264
8 Окт 2018 в 15:30 08.10.2018 в 15:30

Опыты Майкельсона

Содержание

Специальная теория относительности – одно из величайших достижений физики XX в. Она существенно изменила наши понятия о пространстве и времени. Перед этим в классической (релятивистской) механике утвердились представления о существовании независимого евклидова пространства и абсолютного времени, безотносительно к пространству и поведению материальных объектов в нем. Такие взгляды нашли аналитическое отражение в преобразованиях Галилея для инерциальных систем отсчета.

Представление о «мгновенностных» событиях

В утверждении представлений о существовании так называемых мгновенностей, т.е. событий или явлений происходящих мгновенно, решающую роль сыграли световые сигналы, которые доставляют значительную информацию об окружающем мире. Поскольку в повседневной жизни конечна скорость света заметно не проявляется, подсознательно она считалась бесконечно большой.

С дальнейшим развитием науки было выявлено, что в природе мгновенных сигналов не существует, что скорость света конечна – около 3·108 м/с.

Анализируя истинное положение вещей, Эйнштейн заметил, что в науке при фактическом измерении времени tt удаленного события, как и в повседневной жизни, используются не мнимые мгновенные, а реальные световые сигналы, которые распространяются с конечной скоростью сс. Итак, это время связано со временем наблюдению не равенством tr=tt_r = t, а выражением

tr=t+rc{{t}_{r}}=t+\frac{r}{c}

где rr – расстояние до события. В последнем выражении уже отражена неразрывная связь между понятиями пространства и времени: для того чтобы зафиксировать время tt некоторого события, необходимо знать расстояние rr до этого события и синхронизировать часы.

Опыты А.А. Майкельсона

Лабораторные измерения скорости света показали, что в разных средах она различна.

Для объяснения распространения световых волн в вакууме было введено понятие особой среды – эфира. Физик, который опирался на формулу для сложения скоростей в классической механике, вынужден был констатировать, что она зависит от скорости системы отсчета. По этой причине в 1881 американский физик А. А. Майкельсон (1852-1931) поставил оптические опыты с целью определения абсолютного движения Земли в мировом пространстве. С точки зрения наблюдателя на Земле он надеялся определить движение Земли относительно неподвижного эфира, сравнивая скорости света в разных направлениях относительно движения Земли в пространстве. Для сравнения скоростей света в разных направлениях был использован специальный интерферометр.

Система интерферометра Майкельсона.png

Система интерферометра Майкельсона

В опытах пучок света от источника S, попадая на полупрозрачную посеребренную пластинку П, разделялся на два луча: один – в направлении движения Земли, другой – в направлении, перпендикулярном к движению Земли. Отражаясь от зеркал М и М´, оба луча возвращались снова к пластинке Д а от нее выходили в направлении ПО и интерферировали. Поскольку расстояния ПМ и ПМ´ равны, разница ходов обоих лучей может возникнуть только изза разного времени прохождения отрезков ПМ = ПМ´. Если все прибор повернуть на 90° так, чтобы плечо интерферометра было сориентировано в направлении движения Земли, а плечо – перпендикулярно к движению Земли, то поворот интерферометра должен вызвать смещение интерференционной картины, эквивалентное разнице во времени. Другими словами, должно возникнуть смещение интерференционной картины на такую часть полосы, которую представляет относительный период Т световой волны:

k=ΔtT=2lβ2cT=2lλβ2k=\frac{\Delta t}{T}=\frac{2l{{\beta }^{2}}}{cT}=\frac{2l}{\lambda }{{\beta }^{2}}

В последних опытах А.А. Майкельсона при l=12l = 12 м и использовании света с длиной волны λλ = 590 нм ожидалось смещения картины на к=0,4к = 0,4 полосы.

Точность прибора позволяла фиксировать смещение на несколько сотых полосы, однако в действительности опыты никакого смещения интерференционной картины не выявили.

Автор статьи
+0
-0
Нет комментариев
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат

Интересные статьи за сегодня

Мы изучили несколько самых необычных предложений насчет ЕГЭ и решили пофантазировать, что будет, если их решат принять.
22893 +4653
0
Что делать, если не сдал ЕГЭ?
8231 +251
0
Блоги, стажировки, собственные проекты – возможностей масса, но что выбрать?
209 +184
0
Почему Оксфорд был самым опасным городом в Средние века?
128 +128
0
Детальный обзор систем антиплагиата: как с ними работать и как повысить уникальность
7979 +82
6
Хотите выполнять заказы?
Стать автором
Хотите заказать работу?
Разместить заказ
Доверьте свою работу экспертам
Разместите заказ
Наша система отправит ваш заказ на оценку более 30 311 авторам
Первые отклики появятся уже в течение 10 минут