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在以太,则当地球穿过以太绕太阳公转时,在地球通过以太运动的方向测量的光速,应该大于在与运动垂直方向测量的光速。
于是呢,
迈克尔逊和莫雷他们就搞出了这么个实验设备。
这个实验使用到的仪器并不复杂,从俯视图来看,总共分成四个模块:
光源位于俯视图的最左边,光路从左往右发射——在实际操作的时候,这个方向要与地球公转的方向一致。
光源右侧的位置上放着一块分光镜。
分光镜字如其名,就是可以将光线分开的镜子,也叫作分束镜。
它从材料的性质上划分是一种镀膜玻璃,在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜。
当一束光投射到镀膜玻璃上后,通过反射和折射,光束就被分为两束或更多束。
迈克尔逊莫雷实验需要用到的分光镜的精度要求很高,它可以将光线分成继续向右的光束1,以及垂直向上的光束2——同样是俯视图的说法。
随后在光束1和光束2的末端再放置两块反光镜,光线抵达后便会原路返回。
早先说过。
地球公转的时候会有迎面吹来的‘以太风’,这个速度是30公里每秒。
因此在沿着公转方向上的光束1,到达1和从1返回的传播速度为不同的。
假设地球的速度是v,分光镜到反射镜的距离是d。
那么过去和回来的速度就分别是c-v和c+v,相当于逆风和顺丰。
二者往返的时间则是:
d(c-v)+d(c+v)。
而光束2由于和地球运转方向垂直,所以无论来还是回都会遇到以太风。
那么时间便是固定的:
2d√(c2-v2)。
如此一来。
光束2和光束1到达观测屏的光程差就是:
c(d(c-v)+d(c+v)-2d√(c2-v2))。
有光程差,它们就一定会产生干涉条纹。
接着只要让实验仪器整体旋转90度,则光束1和光束2到达观测屏的时间互换,使得已经形成的干涉条纹产生移动。
这个改变的量也很好计算,高中物理就学过,是△l=2dv2c2。
如此一来。
移动条纹数就是△lλ。
迈克尔逊当时设计的干涉仪光臂长度为12米,最终理论上应该移动的条纹是037。
至于结果嘛
这样说吧。
迈克尔逊莫雷实验的目的是为了证明以太的存在,迈克尔逊和莫雷也是坚定的以太论支持者。
而这个实验在物理史上呢,又被称作小泊松实验
看到泊松二字,想必大家也都猜到了最终结果。
没错。
条纹别说037了,它压根动都没动。
本该证明以太的实验,反倒把以太给反杀了。
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