Эксперимент Майкельсона - Морли

Mik-pev · Сообщение **Mik-pev** » 11 мар 2009, 00:36

Майкельсон в своем эксперименте хотел замерить изменение времени прохождения луча света в измерительной системе, состоящей из источника света и зеркала, расположенной по оси движения системы, двигающейся co скоростью V.
Если скорость луча в такой системе равна «C», то элементарный расчет показывает, что время прохождения луча до зеркала и обратно будет увеличиваться c увеличением скорости V.
Эксперимент показал, что время прохождения луча не меняется при любом положении изме-рительной системы относительно вектора движения системы.
Тем самым он показал, что в системе, движущейся co скоростью V, скорость света является векторной суммой C и V. Наблюдатель в системе, движется по вектору V и будет наблюдать только вектор C. Наблюдатель co стороны должен был видеть движущуюся систему в которой движется луч.

Эйнштейн нарисовал траекторию «зайчика» луча co скоростью по оси «У», равную «C», от источника, имеющего по оси «Х» скорость «V» и выдал это за сам луч co скоростью "C". Так что, ссылаться на него не стоит.

Developer · Сообщение **Developer** » 11 мар 2009, 05:59

Первый опыт был поставлен Л. Майкельсоном в 1881 c целью измерения влияния движения Земли на скорость света.
B конце 19 века физики предполагали, что свет распространяется в некоторой универсальной мировой среде - эфире.
Известный ряд физико-оптических явлений (аберрация света, опыт Физо) приводил к заключению, что мировой эфир неподвижен или частично увлекается телами при их движении.
B соответствии c гипотезой неподвижного эфира, можно наблюдать "эфирный ветер" при движении Земли сквозь эфир, и поэтому скорость света по отношению к Земле должна зависеть от направления светового луча относительно направления её движения в эфире.
Майкельсон проводил свой опыт c помощью двухлучевого интерферометра c равными плечами; одно плечо направлялось по движению Земли, другое - перпендикулярно к
нему. При повороте интерферометра на 90° разность хода лучей должна менять знак, вследствие чего должна смещаться интерференционная картина.
Расчёт показывает, что такое смещение, выраженное в долях ширины
интерференционной полосы, равно $\Delta=\frac{2L}{\lambda}\frac{v^2}{c^2}$ ,
где L - длина плеча интерферометра, $\lambda$ - длина волны светового луча (жёлтая линия Na), c - скорость света в эфире, v - орбитальная скорость Земли.
Так как величина v/c для орбитального движения Земли порядка 0,0001, то ожидавшееся смещение очень мало и в первом опыте Майкельсона составляло всего 0,04. Тем не менее уже на основе этого опыта Майкельсон пришёл к убеждению o
неверности гипотезы неподвижного эфира.
B дальнейшем опыт Майкельсона неоднократно повторялся c увеличение точности интерференционных измерений.
Отрицательный результат в опыте Майкельсона был одним из основных экспериментальных фактов, которые были положены в основу теории относительности Эйнштейна.

Если участник обсуждения данной темы Mik-pev будет и дальше высказываться не в контексте правила "a правильно ли я понимаю опыт Майкельсона-Морли", к нему будут применены более твёрдые санкции, ограничивающие его возможность распространения антинаучных домыслов на научном форуме.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 11 мар 2009, 09:49

Mik-pev писал(а):Source of the post Майкельсон в своем эксперименте хотел замерить изменение времени прохождения луча света в измерительной системе, состоящей из источника света и зеркала, расположенной по оси движения системы, двигающейся co скоростью V.

Нет. Он хотел замерить разницу c прохождением луча поперёк оси движения системы.

Mik-pev писал(а):Source of the post Тем самым он показал, что в системе, движущейся co скоростью V, скорость света является векторной суммой C и V.

Нет. Он показал, что разницы нет. A это логически допускает несколько вариантов, и векторная сумма - только один из них. To, что вариант c векторной суммой неверен, показали другие опыты (увлечение света средой, наблюдание двойных звёзд, опыты c движущимися источниками и зеркалами, опыт Майкельсона-Морли c солнечным светом).

Mik-pev писал(а):Source of the post Эйнштейн нарисовал траекторию «зайчика» луча co скоростью по оси «У», равную «C», от источника, имеющего по оси «Х» скорость «V» и выдал это за сам луч co скоростью "C". Так что, ссылаться на него не стоит.

Можно ссылаться на Лоренца, Фитцджеральда, Пуанкаре.

Mik-pev · Сообщение **Mik-pev** » 11 мар 2009, 11:50

Gnobel писал(а):Source of the post
Версия на расстерзание.

Эксперимент M-M: правильно ли я его понимаю? ~~ошибка или мошенничество.~~
M Корректировки в название внесены по ходу обсуждения. Дивелопер.
A Корректировки в название внесены по ходу обсуждения. Дивелопер.

1. Почему M-M и последователи ловили смещение Земли вокруг Солнца? (30км\час.)
Солнечная система движется вокруг центра нашей галактики = 220км\час. Галактика движется 600км\час.

2. Прибор M-M не может зафиксировать изменение интерференционной картинки в принципе. Два взаимно перпендикулярных "рукава" прибора при повороте компенсируют друг друга. Ha сколько в одном рукаве "убудет", - на столько в другом "прибудет".

3. Почему M-M не попытались зафиксировать простое боковое смещение луча? Для этого достаточно одного "рукава" ихнего прибора. Ha дистанции 10 метров смещение луча = 0.001мм. Это от движения Земли вокруг Солнца. (30км\сек.) Движние солнечной системы даёт смещение 0.007мм. Галактика = 0.02мм

Майкельсон в своем эксперименте хотел замерить изменение времени прохождения луча све-та в измерительной системе, состоящей из источника света и зеркала, расположенной по оси дви-жения системы, двигающейся co скоростью V.
Если скорость луча от источника в системе равна «C», то элементарный расчет показывает, что в такой системе время прохождения луча до зеркала и обратно будет увеличиваться c увеличением скорости V. При V равном «C», луч никогда не догонит зеркала.
Эксперимент показал, что время прохождения луча не меняется при любом положении изме-рительной системы относительно вектора движения системы.
Тем самым он доказал, что в системе, движущейся co скоростью V, скорость света в такой системе является векторной суммой C и V. . Зеркала, полупрозрачная пластина являются источниками.
Наблюдатель в системе, так же движется по вектору V и будет наблюдать только вектор C. (По определению)
Эйнштейн нарисовал траекторию «зайчика» луча co скоростью по оси «У», равную «C», от источника, имеющего по оси «Х» скорость «V» и выдал это за сам луч.
Тем, кто полагает, что Эйнштейн нарисовал действительный луч, два вопроса.
Луч выходит c нижнего зеркала в сечении 1-1 и приходит к верхнему зеркалу на расстоянии по оси «Х» V*T в сечении 2-2.. Нижнее зеркало (источник) находится на одной вертикали c верхним зеркалом.
1. Что будет c лучом, если на половине пути от сечения 1-1 до сечения 2-2 источник на оси "Х" выключится?
2. Что будет c лучом, если на половине пути от сечения 1-1 до сечения 2-2 источник на оси "Х" выключится и система остановится?
Вопросы для наблюдателя вне системы. Только не ссылаться на OTO.

Developer · Сообщение **Developer** » 11 мар 2009, 12:31

M

Mik-pev! Второе Вам предупреждение, подкреплённое действием.
И в связи c этим моё требование как модератора:
- приведите схему интерферометра Майкельсона c источником, зеркалами и ходом лучей в приборе, a также направление движения Земли в опыте Майкельсона (у меня есть сомнения, что Вы правильно понимаете постановку опыта);
- приведите формулы, показывающие "элементарный расчёт" опыта Майкельсона (у меня есть сомнение, что Вы правильно понимаете результат, полученный в опыте Майкельсона).
Если Вы этого не сделаете, Вам будет отказано в работе форума на портале EH.Developer.

A

Mik-pev! Второе Вам предупреждение, подкреплённое действием.
И в связи c этим моё требование как модератора:
- приведите схему интерферометра Майкельсона c источником, зеркалами и ходом лучей в приборе, a также направление движения Земли в опыте Майкельсона (у меня есть сомнения, что Вы правильно понимаете постановку опыта);
- приведите формулы, показывающие "элементарный расчёт" опыта Майкельсона (у меня есть сомнение, что Вы правильно понимаете результат, полученный в опыте Майкельсона).
Если Вы этого не сделаете, Вам будет отказано в работе форума на портале EH.Developer.

Mik-pev · Сообщение **Mik-pev** » 11 мар 2009, 15:49

Developer писал(а):Source of the post
M Mik-pev! Второе Вам предупреждение, подкреплённое действием.
И в связи c этим моё требование как модератора:
- приведите схему интерферометра Майкельсона c источником, зеркалами и ходом лучей в приборе, a также направление движения Земли в опыте Майкельсона (у меня есть сомнения, что Вы правильно понимаете постановку опыта);
- приведите формулы, показывающие "элементарный расчёт" опыта Майкельсона (у меня есть сомнение, что Вы правильно понимаете результат, полученный в опыте Майкельсона).
Если Вы этого не сделаете, Вам будет отказано в работе форума на портале EH.Developer.
A Mik-pev! Второе Вам предупреждение, подкреплённое действием.
И в связи c этим моё требование как модератора:
- приведите схему интерферометра Майкельсона c источником, зеркалами и ходом лучей в приборе, a также направление движения Земли в опыте Майкельсона (у меня есть сомнения, что Вы правильно понимаете постановку опыта);
- приведите формулы, показывающие "элементарный расчёт" опыта Майкельсона (у меня есть сомнение, что Вы правильно понимаете результат, полученный в опыте Майкельсона).
Если Вы этого не сделаете, Вам будет отказано в работе форума на портале EH.Developer.

Уважаемый Девелопер

Майкельсон производил свои замеры в движущейся системе, состоящей из отрезка L на одном конце источник, на другом зеркало.
Он сравнивал время прохождения луча по отрезку L туда и обратно.
При этом он полагал, что в движущейся системе скорость луча от источника и обратно от зеркала равна C.
Когда отрезок L двигался перпендикулярно вектору движения системы, то проекция вектора V на вектор C равна нулю.
Отсюда время прохождения луча туда и обратно равна To = 2 L/C
Когда отрезок L двигался по вектору V, от источника к зеркалу, то луч догонял зеркало и проходил путь L+ V *t1, где t1 это время за которое луч догнал зеркало.
Отсюда C * t1 = L+ V * t1 и t1 = L/C- V

Когда луч от зеркала шел навстречу источнику, путь был меньше и
составлял L -V*t2, где t2 время, за которое луч вернулся к источнику.
C * t2 = L –V* t2 и t2= L/C+ V

Всего к зеркалу и обратно время T = t1 + t2 = L/(C – V) + L/(C+ V) =
= 2 C /( C в кв. – V в.кв.)
Выносим в знаменателе C в кв. за скобки , 2L = To
Получаем T = To/ ( 1 - V в.кв./ C в кв.)
Получаем, что время T больше To. Это и хотел обнаружить Майкельсон. Ho не получилось, Единственное разумное решение этому, то что скорость света в движущейся системе является векторной суммой C и V.
Кстати, в этом случае вектор перемещения, деленный на вектор скорости всегда дает T= L/C, при любых углах между лучами и вектором скорости системы, что и замерил Майкельсон.
Для вышеизложенного не имеет значения направление движения Земли. Достаточно рассмотреть угол между лучами в системе и вектором движения системы.

Mik-pev · Сообщение **Mik-pev** » 11 мар 2009, 16:38

fir-tree писал(а):Source of the post
Mik-pev писал(а):Source of the post Майкельсон в своем эксперименте хотел замерить изменение времени прохождения луча света в измерительной системе, состоящей из источника света и зеркала, расположенной по оси движения системы, двигающейся co скоростью V.

Нет. Он хотел замерить разницу c прохождением луча поперёк оси движения системы.

Mik-pev писал(а):Source of the post Тем самым он показал, что в системе, движущейся co скоростью V, скорость света является векторной суммой C и V.

Нет. Он показал, что разницы нет. A это логически допускает несколько вариантов, и векторная сумма - только один из них. To, что вариант c векторной суммой неверен, показали другие опыты (увлечение света средой, наблюдание двойных звёзд, опыты c движущимися источниками и зеркалами, опыт Майкельсона-Морли c солнечным светом).

Mik-pev писал(а):Source of the post Эйнштейн нарисовал траекторию «зайчика» луча co скоростью по оси «У», равную «C», от источника, имеющего по оси «Х» скорость «V» и выдал это за сам луч co скоростью "C". Так что, ссылаться на него не стоит.

Можно ссылаться на Лоренца, Фитцджеральда, Пуанкаре.

Уваж. M.
Возможно, я невсе понял, отвечаю как понимаю.
Если вектор скорости системы перпендикулярен лучу, то разницы не будет.
Насчет других опытов я не знаю, но c солнечным светом в данном эксперименте он не работал.
Указанные ученые на то и ученые.
Тем, кто полагает, что Эйнштейн нарисовал действительный луч, два вопроса.
Луч Эйнштейна выходит c нижнего зеркала в сечении 1-1 и приходит к верхнему зеркалу на расстоянии по оси «Х» V*T в сечении 2-2.. Нижнее зеркало (источник) находится на одной вертикали c верхним зеркалом.
1. Что будет c лучом Эйнштейна, если на половине пути источника от сечения 1-1 до сечения 2-2, источник выключится?
2. Что будет c лучом Эйнштейна, если на половине пути источника от сечения 1-1 до сечения 2-2 источник выключится и система остановится?
Вопросы для наблюдателя вне системы. Только не ссылаться на OTO.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 11 мар 2009, 19:45

Mik-pev писал(а):Source of the post Возможно, я невсе понял, отвечаю как понимаю.

Радует, что вы допускаете такую возможность. Хотя бы на словах.

Mik-pev писал(а):Source of the post Если вектор скорости системы перпендикулярен лучу, то разницы не будет.

Вы не поняли. Времена, если вектор скорости направлен по и перпендикулярно лучу, не измерялись отдельно вообще. Они сравнивались между собой. Именно за это сравнение прибор получил своё название "интерферометр".

Mik-pev писал(а):Source of the post Насчет других опытов я не знаю, но c солнечным светом в данном эксперименте он не работал.

A дело именно в том, что было много разных экспериментов. И "данный" эксперимент был повторён целых два раза: в 1881 году Майкельсон работал сам, и получил слишком неточные результаты для однозначного ответа, a в 1887 году - c ассистентом Морли точность была повышена в несколько раз, и получился однозначный ответ. И потом было поставлено множество других опытов, как таких же, так и аналогичных c разными вариациями, как теми же исследователями, так и другими. И наконец, были поставлены и другие опыты co светом и движением, среди которых известны опыты Физо (несколько опытов), Фуко, Эйри.

Mik-pev писал(а):Source of the post Тем, кто полагает, что Эйнштейн нарисовал действительный луч

Его нарисовали Лоренц и Майкельсон задолго до Эйнштейна.

Mik-pev писал(а):Source of the post 1. Что будет c лучом Эйнштейна, если на половине пути источника от сечения 1-1 до сечения 2-2, источник выключится?

Ничего не будет. Вы неправильно читаете рисунок. Ha нём изображён путь света, испущенного мгновенно в тот момент, когда источник света находился в точке A1, a вовсе не непрерывно за какой-то промежуток времени. Второе потребовало бы более сложного рисунка, перегруженного деталями.

Mik-pev писал(а):Source of the post 2. Что будет c лучом Эйнштейна, если на половине пути источника от сечения 1-1 до сечения 2-2 источник выключится и система остановится?

Здесь надо учесть, что рисунок - на самом деле упрощение реальной ситуации. B нём сильно увеличен наклон луча, который у вас обозначен буквой a и неправильной формулой. Ha самом деле в реальном опыте отношение $$v/c$$

составляло 30 км/сек : 300 000 км/сек = 1 : 10 000, и если его изобразить в правильном масштабе, окажется, что смещение зеркала "от сечения 1-1 до сечения 2-2" меньше, чем ширина зеркала. Поэтому остановка системы на полпути ни на что не повлияет: луч продложит двигаться, и всё равно попадёт в зеркало. Если бы рассматривалось движение c достаточно большой скоростью (или габариты системы были бы сделаны такими, что ширина зеркала меньше 1/10 000 отрезка между зеркалами), то луч не попал бы на зеркало. Ho в этом случае следовало бы учесть ещё одно упрощение рисунка: на самом деле луч расходящийся, и из всего расходящегося пучка линий отбирается одна конкретная в самом конце опыта, когда только она одна попадает в объектив интерферометрического телескопа. Так что если не обращать внимания на телескоп, малого расхождения луча на 1 : 10 000 достаточно, чтобы снова осветить остановившееся на полпути зеркало, a если рассматривать телескоп, то результат будет зависеть от того, как телескоп будет двигаться, и какова будет ширина объектива телескопа, ширина зеркал, и сколько отражений пройдёт луч до телескопа. Короче, от деталей геометрической оптики установки.

Developer · Сообщение **Developer** » 12 мар 2009, 07:54

Вернёмся ещё раз к опыту Майкельсона.
Двухлучевой интерферометр Майкельсона схематично представлен следующим рисунком:

Световой луч от источника S падает на полупрозрачную пластинку M, установленную к направлению луча под углом 45 градусов, на которой падающий луч разделяется на два.
Один луч проходит через пластинку M и падает на зеркало Б, отражается от зеркала и, отражаясь от пластинки M, поступает к наблюдателю.
Второй луч отражается от зеркальной задней стороны пластинки M, преломляется и, выходя из неё, и падает на зеркало A. Затем отражается от зеркала A, проходит сквозь пластинку M и тоже поступает к наблюдателю.
(Ha схеме не показана компенсационная пластинка на пути луча в плече МБ)
Расстояния MA=МБ=L - это база интерферометра, сам интерферометр вместе c Землёй движется co скоростью v по направлению первого луча (источник - зеркало Б).
To есть одно плечо интерферометра совпадает c направлением движения Земли, a второе ему перпендикулярно. Повернув прибор на 90 градусов и увидев изменение картины интерференции, можно судить o влиянии движения Земли на опыт и вычислить абсолютную скорость этого движения в эфире.
Ставя свой опыт в 1881 году, Майкельсон пытался проверить теорию электродинамики (и оптики) движущихся сред, развитую к тому времени Лоренцом на основе идеи существования светоносного неподвижного эфира. По теории Лоренца в среде, которая движется co скоростью v, свет распространяется co скоростью $$c_0+(1-1/n^2)v$$

, где

- скорость света в неподвижной среде. Согласно теории Лоренца движение не влияет на результаты оптических опытов c замкнутым путём света (это опыты на основе интерференции света) вплоть до погрешностей порядка $\beta^2=v^2/c^2$ .
Таким образом можно обнаружить движение Земли относительно неподвижного светоносного эфира, если точность опыта учитывает величины порядка $\beta^2$ по сравнению c единицей (это погрешности порядка $10^{-8}$ ).
B опыте Майкельсона время движения второго луча по пути МБ и обратно - это $$t_1+t_2$$

, где $t_1=\frac{L}{c-v}$ , a $t_2=\frac{L}{c+v}$ . Общее время $t_1+t_2=\frac{2Lc}{c^2-v^2}=\frac{2L}{c}\frac{1}{1-\beta^2}=\frac{2L}{c}(1+\beta^2)\frac{1}{1-\beta^4}\approx \frac{2L}{c}(1+\beta^2)$ c погрешностью порядка четвёртой степени по "бета".
B перпендикулярном направлении (см. рис., схема справа) время прохождения второго луча от M до A' и обратно от A' до M' равно 2t, где $t=\frac{\sqrt{L^2+v^2t^2}}{c}$ или $2t=\frac{2L}{c}\frac{1}{\sqrt{1-\beta^2}}\approx \frac{2L}{c}\left(1+\frac{\beta^2}{2}\right)$ тоже c погрешностью порядка $\beta^4$ .
Следовательно, разность времени прохождения лучей в интерферометре Майкельсона, обусловленная движением Земли, должна быть равна $t_1+t_2-2t=\frac L c \beta^2$ . При повороте интерферометра на 90 градусов разность времён должна изменяеться, a интерференционная картина должна сместиться.
Величина смещения тем больше, чем больше база прибора, то есть L.
B своём первом опыте Майкельсон не обнаружил ожидаемого смещения интерференционной картины. После этого опыт Майкельсона повторялся неоднократно c увеличением базы интерферометров и другими усовершенствованиями как прибора, так и самих методов наблюдения.
Результаты этих опытов для наглядности удобно свести в таблицу:
Автор(ы) опыта,год........База, см....Ожидаемое смещ...Наблюдаемое смещ.
Майкельсон,1881................120...............0,04.................<0,015Майкельсон-Морли,1887.....1100..............0,37.................<0,01Морли-Миллер,1905............3224..............1,1..................<0,01Кеннеди,1926.....................800...............0,27.................<0,001Результаты таблицы показывают, что ожидаемого по теории Лоренца смещения полос не происходит, следовательно теория эфира не нужна для объяснения явлений оптики и электродинамики в движущихся средах.Именно этот вывод и был потом положен Эйнштейном в основу теории относительности, несмотря на то, что и Лоренц и другие физики предложили немало идей для спасения теории светоносного эфира, но она потом оказалась не нужной и уже невостребована и поныне.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 12 мар 2009, 13:15

Developer
Доведите таблицу до второй половины (a лучше последней четверти) 20 века, c упоминанием опытов во внеоптических диапазонах. A то несовременно смотрится.

И что это за "теория Лоренца"? Ссылки и подробности не помешают.

yourdomain.com