2.6.2
Michelsonov – Morleyov pokus
Experiment
je schématicky znázornený na obrázku:
Dopadajúci
svetelný lúč sa na polopriepustnej doštičke Z rozdelí na dve časti: ZB – po
lome a ZA – odrazená časť, pričom platí: ZB = ZA = L. Od zrkadiel B a A sa oba
lúče odrazia a vracajú sa späť do Z, odkiaľ ich časť dopadá na tienidlo T, kde
vzniká interferenčný
obraz (výsledok skladania lúčov) z dvoch lúčov, z ktorých
jeden prešiel dvakrát dráhu ZB a druhý dvakrát dráhu ZA. Príklad takéhoto
interferenčného obrázku:
Ak
sa prístroj vzhľadom na éter nepohybuje,
sú časové intervaly
kde
c je rýchlosť svetla
Ak
sa však prístroj spolu so Zemou pohybuje v smere
ZB, prejde prvý lúč dráhu ZB + BZ za časový interval:
Časový
interval, za ktorý prejde druhý lúč dráhu ZA + AZ vyplýva z obr.2.6.2.3.
Zrkadlo
A sa za časový interval t posunie v smere rýchlosti o vzdialenosť vt do bodu A‘,
svetelný lúč
prejde vzdialenosť ZA‘ = ct .Potom
z pravouhlého trojuholníka :
odkiaľ po úprave
Situácia
je symetrická, teda časový interval potrebný na prejdenie dráhy späť do bodu Z
je rovnaký a pre celkový časový interval druhého lúča platí :
Keďže
oba časové intervaly sú rôzne , lúče sa stretnú na tienidle s fázovým rozdielom. Rozdiel časových
intervalov je :
,
keď
sme použili rozvoj podľa binomickej
vety pričom platí, že je oveľa menšie ako jedna, preto stačí uvažovať iba prvé dva členy
rozvoja.
Ak
sa celý prístroj otočí o 90 0,
lúče zmenia vzhľadom na éter*
polohu a Dt znamienko, takže
celkovo sa zmení rozdiel časových intervalov o dvojnásobnú hodnotu:
Keby
sa časový rozdiel zmenil o jednu periódu T
svetelného kmitu, posunul by sa interferenčný obrázok o šírku jedného
pruhu. V popisovanom prípade pri otočení prístroja o 90 0 sa interferenčný obrázok
posunie o takú časť pruhu, akou časťou periódy T je rozdiel časových intervalov D
tv, t. j. o časť:
,
kde l
je vlnová dĺžka
Pri pokuse bolo použité svetlo s vlnovou
dĺžkou l=5,9.10-7m, pohybujúce sa rýchlosťou c =3.108 m / s, rýchlosť
pohybu Zeme je v = 3.104 m
/ s a L =11 m. Potom pre
predpokladané posunutie vychádza výpočtom približne 0,4 prúžku (pričom by
merateľné boli i stotiny prúžku). Nebolo však namerané vôbec žiadne posunutie,
z čoho vyplýva, že rýchlosť svetla je rovnaká v oboch smeroch
a pohyb Zeme týmto spôsobom sa nedá pozorovať, neexistuje éter ani absolútna
vzťažná sústava. Keďže sa ani
pomocou elektromagnetického žiarenie nedá určiť pohyb inerciálnej sústavy (a predpokladáme, že zákony
elektromagnetizmu sú správne), nevyhovujú v tomto prípade Galileiho
transformácie.Tento výsledok potvrdzujú aj najnovšie pokusy
s atómovými hodinami.