麦克尔逊
补充资料:
1887年,麦克尔逊和莫雷一起完成了一项著名的实验,来检验以太假说.
他们的想法是这样的,如果在以太中光速是一定的,那么,当接收者以一定的速度相对于以太运动,光相对于他的速度在不同方向应是不同的.他看到迎面而来的光速大,从后面追来的光速小,即光速与接收者相对于以太的速度有关.如果能测量到这个差别,就支持了以太假说.
光速很大,一般物体速度都很小,所以,即使不同方向的光速是不相同的,我们也很难测量得出来.麦克尔逊-莫雷实验的巧妙之点正是在于他们不去测量不同方向的光速值本身,而是测量不同方向的速度之间的差.
实验装置画在上图中.由光源S发出的光线,遇到半透镜A以后,一部分光线透射,另一部分反射.透射的光线经过C镜的反射后又回到A,其中一部分到达D.由A反射的光线经过B镜的反射后也回到A,其中一部分也到达D.如果地球沿着SC方向以速度 相对于以太运动,则沿A—C—A—D传播的光与沿A—B—A—D传播的光所用的时间是不一样的.这个问题和上章最后所给的练习是一样的,沿着A—C—A传播的光就相当于K′,沿A—B—A传播的光就相当于K.容易计算,两束光的传播时间差是:
其中 是AC和AB的长度.利用两束光之间的干涉现象,可以测量出这个时差.
可是,实验结果是否定的,即没有观测到任何不为零的 .因此,出路只有两条:一是地球相对于以太的速度总为零,一是以太假说不对;二者必居其一.前一个答案是不能令人接受的.因为,相对于太阳来说,地球有公转,还有自转,相对于银河系中心来说,还有太阳系本身的运动.怎么能认为恰恰是地球相对于以太的速度总为零呢?如果接受这一点,那不又是把地球看作一个地位极其特殊的天体了吗?自从哥白尼之后,人们再也不能同意任何形式的地球是宇宙中心的观念了.因此,结论只能是:以太假说是不对的!
就这样,光在假想的以太中传播的观念遭到了致命的否定.这个结论非常重要,所以,以后又有许多人在不同季节、不同时刻、不同方向上反复地重做麦克尔逊-莫雷实验.近些年来,利用激光使这个实验的精度大为提高,但是结论却没有任何变化.
参考资料:http://resource.tengtu.kmedu.net/statics/tbfd/gzpdx/tbfd/g2wl/g2wl16/zstz-2.htm
麦克尔逊