迈克尔逊-莫雷实验的过程是如何进行的?

在1887期间,(后来成为美国白国第一位诺贝尔物理学奖获得者)和Edward Morley在克里夫兰的Cass应用科学学院进行了一项非常细致的实验。目的是测量地球在以太中的速度(即以太风的速度)。

如果以太存在,并且光速在以太中的传播遵守伽利略的速度叠加原理:

假设以太相对太阳静止,仪器在实验坐标系中以相对以太的轨道速度向右移动。光源发出的光被分光镜分成两束,光束1被反射镜m 1反射后被分光镜投射到观察屏上。光束2被m 2反射镜反射,通过分光镜投射到观察屏上,分光镜与光束1发生干涉。光在以太中的速度为0,地球相对于以太的速度为0。光束1到达M1与从m 1返回的传播速度分别不同,完成一次往返所需时间为:光束2完成一次往返所需时间为,光束2与光束1到达观察屏的光程差为。

然后将实验仪器整体旋转90度,使光束1和光束2到达观察屏的时间互换,使已经形成的干涉条纹移动。零钱的数量是。移动的条带数为。

实验采用钠光源;

地球的轨道运动速率为:干涉仪的光学臂(分束器到反射器),

应该移动的条带是:。迈克尔逊和莫雷把干涉仪安装在一个非常光滑的大理石上,并让大理石浮在水银槽上,水银槽可以平稳地转动。当整个仪器缓慢旋转时,读数是连续的。此时仪器的精度为0.01%,即可以检测到1/100条条纹运动。用这台仪器测量条纹移动应该很容易。迈克尔逊和莫雷假设,如果将仪器旋转90°,光通过OM1和OM2的时间差应该改变,干涉条纹应该移动。通过从实验中测量条纹运动的距离,可以计算出地球相对以太的运动速度,从而证实以太的存在。但是实验结果表明没有发现条纹移动。很多年后,迈克尔逊-莫雷实验重复了很多次,结果都是零。

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