتشر الموجات. كان ميكلسون يتمتع بسلطة لا جدال فيها كمصمم للأدوات البصرية ، وكان مورلي مشهورًا بكونه فيزيائيًا تجريبيًا لا يكل ولا يكل. التجربة التي اخترعوها أسهل في الوصف من القيام بها عمليًا.

استخدم ميكلسون ومورلي مقياس التداخل - وهو جهاز قياس بصري ينقسم فيه شعاع من الضوء إلى قسمين بواسطة مرآة شفافة (صفيحة زجاجية مطلية بالفضة على جانب واحد فقط بما يكفي لنقل الأشعة الضوئية التي تدخلها جزئيًا وتعكسها جزئيًا ؛ أ يتم استخدام تقنية مماثلة اليوم في كاميرات SLR). نتيجة لذلك ، ينقسم الشعاع ويتباعد الحزمان المترابطان الناتجان في الزوايا اليمنى لبعضهما البعض ، وبعد ذلك تنعكس من مرآتين عاكستين على بعد متساوٍ من المرآة الشفافة وتعود إلى المرآة الشفافة ، حيث يسمح شعاع الضوء الناتج من ذلك يمكنك مراقبة نمط التداخل والكشف عن أدنى تزامن بين حزمتين (تأخير حزمة بالنسبة إلى أخرى).

كانت تجربة ميكلسون مورلي تهدف بشكل أساسي إلى تأكيد (أو دحض) وجود العالم الأثير من خلال الكشف عن "الريح الأثير" (أو حقيقة غيابها). في الواقع ، تتحرك الأرض في مدار حول الشمس ، بالنسبة إلى الأثير الافتراضي لمدة نصف عام في اتجاه واحد ، وللأشهر الستة التالية في اتجاه آخر. وبالتالي ، لمدة نصف عام ، يجب أن تهب "الرياح الأثيرية" فوق الأرض ، ونتيجة لذلك ، تحول قراءات مقياس التداخل في اتجاه واحد ، ولمدة نصف عام - في الاتجاه الآخر.

لذلك ، بعد مراقبة تركيبها لمدة عام ، ميشيلسون ومورلي لا توجد وردياتفي نمط التداخل: الهدوء الأثيري الكامل! (التجارب الحديثة من هذا النوع ، التي أجريت بأكبر قدر ممكن من الدقة ، بما في ذلك التجارب باستخدام مقاييس التداخل بالليزر ، أسفرت عن نتائج مماثلة).

إذن: الريح الأثيرية ، وبالتالي الأثير غير موجود.

في حالة عدم وجود الريح الأثيرية والأثير على هذا النحو ، هناك صراع لا يمكن حله بين ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية (مما يعني بعض الإطار المرجعي المطلق) ومعادلات ماكسويل (وفقًا لذلك

لقد قلنا بالفعل أنه في وقت من الأوقات كانت هناك محاولات لتحديد السرعة المطلقة لحركة الأرض من خلال "الأثير" الوهمي ، والذي ، كما اعتقدوا آنذاك ، ينتشر في كل الفضاء. أشهر هذه التجارب تم إجراؤها في عام 1887 بواسطة ميكلسون ومورلي. ولكن بعد 18 عامًا فقط شرح أينشتاين النتائج السلبية لتجربتهم.
بالنسبة لتجربة Michelson-Morley ، تم استخدام جهاز ، يظهر مخططه في الشكل. 15.2. الأجزاء الرئيسية للجهاز: مصدر الضوء A ، لوحة زجاجية شفافة مطلية بالفضة B ، مرآتان C و E. كل هذا مثبت بشكل صارم على لوح ثقيل. تم وضع المرآتين C و E على نفس المسافة L من اللوحة B. تقسم اللوحة B شعاع الضوء الساقط إلى قسمين ، متعامدين مع بعضهما البعض ؛ يتم توجيهها إلى المرايا وتنعكس مرة أخرى على اللوحة B.

بالمرور مرة أخرى عبر اللوحة B ، يتم تثبيت كلا العوارض على بعضها البعض (D و F). إذا كان وقت مرور الضوء من B إلى E والعكس صحيحًا مساويًا لوقت المرور من B إلى C والعكس صحيح ، فإن الحزم الناتجة D و F ستكونان في الطور ويتم تضخيمهما بشكل متبادل ؛ إذا كانت هذه الأوقات مختلفة قليلاً ، فسيحدث تحول طور في الحزم ، ونتيجة لذلك ، يحدث تداخل. إذا كان الجهاز "في وضع السكون" في الأثير ، فإن الأوقات متساوية تمامًا ، وإذا تحرك إلى اليمين بسرعة u ، فسيكون هناك اختلاف في الوقت. دعنا نرى لماذا.
أولاً ، لنحسب الوقت الذي يستغرقه الضوء للانتقال من B إلى E والعودة. دع الوقت "هناك" يساوي t 1 والوقت "للخلف" يساوي t 2. ولكن بينما ينتقل الضوء من B إلى المرآة ، فإن الجهاز نفسه سيقطع مسافة ut 1 ، لذلك سيتعين على الضوء أن يسير في المسار L + ut 1 بسرعة c. لذلك يمكن أيضًا الإشارة إلى هذا المسار بالرمز ct 1 ؛ بالتالي،

(تصبح هذه النتيجة واضحة إذا أخذنا في الاعتبار أن سرعة الضوء بالنسبة للأداة هي c - u ؛ ثم الوقت يساوي الطول L مقسومًا على c - u). بنفس الطريقة ، يمكن أيضًا حساب t 2. خلال هذا الوقت ، ستقترب اللوحة B من المسافة ut 2 ، بحيث يجب أن يمر الضوء في طريق العودة عبر L - ut. ثم

الوقت الإجمالي

من الأنسب كتابتها في النموذج

والآن دعونا نحسب مقدار الوقت t 3 الذي سينتقل فيه الضوء من اللوحة B إلى المرآة C. كما كان من قبل ، في الوقت الذي تنتقل فيه t 3 مرآة C إلى اليمين بمسافة ut 3 (إلى الموضع C ') ، وسوف يتحرك الضوء تمر على طول الوتر BC ′ مسافة ct 3. يتبع من مثلث قائم الزاوية

أو

عند الرجوع من النقطة C '، يجب أن يقطع الضوء نفس المسافة ؛ يمكن ملاحظة ذلك من خلال تناسق الشكل. ومن ثم ، فإن وقت العودة هو نفسه (t 3) ، والوقت الإجمالي هو 2t 3. سنكتبها في النموذج

الآن يمكننا المقارنة بين المرتين. البسطان في (15.4) و (15.5) متماثلان - هذا هو وقت انتشار الضوء في جهاز الراحة. في المقامات ، المصطلح u 2 / c 2 صغير ، ما لم تكن u أقل بكثير من c. توضح هذه القواسم مقدار الوقت الذي يتغير بسبب حركة الأداة. لاحظ أن هذه التغييرات ليست هي نفسها - فالوقت الذي يستغرقه الضوء للانتقال إلى C والعودة أقل قليلاً من وقت السفر إلى E والعودة. لا تتطابق ، حتى لو كانت المسافات من المرايا إلى B هي نفسها. يبقى فقط لقياس هذا الاختلاف بدقة.
تظهر هنا دقة تقنية واحدة: ماذا لو لم تكن الأطوال L متساوية تمامًا مع بعضها البعض؟ بعد كل شيء ، لن تحقق المساواة الكاملة على أي حال. في هذه الحالة ، تحتاج فقط إلى تدوير الجهاز بمقدار 90 درجة ، ووضع BC في اتجاه الحركة ، و BE - عبر. ثم يتوقف الاختلاف في الأطوال عن لعب دور ، ويبقى فقط ملاحظة تحول هامش التداخل أثناء تدوير الجهاز.
أثناء التجربة ، وضع ميكلسون ومورلي الأداة بحيث تبين أن الجزء BE موازٍ لمدار الأرض (ساعة غير محددة من النهار والليل). تبلغ السرعة المدارية حوالي 30 كم / ثانية ، ويجب أن يصل "انجراف الأثير" في ساعات معينة من النهار أو الليل وفي أوقات معينة من السنة إلى هذه القيمة. كانت الأداة حساسة بما يكفي لاكتشاف هذه الظاهرة. لكن لم يتم العثور على اختلاف في الوقت - تبين أن سرعة حركة الأرض عبر الأثير كان من المستحيل اكتشافها. كانت نتيجة التجربة صفرًا.
كانت غامضة. كان الأمر مقلقا. طرح لورنز أول فكرة مثمرة حول كيفية الخروج من المأزق. واعترف بأن كل الأجسام المادية يتم ضغطها أثناء الحركة ولكن فقط في اتجاه الحركة. وهكذا ، إذا كان طول الجسم في حالة الراحة هو L 0 ، فإن طول الجسم) يتحرك بسرعة u (دعنا نسميها L ║ حيث يشير الرمز || إلى أن الحركة تحدث على طول الجسم) هو من خلال الصيغة

إذا تم تطبيق هذه الصيغة على مقياس التداخل Michelson-Morley ، فستظل المسافة من B إلى C كما هي ، وسيتم تقصير المسافة من B إلى E إلى L √ 1 - u 2 / c 2. وبالتالي ، لن تتغير المعادلة (15.5) ، لكن L في المعادلة (15.4) ستتغير وفقًا لـ (15.6). نتيجة لذلك ، سوف نحصل على

بمقارنة ذلك بـ (15.5) ، نرى الآن أن t 1 + t 2 = 2t 3. لذلك ، إذا انكمش الجهاز حقًا كما افترضنا ، فسيكون من الواضح لماذا لم تعطي تجربة Michelson-Morley أي تأثير.
على الرغم من أن فرضية الانكماش أوضحت بنجاح النتيجة السلبية للتجربة ، إلا أنها كانت في حد ذاتها بلا حماية ضد الاتهام القائل بأن هدفها الوحيد هو التخلص من الصعوبات في شرح التجربة. كانت مصطنعة للغاية. ومع ذلك ، ظهرت صعوبات مماثلة في تجارب أخرى للكشف عن الرياح الأثيرية. في النهاية ، بدا أن الطبيعة دخلت في "مؤامرة" ضد الإنسان ، وأنها لجأت إلى المؤامرة ، ثم أدخلت بين الحين والآخر بعض الظواهر الجديدة من أجل إبطال كل ظاهرة يحاول الإنسان قياسك بها.
وأخيرًا ، تم الاعتراف (أشار بوانكاريه إلى هذا) أن السرية التامة هي قانون الطبيعة! اقترح بوانكاريه أن هناك قانونًا في الطبيعة يستحيل معه اكتشاف الريح الأثيرية بأي شكل من الأشكال ، أي أنه من المستحيل اكتشاف السرعة المطلقة.

تجربة ميشيلسون مورليتهدف بشكل أساسي إلى تأكيد (أو دحض) وجود العالم الأثير من خلال الكشف عن "الريح الأثيرية" (أو حقيقة غيابها).

ألبرت أبراهام ميشيلسون 1852-1931

عالم فيزياء أمريكي من أصل ألماني ، اشتهر باختراع مقياس ميكلسون للتداخل الذي سمي باسمه ولقياساته الدقيقة لسرعة الضوء. في عام 1887 ، أجرى ميكلسون مع إي دبليو مورلي تجربة تعرف باسم تجربة ميكلسون مورلي. الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1907 "لابتكار أدوات بصرية دقيقة والدراسات الطيفية والمترولوجية التي أجريت بمساعدتهم".

إدوارد ويليامز مورلي 1839 1923 ) - فيزيائي أمريكي.

الأكثر شهرة كان عمله في مجال قياس التداخل ، الذي تم إجراؤه بالاشتراك مع ميكلسون. في الكيمياء ، كان أعظم إنجاز لمورلي هو المقارنة الدقيقة للكتل الذرية للعناصر بكتلة ذرة الهيدروجين ، والتي من أجلها حصل العالم على جوائز من عدة جمعيات علمية.

جوهر التجربة في الاعتبار

يتمثل جوهر تجربة Michelson-Morley في الحصول على نمط تداخل في إعداد تجريبي والكشف عن أدنى تزامن بين حزمتين تحت تأثير "الريح الأثير". في هذه الحالة ، سيتم إثبات وجود الأثير. ثم تم فهم الأثير على أنه وسيط مشابه للمادة الموزعة حجميًا ، حيث ينتشر الضوء مثل الاهتزازات الصوتية.

جوهر التجربة على النحو التالي. شعاع ضوء أحادي اللون ، يمر عبر عدسة متقاربة ، يصطدم بمرآة نصف شفافة B ، مائلة بزاوية 45 درجة ، حيث تنقسم إلى شعاعين ، يتحرك أحدهما عموديًا على اتجاه الحركة المزعومة للجهاز بالنسبة إلى الأثير ، والآخر - بالتوازي مع هذه الحركة. على نفس المسافة L من المرآة B الشفافة ، تم تثبيت مرآتين مسطحتين - C و D. أشعة الضوء المنعكسة من هذه المرايا ، تسقط مرة أخرى على المرآة B ، تنعكس جزئيًا وتخترقها جزئيًا وتسقط على الشاشة (أو تلسكوب) E.

إذا كان مقياس التداخل في حالة سكون بالنسبة إلى الأثير ، فإن الوقت الذي يقضيه الشعاع الأول والثاني للضوء في طريقهما هو نفسه ، ويدخل شعاعان متماسكان في نفس المرحلة إلى الكاشف. وبالتالي ، يحدث التداخل ، ويمكن للمرء أن يلاحظ نقطة مضيئة مركزية في نمط التداخل ، يتم تحديد طبيعتها من خلال نسبة أشكال واجهة الموجة لكلا الحزم. إذا تحرك مقياس التداخل بالنسبة إلى الأثير ، فإن الوقت الذي تقضيه الأشعة في طريقها يتضح أنه مختلف. يجب أن يكون الانزياح المتوقع لنمط التداخل 0.04 من المسافة بين هامش التداخل.

من الصعوبات الرئيسية التي تمت مواجهتها تتمثل في إدخال الجهاز في الدوران دون إحداث تشوهات ، والآخر كان حساسيته الشديدة للاهتزازات.

تم القضاء على أول هذه الصعوبات تمامًا عن طريق تركيب الجهاز على حجر ضخم يطفو في الزئبق ؛ تم التغلب على الثانية عن طريق زيادة مسار الضوء بسبب الانعكاسات المتكررة إلى قيمة أكبر بعشر مرات من الأصل.

تبلغ مساحة اللوح الحجري حوالي 1.5 × 1.5 م ، وسمكه 0.3 م ، وكان يرتكز على عوامة خشبية على شكل حلقة قطرها الخارجي 1.5 م ، وقطرها الداخلي 0.7 م ، وسمكها 0.25 م. • الزئبق الموجود في صينية من الحديد الزهر بسمك 1.5 سم وبأبعاد تسمح بوجود مساحة خالية تبلغ حوالي سنتيمتر واحد حول العوامة. تم وضع أربع مرايا في كل ركن من أركان الحجر. بالقرب من مركز الحجر كان هناك صفيحة زجاجية موازية للطائرة.

تم تنفيذ الملاحظات على النحو التالي. كان هناك ستة عشر علامة متساوية البعد حول صينية الحديد الزهر. تم إدخال الجهاز في دوران بطيء جدًا (دورة واحدة في ست دقائق) ، وبعد بضع دقائق ، في لحظة تمرير إحدى العلامات ، تم توجيه تقاطع خيوط الميكرومتر إلى حافة التداخل الأكثر سطوعًا. كان الدوران بطيئًا جدًا بحيث يمكن إجراؤه بسهولة ودقة. تمت ملاحظة قراءة رأس برغي الميكرومتر وتم إجراء دفعة خفيفة وسلسة للغاية للحفاظ على حركة الحجر. عند اجتياز العلامة التالية ، تكرر الإجراء ، واستمر كل هذا حتى يكمل الجهاز ست دورات.

أثناء ملاحظات الظهيرة ، تم إجراء الدوران عكس اتجاه عقارب الساعة ، أثناء الملاحظات المسائية ، في اتجاه عقارب الساعة. يتم عرض نتائج الملاحظات بيانياً في الشكل. 5. المنحنى 1 يتوافق مع ملاحظات منتصف النهار ، والمنحنى 2 إلى الملاحظات المسائية. تظهر الخطوط المتقطعة ثُمن التحيز النظري. من الشكل يمكن أن نستنتج أنه إذا كان هناك أي إزاحة بسبب الحركة النسبية للأرض والأثير المضيء ، فلا يمكن أن يكون أكبر بكثير من 0.01 من المسافة بين النطاقات ، وهو ما لا يتوافق مع الافتراضات الأولية.

الميزات الأساسية للتجربة

لذلك ، بعد مراقبة التثبيت لمدة عام ، لم يجد ميكلسون ومورلي أي تحولات في نمط التداخل: هدوء أثيري كامل! نتيجة لذلك: الريح الأثيرية ، وبالتالي الأثير غير موجود. في حالة عدم وجود الرياح الأثيرية والأثير على هذا النحو ، هناك صراع لا يمكن حله بين ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية (مما يعني بعض الإطار المرجعي المطلق) ومعادلات ماكسويل (وفقًا لسرعة الضوء لها قيمة محدودة مستقلة عن اختيار إطار أصبح المرجع) واضحًا ، مما أدى في النهاية إلى ظهور نظرية النسبية. أظهرت تجربة ميشيلسون مورلي أخيرًا أنه لا يوجد "إطار مرجعي مطلق" في الطبيعة. أصبحت تجربة ميكلسون مورلي تأكيدًا أساسيًا لنظرية النسبية الخاصة. ظلت استنتاجات ميشيلسون ومورلي ثابتة حتى بعد تكرار التجربة التي أجريت منذ نهاية القرن التاسع عشر. وحتى يومنا هذا.

وصف العرض التقديمي على الشرائح الفردية:

شريحة واحدة

وصف الشريحة:

تجربة ميشيلسون مورلي. تجربة فيزو. من إعداد مدرس الفيزياء بجامعة الملك سعود "مدرسة Uritskaya الثانوية رقم 1" Ivanov Yu.D.

2 شريحة

وصف الشريحة:

منظر عام لمقياس التداخل في المنظور. صورة من تقرير A. كان الغرض من التجربة الأولى (1881) هو قياس اعتماد سرعة الضوء على حركة الأرض بالنسبة للأثير.

3 شريحة

وصف الشريحة:

أثبتت تجربة Michelson-Morley أن الإزاحة المرصودة هي بالتأكيد أقل من 1/20 من النظري وربما أقل من 1/40. في نظرية الأثير غير المربوط ، يجب أن تكون الإزاحة متناسبة مع مربع السرعة ، وبالتالي فإن النتائج تعادل حقيقة أن السرعة النسبية للأرض في الأثير أقل من 1/6 من سرعتها المدارية.

4 شريحة

وصف الشريحة:

في عام 1887 ، قرر اثنان من علماء الفيزياء الأمريكيين - ألبرت ميكلسون وهنري مورلي - إجراء تجربة مشتركة مصممة لإثبات بشكل نهائي للمتشككين أن الأثير المضيء موجود بالفعل ، ويملأ الكون ويعمل كوسيط للضوء والموجات الكهرومغناطيسية الأخرى. بث. كان ميكلسون يتمتع بسلطة لا جدال فيها كمصمم للأدوات البصرية ، وكان مورلي مشهورًا باعتباره فيزيائيًا تجريبيًا لا يكل ولا يكل. التجربة التي اخترعوها أسهل في الوصف من القيام بها عمليًا.

5 شريحة

وصف الشريحة:

6 شريحة

وصف الشريحة:

7 شريحة

وصف الشريحة:

ظهرت نظرية انتشار الضوء كتذبذبات لوسط خاص - الأثير المضيء - في القرن السابع عشر. في عام 1727 ، شرح عالم الفلك الإنجليزي جيمس برادلي بمساعدته انحراف الضوء. كان من المفترض أن الأثير لا يتحرك ، ولكن بعد تجارب Fizeau ، نشأ افتراض أن الأثير كان جزئيًا أو كليًا في مسار حركة المادة. جيمس برادلي

8 شريحة

وصف الشريحة:

في عام 1925 ، وضع ميكلسون وجايل مواسير مياه على الأرض على شكل مستطيل في كليرينج في إلينوي. قطر الأنابيب 30 سم تم توجيه الأنابيب AF و DE من الغرب إلى الشرق تمامًا ، و EF و DA و CB - من الشمال إلى الجنوب. أطوال DE و AF كانت 613 م ؛ EF و DA و CB - 339.5 م ، يمكن لمضخة واحدة مشتركة ، تعمل لمدة ثلاث ساعات ، ضخ الهواء إلى ضغط 1 سم زئبق. لاكتشاف الإزاحة ، يقارن ميكلسون في مجال التلسكوب هامش التداخل الذي تم الحصول عليه من خلال الركض حول الخطوط الكبيرة والصغيرة. ذهب شعاع من الضوء في اتجاه عقارب الساعة ، والآخر عكس اتجاه عقارب الساعة. تم تسجيل تحول العصابات الناجم عن دوران الأرض من قبل أشخاص مختلفين في أيام مختلفة مع إعادة ترتيب كاملة للمرايا. تم إجراء ما مجموعه 269 قياسًا. نظريًا ، بافتراض أن الأثير غير متحرك ، يجب على المرء أن يتوقع تحولًا في النطاق بمقدار 0.236 ± 0.002. أعطت معالجة بيانات الرصد تحيزًا قدره 0.230 ± 0.005 ، مما يؤكد وجود وحجم تأثير Sagnac.

9 شريحة

وصف الشريحة:

لأول مرة ، تم قياس سرعة الضوء بطريقة مخبرية بواسطة الفيزيائي الفرنسي أرماند هيبوليت لويس فيزو.

10 شريحة

وصف الشريحة:

مخطط تجربة Fizeau يتم تقسيم شعاع الضوء من المصدر بواسطة صفيحة شفافة إلى شعاعين ، أحدهما ينعكس من المرايا ويمر عبر الماء المتدفق في الأنابيب في اتجاه حركته ، والآخر - ضد حركتها. بعد ذلك ، تدخل كلتا الحزمتين إلى مقياس التداخل ، حيث يتم ملاحظة نمط التداخل. تم إجراء القياسات أولاً بالماء الراكد ، ثم بالمياه المتحركة بسرعة 7 م / ث. من خلال إزاحة أطراف التداخل ، تم تحديد الفرق في أوقات مرور الأشعة في وسط متحرك وثابت ، وبالتالي القيمة (معامل السحب). في إطار نظرية النسبية ، ليست هناك حاجة لفرضية السحب الجزئي. في الواقع ، يتم "نقل" الضوء تمامًا بواسطة الوسيط ، وتشير نتيجة تجربة Fizeau إلى إضافة سرعات غير كلاسيكية (نسبية). وهكذا ، لعبت التجربة دورًا مهمًا في بناء الديناميكا الكهربائية للوسائط المتحركة وكانت أحد الأدلة التجريبية لنظرية النسبية لأينشتاين.