什么是米歇尔森-莫雷实验?(the michelson-morley experiment?)

1887年进行的迈克尔逊-莫里实验被称为 "科学界最成功的失败实验",也被称为 "第二次科学革命理论方面的开端"。 迈克尔逊-莫里实验提供了强有力的证据,反对当时在物理学家中非常流行的发光(含光)醚的观点。...
Albert Michelson was awarded the Nobel Prize in 1907 for his work in physics.

1887年进行的迈克尔逊-莫里实验被称为 "科学界最成功的失败实验",也被称为 "第二次科学革命理论方面的开端"。 迈克尔逊-莫里实验提供了强有力的证据,反对当时在物理学家中非常流行的发光(含光)醚的观点。

考虑物理波和音频波是如何在介质中传播的;液体或气体,如水或空气。 自1861年詹姆斯-克拉克-麦克斯韦的工作以来,人们知道光是一种电磁波。 物理学家开始假设这种波在一种介质中移动,这种介质由比空气中的粒子小得多的粒子组成,密度也小得多。 他们把这种物质称为乙醚。 麦克斯韦本人帮助推广了乙醚的概念,很快,乙醚的存在成为理所当然的事。

正如当时的一些物理学家所指出的那样,乙醚的概念有许多问题。 为了作为电磁能量的媒介,同时解释观察到的数据,乙醚必须是流体--以填充空间,比钢的硬度高一百万倍--以支持光波的高频,无质量和无粘性--否则它会减缓行星在其轨道上的速度,透明--或更遥远的星星会有明显的幅度下降比距离的平方快,非分散性,不可压缩,并在非常小的尺度上连续。 这是对任何物质的要求,乙醚的角色更像是一个理论的拐杖而不是其他。

由阿尔伯特-迈克尔逊和爱德华-莫利在现在的俄亥俄州凯斯西储大学进行的迈克尔逊-莫利实验,是乙醚理论终结的开始。 物理学家意识到,如果乙醚存在,由于地球围绕其轴线的旋转、围绕太阳的轨道以及太阳围绕银河系的轨道,地球将相对于乙醚运动。 即使乙醚本身运动,它也不可能与地球完全同步,因为地球的运动方向和速度都会随时间变化。

预期的效果是 "乙醚风",它将导致光速的轻微变化,这取决于光的行进方向。 因为地球围绕太阳的轨道速度只有光速的百分之一,所以这种效果被认为是轻微的。 19世纪中期,已经建立了各种实验装置来检测乙醚风,但当时的仪器根本不够精确。

迈克尔逊-莫里实验的目的是通过使用半截反射镜和全反射镜将两束光以直角反弹来测量光速的微小变化,然后将它们重新组合并观察干涉模式。 如果两束光的速度有哪怕是微小的差异,它就会在检测元件上的建设性和破坏性干涉模式中显现出来。 为了消除对实验的干扰,整个实验在一座石头建筑的地下室进行,仪器被放在漂浮在汞池中的一块大大理石板上。 这使得迈克尔逊-莫里实验可以旋转,而根据方向不同,乙醚速度的变化会造成可测量的影响。

最后,"乙醚效应 "被发现是如此之低,以至于几乎无法检测--比预期的效应低10倍以上。 这是一个如此轻微的效应,考虑到误差范围,它可能是零。

随后,越来越精确的实验证实了没有人愿意听到的话:乙醚是虚构的。 光以某种方式在真空中以波的形式传播,就是这样。 迈克尔逊-莫里实验只是第一个发现这一点的实验。 这些发现为20世纪的理论物理学,包括广义相对论和量子理论,创造了条件。

由于他在物理学方面的工作,阿尔伯特-迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔奖。

  • 发表于 2022-02-09 12:05
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  • 分类:科学

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