Michelson-Morley實驗的歷史

Michelson-Morley實驗試圖測量地球通過發(fā)光醚的運動。雖然經常被稱為Michelson-Morley實驗,但這個短語實際上是指1881年由Albert Michelson進行的一系列實驗,然后在1887年在凱斯西大學與化學家Edward Morley一起(使用更好的設備)進行了一系列實驗。雖然最終結果是否定的,但實驗的關鍵在于它為光的奇怪波浪狀行為的替代解釋打開了大門。

它應該如何工作

到19世紀末,由于諸如Young's雙狹縫實驗等實驗,光如何工作的主要理論是它是電磁能量波。

問題是波浪必須通過某種媒介。必須有一些東西才能揮手。眾所周知,光可以穿過外部空間(科學家認為這是真空),你甚至可以創(chuàng)建一個真空室并通過它發(fā)光,所以所有的證據都清楚地表明,光可以在沒有任何空氣的情況下穿過一個區(qū)域或其他問題。

為了解決這個問題,物理學家假設有一種物質填滿了整個宇宙。他們把這種物質稱為發(fā)光醚(有時是發(fā)光的**,盡管看起來這只是一種在自言自語的音節(jié)和元音中投入)。

Michelson和Morley(可能大部分是Michelson)提出了這樣一個想法,即你應該能夠通過**測量地球的運動。**通常被認為是不動的和靜止的(當然,振動除外),但地球正在快速移動。

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想一想當你將手伸出驅動器上的車窗時。即使它'沒有風,你自己的動作使它看起來有風。以太也是如此。即使我自從地球移動以來,靜止不動,那么朝一個方向移動的光應該與**一起移動得比朝相反方向移動的光更快。無論哪種方式,只要**和地球之間存在某種運動,它就會產生一種有效的"**風"它會推動或阻礙光波的運動,類似于游泳運動員根據他是沿著電流還是反對電流移動而移動得更快或更慢。

為了驗證這一假設,Michelson和Morley(同樣,主要健康知識測試是Michelson)設計了一種裝置,將光束分開并將其從反射鏡上反射過來,以便它沿不同方向移動并最終擊中同一個目標。工作原理是,如果兩個光束沿著不同的路徑穿過**行進相同的距離,它們應該以不同的速度移動,因此當它們擊中最終的目標屏幕時,這些光束將彼此稍微異相,這將產生可識別的干涉圖案。因此,該設備被稱為Michelson干涉儀(顯示在本頁頂部的圖形中)。

結果

結果令人失望,因為他們**沒有發(fā)現他們正在尋找的相對運動偏差的證據。無論光束采取哪條路徑,光線似乎都以完全相同的速度移動。這些結果發(fā)表于1887年。當時解釋結果的另一種方法是假設**以某種方式與地球運動有關,但沒有人真正能夠提出一個允許這種有意義的模型。

事實上,1900年,英國物理學家凱爾文勛爵著名地指出,這一結果是兩個"云"破壞了對宇宙的完整理解之一,人們普遍期望它將以相對較短的順序得到解決。

需要將近20年的時間(以及阿爾伯特·愛因斯坦的工作)才能真正克服完全放棄以太模型所需的概念障礙,并采用當前的模型,其中光表現出波粒子二元性。

Source

查找1887年版的美國科學雜志上發(fā)表的論文全文,該全文存儲在AIP網站上。