Мишельсоны туршилт. Мишельсон-Морлигийн туршилт. Мишельсоны туршилт ямар байсан бэ?

), гэх мэт уян хатан долгионхий эсвэл шингэн хэлбэрээр. Хэрэв гэрлийн эх үүсвэр ба хүлээн авагч бие биенээсээ тодорхой зайд байрладаг бол хурдтай хөдөлдөг vЭнэ бодисоор дамжин гэрлийн эх үүсвэрээс хүлээн авагч руу шилжих хугацаа нь хурдны вектор ба эх үүсвэр ба хүлээн авагчийг холбосон векторын харьцангуй байрлалаас хамаарна. Харьцангуй цагийн зөрүү Δ т/тЭфирийн урсгалд гэрэл параллель ба перпендикуляр тархах үед магнитудын дараалал нь ( v/в) 2, хэрэв эфирийн хурд гэрлийн хурдаас хамаагүй бага бол. Мишельсоны туршилтаар дэлхийн тойрог замын хөдөлгөөнийг таамагласан эфирээр (нартай харьцуулахад хөдөлгөөнгүй байж магадгүй) ашигласан бөгөөд интерферометрийн перпендикуляр хоёр гарыг нэгэн зэрэг гэрлийн дамжих хугацааны зөрүүг хэмжсэн; төхөөрөмжийг эфирийн урсгалд эргүүлэх үед интерферометрийн гаруудаар гэрлийн дамжих хугацаа өөрчлөгдөх шаардлагатай бөгөөд энэ нь параллель ба перпендикуляр хэлхээний цахилгаан соронзон долгионы фазын зөрүүг өөрчлөхөд хүргэдэг. эдгээр хоёр гэрлийн цацрагийг нэмэхэд ажиглагдсан хөндлөнгийн хэв маягийн өөрчлөлт.

Хялбаршуулсан хувилбарыг авч үзье, гарны нэг нь (1) төхөөрөмжөөр дамжуулан эфирийн хөдөлгөөний дагуу байрладаг бол нөгөө гар нь түүнд перпендикуляр байна.

Бид тооцоолдог нийт хугацаа t 1 (\displaystyle t_(1)) 1-р гараар гэрлийн дамжуулалтыг урагш болон хойшлох хөдөлгөөний хугацааны нийлбэрийг ашиглан гарны уртыг тодорхойлно. L 0 (\displaystyle L_(0)):

(\ displaystyle (\ frac (2cL_(0))(c^(2)-v^(2)))=(\frac (2L_(0))(c))(\frac (1)(1-( \frac (v^(2))(c^(2))))\ойролцоогоор (\frac (2L_(0))(c))\left(1+(\frac (v^(2))( c ^(2)))\баруун).) гэсэн хандлагаас үүдэлтэй v 2 / c 2 ≪ ​​1 (\displaystyle v^(2)/c^(2)\ll 1) (тухай 10 − 8 (\displaystyle 10^(-8)) агаарын хурдыг авах үед v (\displaystyle v) в ≈ 30 км/с ≈ 10 −4

v 1 |

Одоо бид тооцоолж болно: t 2 = 2 L 1 c 1 1 + v 2 c 2 ≈ 2 L 1 c (1 − v 2 2 c 2) (\displaystyle t_(2)=(\frac (2L_(1))(c))( \frac (1)(\sqrt (1+(\frac (v^(2))(c^(2)))))\ойролцоогоор (\frac (2L_(1))(c))\left( 1 -(\frac (v^(2))(2c^(2)))\баруун)) L 1 (\displaystyle L_(1))- энэ бол гипотенуз, дохио нь түүний дагуу өндөр хурдтай, хөл нь хурдтай дамждаг

Энэ нэмэгдсэн хурдаар гипотенузыг өнгөрөхтэй ижил хугацаа өгнө. Тиймээс цаг хугацааг маягтаар авч үзэх нь хангалттай юм

Фазын ялгаа нь дараахтай пропорциональ байна.δ = c (t 2 − t 1) = 2 (L 0 − L 0 1 − v 2 c 2) (\displaystyle \delta =c(t_(2)-t_(1))=2\left((L_) (0)-(\frac (L_(0))(1-(\frac (v^(2))(c^(2)))))\баруун)) S = |δ + δ ′ | (\ displaystyle S=|\delta +\delta ^(")|):

δ ′ (\displaystyle \delta ^("))

эргэх үед фазын зөрүүтэй пропорциональ байна [ | ]

π 2 (\displaystyle (\frac (\pi )(2))) [ | ]

S = 2 L 0 |

1 − 1 1 − v 2 c 2 |

≈ 2 L 0 v 2 c 2 .

(\ displaystyle S=2L_(0)\left|1-(\frac (1)(1-(\frac (v^(2))(c^(2))))\баруун|\ойролцоогоор 2L_( 0 )(\frac (v^(2))(c^(2))).) [ | ]

Эфирийн онол нь параллель ба перпендикуляр гаруудын фазын ялгааг агуулдаг бөгөөд үүнийг зохих туршилтын хэрэгслээр (Мишельсон-Морли интерферометр) тоолж, илрүүлэх боломжтой болохыг харуулсан.

Туршилт нь зөвхөн тодорхой подвалын өрөөнд эфир нь уртааш чиглэлд үүнтэй хамт явагддаг болохыг харуулсан гэж таамаглаж болно. Тиймээс бид аппаратыг толгод руу зөөж, тэнд нөлөө байгаа эсэхийг шалгах болно. [ ]

1905 оны намар Морли, Миллер нар Эри нуураас 90 орчим метр, далайн түвшнээс дээш 265 м өндөрт орших Кливленд дэх Евклидийн өндөрлөгт туршилт хийжээ. 1905-1906 онд Таван цуврал ажиглалт хийсэн бөгөөд энэ нь тодорхой эерэг нөлөө үзүүлсэн - хүлээгдэж буй шилжилтийн 1/10 орчим.

1921 оны 3-р сард аргачлал, аппаратыг бага зэрэг өөрчилж, 10 км/с хурдтай "эфир салхи" гаргаж авсан. Соронзон таталт болон дулааны цацрагаас үүдэлтэй алдааг арилгахын тулд үр дүнг сайтар шалгасан. Төхөөрөмжийн эргэлтийн чиглэл нь туршилтын үр дүнд нөлөөлсөнгүй.

Д.Миллерийн олж авсан үр дүнгийн хожим судалгаанаас үзэхэд түүний ажиглаж, "эфирийн салхи" байгаа гэж тайлбарласан хэлбэлзэл нь статистикийн алдаа, температурын нөлөөллийг тооцоогүйн үр дагавар юм.

Кеннедигийн туршилтууд [ | ]

Одоо би Миллерийн туршилтын талаар хэдэн тайлбар хэлмээр байна. Аппаратын бүрэн эргэлтийг үе үе хийх, хагас мөчлөгийн нөлөөллийн ач холбогдлыг онцлон тэмдэглэсэн Миллерийн хөнгөлөлттэй эффекттэй холбоотой ноцтой асуудал байгаа гэдэгт би итгэдэг, өөрөөр хэлбэл аппаратын хагас эргэлтийн үед давтагддаг. , мөн эфирийн салхины тухай асуултын талаар. Ихэнх тохиолдолд бүтэн мөчлөгийн үр нөлөө нь хагас мөчлөгийн нөлөөнөөс хамаагүй их байдаг. Миллерийн хэлснээр, бүтэн хугацааны нөлөө нь туузны өргөнөөс хамаардаг бөгөөд хязгааргүй өргөн зурвасын хувьд тэг байх болно.

Хэдийгээр Миллер Кливленд хэмжилтээрээ энэ нөлөөг их хэмжээгээр арилгаж чадсан гэж мэдэгдэж байгаа бөгөөд үүнийг туршилтаар хялбархан тайлбарлаж болох ч би үүний шалтгааныг илүү тодорхой ойлгохыг хүсч байна. Дотор ярьж байна одоогоорХарьцангуйн онолыг баримталдаг хүний ​​хувьд би ийм нөлөө огт байхгүй гэдгийг батлах ёстой. Үнэн хэрэгтээ гэрлийн эх үүсвэрийг оролцуулаад төхөөрөмжийг бүхэлд нь эргүүлэх нь харьцангуйн онолын үүднээс ямар ч өөрчлөлтийг үүсгэдэггүй. Дэлхий болон аппаратууд амарч байх үед ямар ч нөлөө үзүүлэх ёсгүй. Эйнштейний хэлснээр, хөдөлж буй Дэлхийд ижил нөлөө үзүүлэхгүй байх ёстой. Бүтэн хугацааны үр нөлөө нь харьцангуйн онолтой зөрчилдөж байна их үнэ цэнэ. Хэрэв Миллер оршин тогтнохыг үгүйсгэх аргагүй системчилсэн нөлөөг олж мэдсэн бол бүрэн хугацааны үр нөлөөний шалтгааныг мэдэх нь бас чухал юм.

Мишельсон, Гаэл нарын хийсэн туршилтууд[ | ]

Мишельсон-Гел туршилтын схем

1925 онд Мишельсон, Гаэл нар Иллинойс дахь Клиринг дээр газарт хэвтэв. ус дамжуулах хоолойтэгш өнцөгт хэлбэрээр. Хоолойн диаметр 30 см. AF ба DE хоолойнуудыг баруунаас зүүн тийш, EF, DA, CB - хойд зүгээс урагш чиглүүлсэн. DE ба AF урт нь 613 м; EF, DA болон CB - 339.5 м. Гурван цагийн турш ажилладаг нэг ерөнхий насос нь 1 см мөнгөн усны даралт хүртэл агаарыг шахаж чаддаг. Шилжилтийг илрүүлэхийн тулд Мишельсон том, жижиг контурыг тойрон алхах үед олж авсан телескопын талбар дахь интерференцийн ирмэгийг харьцуулж үздэг. Гэрлийн нэг туяа цагийн зүүний дагуу, нөгөө нь цагийн зүүний эсрэг байв. Дэлхийн эргэлтээс үүссэн зураасуудын шилжилт хөдөлгөөн өөр өөр хүмүүсТолин тусгалуудыг бүрэн өөрчилснөөр өөр өөр өдрүүдэд бүртгэгдсэн. Нийт 269 хэмжилт хийсэн. Онолын хувьд эфирийг хөдөлгөөнгүй гэж үзвэл туузны шилжилтийг 0.236 ± 0.002 гэж хүлээх хэрэгтэй. Ажиглалтын өгөгдлийг боловсруулахад 0.230 ± 0.005 хэвийсэн үзүүлэлт гарсан нь Sagnac эффект байгаа эсэх, цар хүрээг баталгаажуулсан.

Орчин үеийн сонголтууд[ | ]

1958 онд Колумбын Их Сургуульд (АНУ) хоёр мазерын эсрэг чиглэсэн цацрагийг ашиглан бүр илүү нарийвчлалтай туршилт хийсэн бөгөөд энэ нь дэлхийн хөдөлгөөнөөс давтамжийн хамааралгүй болохыг 10-9% -ийн нарийвчлалтайгаар харуулсан.

1974 онд бүр илүү нарийвчлалтай хэмжилт хийснээр мэдрэмжийг 0.025 м/с болгожээ. Мишельсоны туршилтын орчин үеийн хувилбарууд нь интерферометрийн оронд оптик ба криогенийг ашигладаг. тодруулах] богино долгионы резонаторууд ба гэрлийн Δ хурдны хазайлтыг илрүүлэх боломжтой болгоно в/в, хэрэв ~10 −18 байсан бол. Үүнээс гадна, орчин үеийн сонголтуудМишельсоны туршилт нь зөвхөн Максвеллийн тэгшитгэлд (сонгодог туршилтын нэгэн адил цахилгаан соронзон долгионы хувьд) төдийгүй Лоренцын инвариант байдлын таамаглалын зөрчилд мэдрэмтгий байдаг.

1881 онд Мишельсон алдартай туршилтыг хийж, түүний тусламжтайгаар дэлхийн эфир (эфирийн салхи) -тай харьцуулахад хөдөлгөөнийг илрүүлнэ гэж найдаж байв. 1887 онд Мишельсон Морлитой хамт илүү дэвшилтэт багаж ашиглан туршилтаа давтав. Мишельсон-Морлигийн тохиргоог Зураг дээр үзүүлэв. 150.1. Тоосгоны суурь нь мөнгөн ус агуулсан цагираг хэлбэртэй цутгамал тэвшийг дэмжиж байв. Модон хөвөгч мөнгөн ус дээр хөвж, уртын дагуу зүссэн гурилан гурилын доод тал шиг хэлбэртэй байв. Энэ хөвөгч дээр асар том дөрвөлжин чулуун хавтанг суурилуулсан. Энэ төхөөрөмж нь хавтангийн босоо тэнхлэгийн эргэн тойронд жигд эргүүлэх боломжтой болсон. Мишельсон интерферометрийг хавтан дээр суурилуулсан (123.1-р зургийг үз), тунгалаг хавтан руу буцахаасаа өмнө хоёр цацраг нь хавтангийн диагональтай давхцах замаар хэд хэдэн удаа нааш цааш дамжихаар өөрчлөгдсөн. Цацрагийн замын диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 150.2. Энэ зураг дээрх тэмдэгтүүд нь Зураг дээрх тэмдэгтүүдтэй тохирч байна. 123.1.

Туршилтыг дараахь үндэслэлээр хийсэн. Интерферометрийн гар (Зураг 150.3) эфиртэй харьцуулахад дэлхийн хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцаж байна гэж үзье. Дараа нь туяа толин тусгал руу болон буцаж ирэхэд шаардагдах хугацаа нь 2-р цацрагийн замыг туулахад шаардагдах хугацаанаас өөр байх болно.

Үүний үр дүнд хоёр гарны урт тэнцүү байсан ч 1 ба 2-р туяа тодорхой замын зөрүүг олж авна. Хэрэв та төхөөрөмжийг 90 ° эргүүлбэл гарнууд нь байраа сольж, замын ялгаа тэмдэг өөрчлөгдөнө. Энэ нь интерференцийн хэв маягийг өөрчлөхөд хүргэх ёстой бөгөөд Мичелсоны тооцоолсноор түүний хэмжээг амархан илрүүлж болно.

Интерференцийн хэв маягийн хүлээгдэж буй шилжилтийг тооцоолохын тулд 1 ба 2-р цацрагийн харгалзах замуудын явах хугацааг олъё. Дэлхийн эфиртэй харьцуулахад хурд нь -тэй тэнцүү байг.

Хэрэв эфирийг дэлхий зөөгөөгүй бөгөөд эфиртэй харьцуулахад гэрлийн хурд c-тэй тэнцүү бол (агаарын хугарлын илтгэгч бараг нэгдмэл утгатай) бол төхөөрөмжтэй харьцуулахад гэрлийн хурд c-тэй тэнцүү байх болно. - чиглэлийн хувьд v, чиглэлийн хувьд c + v Тиймээс 2-р цацрагийн хугацааг илэрхийллээр тодорхойлно

(Тиймээс дэлхийн тойрог замын хурд 30 км / с байна

Цагийг тооцоолж эхлэхээсээ өмнө механикийн дараах жишээг авч үзье. Устай харьцуулахад c хурдтай завь v хурдтай урсдаг голыг эрэгтээ яг перпендикуляр чиглэлд гатлах шаардлагатай байг (Зураг 150.4). Завь өгөгдсөн чиглэлд хөдлөхийн тулд түүний устай харьцуулахад хурд c-г зурагт үзүүлсэн шиг чиглүүлэх шаардлагатай. Тиймээс, эрэг дээрх завины хурд нь төхөөрөмжтэй харьцуулахад 1-р цацрагийн хурдтай ижил байх болно.

Тиймээс 1-р цацрагийн цаг

Илэрхийлэлд (150.1) ба (150.2) утгыг орлуулснаар бид 1 ба 2-р цацрагийн замын зөрүүг олж авна.

Төхөөрөмжийг 90 ° эргүүлэхэд замын зөрүү тэмдэг өөрчлөгдөнө. Үүний үр дүнд интерференцийн хэв маяг өөрчлөгдөх захын тоо байх болно

I гарны урт (олон тусгалуудыг харгалзан үзвэл) 11 м байсан. Эдгээр утгыг (150.3) томъёонд орлуулснаар туузууд гарч ирнэ.

Энэхүү төхөөрөмж нь 0.01 зурвасын дарааллын шилжилтийг илрүүлэх боломжийг олгосон. Гэсэн хэдий ч хөндлөнгийн хэв маягийн өөрчлөлт илрээгүй. Хэмжилт хийх үед тэнгэрийн хаяаны хавтгай нь дэлхийн тойрог замын хурдны вектортой перпендикуляр байх магадлалыг үгүйсгэхийн тулд туршилтыг өдрийн өөр өөр цагт давтав. Дараа нь туршилтыг жилийн янз бүрийн цаг үед (нэг жилийн хугацаанд дэлхийн тойрог замын хурдны вектор орон зайд 360 ° эргэдэг) олон удаа хийсэн бөгөөд үргэлж сөрөг үр дүнд хүрсэн. Эфирийн салхи илрүүлж чадсангүй. Глобал эфир нь баригдашгүй хэвээр байв.

Үүнийг тайлбарлах гэж хэд хэдэн оролдлого хийсэн сөрөг үр дүнМишельсоны туршлага, дэлхийн эфирийн таамаглалыг орхихгүйгээр. Гэсэн хэдий ч эдгээр бүх оролдлого амжилтгүй болсон. Мишельсоны туршилтын үр дүн зэрэг бүх туршилтын баримтуудын дэлгэрэнгүй, тууштай тайлбарыг Эйнштейн 1905 онд өгсөн. Эйнштейн дэлхийн эфир, өөрөөр хэлбэл үнэмлэхүй лавлагааны систем болж чадах тусгай орчин болдог гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. байхгүй. Үүний дагуу Эйнштейн харьцангуйн механик зарчмыг бүх физик үзэгдлүүдэд хамааруулжээ. Эйнштейн цаашид туршилтын өгөгдлүүдийн дагуу вакуум дахь гэрлийн хурд нь бүх инерцийн лавлагааны системд ижил байх ба гэрлийн эх үүсвэр болон хүлээн авагчийн хөдөлгөөнөөс хамаардаггүй гэж үзжээ.

Харьцангуйн зарчим ба гэрлийн хурдны тогтмол байдлын зарчим нь Эйнштейний бүтээсэн харьцангуйн тусгай онолын үндэс суурь болдог (1-р боть VIII бүлгийг үз).

Туршилтын санаа нь гэрлийн дамжуулалтыг хоёр замаар харьцуулах явдал бөгөөд тэдгээрийн нэг нь эфир дэх биеийн хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцаж, нөгөө нь перпендикуляр байдаг.

В хавтан нь тунгалаг. Үүн дээр цацраг нь D ба C толин тусгал руу чиглэсэн хоёр уялдаатай перпендикуляр цацрагт хуваагдана. Интерферометрт хоёр когерент цацраг нийлж, тусгаарлах цэгээс өөр өөр замаар дамждаг.

Хэрэв тэд ижил хугацаанд эдгээр замыг туулах юм бол тэд нэг үе шатанд уулзах цэг дээр хүрч, бие биенээ бататгах болно. Хэрэв төлөө өөр өөр цаг хугацаа, дараа нь уулзах цэг дээр фаз ба хэлбэлзлийн ялгаа өөрчлөгдөнө. Интерференцийг ажигласнаар бид интерферометрт ирж буй когерент долгионуудын хоорондох фазын ялгааны талаар дүгнэлт хийж, эндээс нэг долгионы саатал хугацааг нөгөөтэй нь харьцуулан тооцоолж болно. Энэ бол Мишельсон, Морли хоёрын хийсэн зүйл юм. Энэ бол 19-р зууны хамгийн гайхалтай туршилтуудын нэг юм. Үндсэндээ энгийн энэхүү туршилт нь шинжлэх ухаанд хувьсгал хийхэд хүргэсэн.

Төхөөрөмжийг эфиртэй харьцуулахад v хурдтайгаар BC гарны чиглэлд хөдөлгөнө. Эфиртэй харьцуулахад гэрлийн хурд в. Бүтэн цаг, энэ хугацаанд С болон арын толин тусгал руу хүрэх зам нь дараахтай тэнцүү байх болно.

D-г толилуулахын тулд зам нь BDB / байна.

Энд v нь дэлхийн нарыг тойрон эргэх хурд (~30 км/с) юм. Тиймээс хэрэв төхөөрөмж Дэлхий дээр байгаа бол . Энэ нэр томъёоны өчүүхэн байдлыг харгалзан үзээд хэллэгийг цуврал болгон өргөжүүлж болно.

Бид авах:

Цацрагийн замын ялгаа нь дараахтай тэнцүү байна.

Одоо төхөөрөмжийг 90° эргүүлж, хөдөлгөөний чиглэл нь BD гартай давхцаж, ВС гар нь перпендикуляр чиглэнэ. Замын ялгааны хувьд бид дараахь зүйлийг авна.

Төхөөрөмжийг эргүүлэх үед цацрагийн замын зөрүүний нийт өөрчлөлт нь дараахтай тэнцүү байна.

Туршилтын явцад төхөөрөмжийн эфиртэй харьцуулахад жинхэнэ хөдөлгөөн тодорхойгүй байсан тул төхөөрөмж удаан эргэлддэг. Тиймээс төхөөрөмжийг 360 ° эргүүлэх үед гар тус бүр нь хөдөлгөөний чиглэлтэй хоёр удаа давхцаж, хөдөлгөөний чиглэлд хоёр удаа перпендикуляр болдог. Хэрэв төхөөрөмжийг эргүүлэх үед цацрагийн замын зөрүү өөрчлөгдвөл харааны талбар дахь хөндлөнгийн хүрээний байрлал өөрчлөгдөх ёстой. Шилжилтийн хэмжээг тооцоолъё.

Интерференцийн захын харьцангуй шилжилт нь:

судал хоорондын зай, үүнийг хялбархан ажиглаж хэмжиж болно.

Гэвч туршилтаар ямар ч нөлөө олдсонгүй. Дэлхийн үнэмлэхүй хурдыг илрүүлэх боломжгүй болсон.

Бүх чиглэлд гэрлийн хурд ижил, эфирийн салхи байдаггүй нь тогтоогдсон. Хурдны уртааш ба хөндлөн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь үргэлж хоорондоо тэнцүү байдаг. Лазер гарч ирснээр туршилтын нарийвчлал мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн.

Туршилтаар гэрлийн хурд нь эх үүсвэрийн хурд эсвэл хүлээн авагчийн хурдтай нийлдэггүй болохыг харуулсан.

Гэрлийн хурдны тогтмол байдал нь туршилтын ердийн санаа, Галилейн хувиргалт дээр суурилсан хурдыг нэмэх томъёотой гүн зөрчилддөг. Гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хурдтай үед хазайлт ажиглагддаггүй, учир нь тэдгээр нь маш бага байдаг. Хурд нэмэх томъёоны буруу нь хурд хангалттай өндөр байх үед гарч ирдэг. Хазайлтыг анх 1860 онд Физогийн туршилтаар илрүүлсэн.

Энэ үе эхлэхээс 20 жилийн өмнө бүхэл бүтэн байгууламжийн суурь нь аль хэдийн хагарч, дээр нь барилгын ажил үргэлжилж байсан ч суурийг засах, бэхжүүлэх шаардлагатай байсан.

Хөдөлгөөнгүй эфирийн онолыг батлахад чиглэсэн аливаа шийдэмгий туршилт нь хоёр дахь эрэмбийн хэмжигдэхүүнийг харгалзан үзэхэд хангалттай нарийвчлалтай байх ёстой гэдгийг бид өмнө нь хэд хэдэн удаа онцлон тэмдэглэсэн. Зөвхөн энэ тохиолдолд л хүн хурдан хөдөлж байгаа эсэх талаар итгэлтэй байж болно. Бие нь онолын шаардлагын дагуу салхины гэрлийн долгионыг үлээж салгах эфиртэй тулгардаг.

Мишельсон, Морли нар (1881) энэ төрлийн хамгийн чухал туршилтыг анх удаа амжилттай хийсэн. Тэд Мишельсоны интерферометрийг ашигласан (IV бүлэг, § 4, х. 102) түүнийг асар их чадавхитай нарийн багажийн төлөв байдалд сайжруулж чадсан.

Дэлхийн хөдөлгөөний гэрлийн хурдад үзүүлэх нөлөөг судлахад (IV бүлэг, § 9, 129-р хуудас) гэрлийн туяа дэлхийн нааш цааш хөдөлж буй параллель зайг туулахад шаардагдах хугацаа болохыг олж мэдсэн. Хэрэв дэлхий амарч байсан бол тухайн үеийнхээс зөвхөн хоёр дахь эрэмбийн утгаар л ялгаатай. Энэ цаг болсныг бид өмнө нь тогтоосон

өөр өөрөөр бичиж болно:

Хэрэв тийм нарийн хэмжиж болох юм бол бутархай

1-ээс ялгах боломжтой байсан ч утгын маш бага утгатай байсан ч бид эфирийн салхи илрүүлэх хэрэгсэлтэй болно.

Гэсэн хэдий ч тодорхой зайг туулахад гэрэл шаардагдах богино хугацааны интервалыг хэмжих нь эргэлзээгүй юм. Интерферометрийн аргууд нь өгөгдсөн хоёр цэгийн хооронд өөр өөр, тэгш бус зайг туулахад зарцуулсан гэрлийн цаг хугацааны ялгааг өгдөг. Гэхдээ тэд эдгээр ялгааг гайхалтай нарийвчлалтайгаар өгдөг.

Зураг. 109. Мишельсоны туршилт дахь гэрлийн цацрагийн зам.

Тиймээс Мишельсон, Морли нар хоёр дахь цацрагийг урагш болон хойшоо ижил утгатай I-тэй тэнцүү зайг туулахыг албадсан боловч хоёр тохиолдолд дэлхийн тойрог замын чиглэлд перпендикуляр (Зураг 109). Гэрэл А-аас В хүртэл тархах үед дэлхий урагшаа богино зайд хөдөлдөг тул В цэг нь эфирийн В цэг рүү шилждэг. Эфир дэх гэрлийн туулсан жинхэнэ зай нь хэрэв гэрэл энэ зайг туулахад цаг хугацаа зарцуулсан бол тэр үед А цэг нь u хурдтайгаар А байрлал руу шилждэг; Тиймээс Пифагорын теоремыг одоо хэрэглээрэй зөв гурвалжинбид авдаг

Дэлхий ижил сегментээр шилжсэн тул гэрлийн A туяаны эхлэл цэг байрлалаас хөдөлдөг тул гэрэл буцаж явахад ижил хугацаа шаардагдана.

Тиймээс гэрэл тэнд болон буцаж явахад цаг хугацаа шаардагддаг

Дэлхийн хөдөлгөөний чиглэлд параллель ба перпендикуляр зайг туулахад гэрлийн зарцуулсан хугацааны зөрүү нь

Тиймээс бид хангалттай нарийвчлалтайгаар бичиж чадна

Тэгэхээр нэг гэрлийн долгионы нөгөөтэй харьцуулахад саатах нь хоёр дахь эрэмбийн хэмжигдэхүүн юм.

Энэ саатлыг Michelson интерферометр ашиглан хэмжиж болно (Зураг 110). Энэ төхөөрөмжид гэрэл гарч ирдэг

эх үүсвэр нь тунгалаг толины тусламжтайгаар толь руу перпендикуляр чиглэлд хөдөлдөг хоёр цацрагт хуваагддаг! Тунгалаг толин тусгалаас туяа нь тэдгээрийн интерференц ажиглагдаж буй нүдний шилтэй зэрэгцэн очдог. Хэрэв зай нь тэнцүү бөгөөд төхөөрөмжийн нэг гарыг дэлхийн хөдөлгөөний чиглэлд байрлуулсан бол бид дээр дурдсан тохиолдлын загварыг л авна. Ийнхүү Мишельсоны интерферометрийн хоёр цацраг нь цаг хугацааны зөрүүтэйгээр харах хавтгайд хүрдэг

Зураг. 110. Мишельсон интерферометр.

Тиймээс интерференцийн ирмэгүүд нь дэлхий амарч байсан бол яг ийм байрлалтай байдаггүй. Гэсэн хэдий ч, хэрэв та одоо төхөөрөмжийг бүхэлд нь 90 ° эргүүлж, төхөөрөмжийн хоёр дахь гарыг дэлхийн хөдөлгөөний чиглэлд чиглүүлбэл хөндлөнгийн ирмэгүүд эсрэг чиглэлд тэнцүү хэмжээгээр шилжих ёстой. Тиймээс, төхөөрөмжийн хоёр өөр байрлал дахь хөндлөнгийн ирмэгийн байрлалыг ажигласнаар саатлын хугацаанаас хоёр дахин их хэмжээтэй тохирох шилжилтийг хэмжих боломжтой.

Хэрэв гэрлийн долгионы хэлбэлзлийн хугацааг ашигласан бол саатлын хугацааг хэлбэлзлийн хугацаатай харьцуулсан харьцаа тэнцүү байна.

Үүний дагуу долгионы уртыг (35) томъёог ашиглан бидний хүссэн харилцааг ингэж бичиж болно

Тиймээс төхөөрөмжийг эргүүлэх үед хөндлөнгийн долгионы хоёр пакет харьцангуй шилжилтийг мэдрэх бөгөөд тэдгээрийн долгионы урттай харьцаа тэнцүү байна (Зураг 111). Янз бүрийн чиглэлд эх үүсвэрээс гарах цацраг заавал байх ёстой тул интерференцийн ирмэгүүд өөрсдөө үүсдэг

Мишельсон-Морлигийн туршилтЭнэ нь үндсэндээ "эфирийн салхи" (эсвэл түүний байхгүй гэсэн баримтыг) тодорхойлох замаар дэлхийн эфирийн оршин тогтнолыг батлах (эсвэл үгүйсгэх) зорилготой юм.

Альберт Абрахам МАЙХАЭЛСОН 1852–1931

Герман гаралтай Америкийн физикч тэрээр өөрийн нэрээр нэрлэгдсэн Михельсон интерферометрийг зохион бүтээж, гэрлийн хурдыг нарийн хэмждэг гэдгээрээ алдартай. 1887 онд Мишельсон Э.В.Морлигийн хамт Мишельсон-Морлигийн туршилт гэгддэг туршилтыг хийжээ. 1907 онд "Нарийвчилсан оптик багаж бүтээж, тэдгээрийн тусламжтайгаар спектроскоп, хэмжилзүйн судалгаа хийсэн" физикийн салбарын Нобелийн шагналын эзэн.

Эдвард Уильямс Морли1839 1923 ) - Америкийн физикч.

Мишельсонтой хамтран хийсэн интерферометрийн чиглэлээр хийсэн ажил нь хамгийн алдартай болсон. Химийн салбарт Морлигийн хамгийн том амжилт бол элементийн атомын массыг устөрөгчийн атомын масстай үнэн зөв харьцуулсан явдал бөгөөд эрдэмтэн хэд хэдэн шинжлэх ухааны нийгэмлэгээс шагнал хүртжээ.

АНХААРСАН ТУРШЛАГЫН ҮНДЭСЛЭЛ

Мишельсон-Морлигийн туршилтын мөн чанар нь туршилтын тохиргоонд хөндлөнгийн загварыг олж авах, "эфирийн салхи"-ны нөлөөн дор хоёр цацрагийн өчүүхэн синхрончлолыг тодорхойлох явдал юм. Энэ тохиолдолд эфир байгаа нь нотлогдох болно. Тэр үед эфир нь дууны чичиргээ шиг гэрэл тархдаг эзэлхүүнээр тархсан бодистой төстэй орчин гэж ойлгогддог байв.

Туршлагын мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Цуглуулагч линзээр дамжин өнгөрч буй нэг өнгийн гэрлийн туяа нь 45 градусын өнцгөөр хазайсан тунгалаг В толинд тусч, хоёр цацрагт хуваагддаг бөгөөд тэдгээрийн аль нэг нь төхөөрөмжийн төлөвлөсөн хөдөлгөөний чиглэлд перпендикуляр хөдөлдөг. эфир рүү, нөгөө нь энэ хөдөлгөөнтэй зэрэгцээ. Тунгалаг толь В-ээс ижил зайд L, хоёр хавтгай толь суурилуулсан - C ба D. Эдгээр толиноос туссан гэрлийн туяа дахин В толинд тусч, хэсэгчлэн тусч, хэсэгчлэн нэвтэрч, дэлгэцэн дээр унадаг ( эсвэл телескоп) E.

Хэрэв интерферометр нь эфиртэй харьцуулахад тайван байдалд байгаа бол гэрлийн эхний ба хоёр дахь цацрагийн замд зарцуулсан хугацаа ижил байх ба хоёр когерент туяа ижил фазын детектор руу ордог. Үүний үр дүнд интерференц үүсч, интерференцийн загварт төвийн тод толбо ажиглагдаж болох бөгөөд түүний мөн чанар нь хоёр цацрагийн долгионы фронтын хэлбэрийн харьцаагаар тодорхойлогддог. Хэрэв интерферометр нь эфиртэй харьцуулахад хөдөлдөг бол цацрагийн замд зарцуулсан хугацаа өөр байх болно. Хөндлөнгийн хэв маягийн хүлээгдэж буй шилжилт нь хөндлөнгийн хүрээ хоорондын зайнаас 0.04 дахин их байх ёстой.

Тулгарсан гол бэрхшээл нь төхөөрөмжийг гажуудуулахгүйгээр эргүүлэх явдал байсан бол өөр нэг зүйл бол чичиргээнд маш мэдрэмтгий байв.

Эдгээр бэрхшээлүүдийн эхнийх нь төхөөрөмжийг мөнгөн усанд хөвж буй асар том чулуун дээр суурилуулснаар бүрэн арилсан; хоёр дахь нь дахин тусгалын улмаас гэрлийн замыг анхныхаас бараг арав дахин их утгаар нэмэгдүүлснээр даван туулсан.

Чулуун хавтан нь 1.5 х 1.5 м-ийн талбайтай, 0.3 м-ийн зузаантай, гаднах диаметр нь 1.5 м, дотоод диаметр нь 0.7 м, зузаан нь 0.25 м-ийн зузаантай цагираг хэлбэртэй модон хөвөгч дээр тулгуурласан байв. Хөвөгч нь 1.5 см зузаантай цутгамал тавиурт агуулагдах мөнгөн ус дээр байрладаг бөгөөд хөвөгчийг тойруулан нэг см орчим зайтай байв. Чулууны булан бүрт дөрвөн толь байрлуулсан байв. Чулууны төвийн ойролцоо хавтгай зэрэгцээ шилэн хавтан байв.

Ажиглалтуудыг дараах байдлаар хийсэн. Цутгамал тавиурын эргэн тойронд ижил зайд арван зургаан тэмдэг байв. Төхөөрөмжийг маш удаан эргүүлсэн (зургаан минутын дотор нэг эргэлт) бөгөөд хэдхэн минутын дараа аль нэг тэмдгийг давах мөчид микрометрийн утаснуудын огтлолцол нь хамгийн тод хөндлөнгийн ирмэг рүү чиглэв. Эргүүлэх нь маш удаан байсан тул үүнийг хялбар бөгөөд үнэн зөв хийх боломжтой байв. Микрометрийн шурагны толгойн заалтыг тэмдэглэж, чулууны хөдөлгөөнийг хадгалахын тулд маш хөнгөн, жигд түлхэлт хийсэн. Дараагийн тэмдгийг давахад процедур давтагдсан бөгөөд энэ бүхэн төхөөрөмж зургаан эргэлт хийх хүртэл үргэлжилсэн.

Үд дундын ажиглалтын үед эргэлтийг цагийн зүүний эсрэг хийж, оройн ажиглалтын үед цагийн зүүний дагуу эргүүлэв. Ажиглалтын үр дүнг графикаар Зураг дээр үзүүлэв. 5. 1-р муруй нь үд дундын ажиглалт, 2-р муруй нь оройн ажиглалттай тохирч байна. Тасалсан шугамууд нь онолын шилжилтийн наймны нэгийг харуулж байна. Хэрэв дэлхийн болон гэрэлтэгч эфирийн харьцангуй хөдөлгөөнөөс шалтгаалсан шилжилт хөдөлгөөн байвал зураас хоорондын зайны 0.01-ээс их байж болохгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн нь анхны таамаглалтай нийцэхгүй байна.

ТУРШИЛТЫН ОНЦЛОХ ОНЦЛОГ

Тиймээс, нэг жилийн турш тэдний тохиргоог ажигласны дараа Мишельсон, Морли нар хөндлөнгийн оролцооны өөрчлөлтийг илрүүлээгүй: бүрэн эфирийн тайван байдал! Үүний үр дүнд: эфирийн салхи, тиймээс эфир байхгүй. Эфирийн салхи ба эфир байхгүй тохиолдолд Ньютоны сонгодог механик (тодорхой үнэмлэхүй хүрээг илэрхийлдэг) ба Максвеллийн тэгшитгэлүүд (түүний дагуу гэрлийн хурд нь гэрлийн хурдаас хамаарахгүй хязгаарлагдмал утгатай) хооронд шийдэгдэх боломжгүй зөрчилдөөн үүсдэг. Лавлах хүрээний сонголт) нь тодорхой болсон нь эцэстээ харьцангуйн онол үүсэхэд хүргэсэн. Мишельсон-Морлигийн туршилт эцэст нь "үнэмлэхүй лавлах хүрээ" байгальд байдаггүйг харуулсан. Мишельсон-Морлигийн туршилт нь харьцангуйн тусгай онолын үндсэн баталгаа болсон. Мишельсон, Морли хоёрын хийсэн туршилтыг олон удаа давтсан ч гэсэн дүгнэлтүүд хөдлөшгүй хэвээр байв. XIX сүүлВ. өнөөдрийг хүртэл.