Эксперимент Майкельсона-Морли

Эксперимент Майкельсона-Морли

Схема опыта Майкельсона-Морли изображена на рис. 108. Основная деталь экперимента - интерферометр Майкельсона.

Луч света от источника S попадает на полупосеребренное зеркало M_s, разделяется на два пучка 1 и 2 и попадает на зеркала M₁ и М₂ Предполагается, что Земля движется влево относительно эфира со скоростью v. Около Земли возникает "эфирный ветер", движущийся со скоростью v вправо. Пучок 2 идет параллельно "эфирному ветру", пучок 1 - перпендикулярно.

Рассмотрим ход лучей 1 и 2. Начнем с пучка 2, идущего параллельно "эфирному ветру". Полагаем, что путь от М_sдо М₂, свет проходит со скоростью (с + v).

времени равна

Лучи 1 и 2 когерентны, следовательно, должны создавать на экране интерференционную картину. Для ее изменения Майкельсон и Морли поворачивали интерферометр на 90°. В повернутом положении пучок 1 двигался параллельно "эфирному ветру", а пучок 2 - перпендикулярно ему.

В повернутом положении запаздывание одного луча по сравнению с другим будет равно:

Поворот интерферометра должен приводить к сдвигут. интерференционных полос на величину, определяемую, разностью этих интервалов времени (дельта t - дельта t`).

Соответствующие оценки (и = 3 • 10⁴ м/с, с - 3 • 10⁸ м/с, l₁ ~ 1₂ ~ 11м) дают, что сдвиг интерференционной картитки должен быть на 0,4 полосы.

Заметить такой сдвиг Майкельсону и Морли было нетрудно, так как их интерферометр позволил наблюдать сдвиг интерференционной картины на 0,01 полосы.

Однако Майкельсон и Морли не обнаружили выходящие за пределы ошибки эксперимента сдвиг интерференционных полос. Отрицательный результат эксперимента Майкельсона-Морли стал одной из величайших загадок физики конца XIX в.