Об опытах Майкельсона.

У Майкельсона три таких главных опыта:

1. Опыт по определению собственной скорости распространения света. Просто стремление получить в цифровом виде скорость движения света.

2. Получить ответ на вопрос: существует ли эфир?

3. Опыт показать, что скорость движения света не зависит от скорости движения источника, который и производит (генерирует) этот свет.

Я как можно проще расскажу об этих опытах.

Опыт по определению скорости света очень прост. Скорость чего угодно, кроме каких-то виртуальных частиц квантовой механики, определяется элементарно из формулы: s=vt. Зная расстояние и время, мы определим скорость. Майкельсон построил примерно такую конструкцию.

Она работает так. На зеркало 1 в точку h восьмигранного барабана падает луч света от источника света по линии a и отражается по линии b. Надо помнить, что угол падения луча равен углу отражения. Луч b долетает до зеркала и в точке m отражается затем попадает на зеркале 1 в точку g. А отсюда попадает в точку n на экране. Если чуть провернуть барабан по стреле, то угол между лучами a и b несколько уменьшится и луч b попадет на зеркале не в точку m, а допустим в точку k. Теперь и отразившийся луч d попадет не в точку g, а в какую-то другую, например, p.

Если же мы повернем барабан против нарисованной стрелочки, то луч прошедший весь путь попадет в какую-то другую точку по другую сторону точки n.

Когда бы мы за время, пока луч движется от точки h до точки g, смогли заменить зеркало 1 на зеркало 2 и так далее, то картинка на экране не изменялась бы. Такую подмену зеркал можно осуществить соответствующей скоростью вращения барабана. Но это примитивная схема устройства и в ней при любой скорости вращения барабаны мы будем видеть на экране непрерывную светлую линию.

Чтобы этого избежать луч света надо резать на куски. В то время, когда зеркало барабана находится в положении, когда луч может совершить путешествие точно по указанному на рисунке пути, и следует запускать луч, а затем сразу же его обрывать (перекрывать дорогу свету). Чем короче луч, тем меньше будет размыто пятно на экране, ну и конечно бледнее. Теперь при соответствующих оборотах барабана мы будем видеть на экране пятно, которое может двигаться по экрану в ту или иную сторону при изменении оборотов барабана. По числу оборотов барабана мы можем вычислить время замены зеркала 1 зеркалом 2.

Измерим путь от точки h до точки m. Вот и все: время есть, расстояние есть, можно вычислить скорость.

Поэтому в действительности установка Майкельсона имела такую структуру:

Вся установка находилась на горе Вильсон, а зеркало отражения на горе Сан-Антонио на расстоянии 35 км. Щель резала луч, а вместо барабана использовалась восьмигранная призма. В этом опыте Майкельсон получил скорость света – 299796 км/сек. Но это было еще не все. Это была получена скорость в воздухе. А воздух – это не слишком постоянная среда. И давление разное, и температура, и влажность, и пыль и чего там только нет. Нужно было определить скорость света в вакууме.

Уже довольно старому Майкельсону дали денег, он изготовил трубу длиной примерно в милю, поставил в ней зеркала, так что путь луча равнялся около 8 миль, откачал из трубы воздух и запустил свое устройство. В результате получил скорость света в вакууме 299774 км/сек.

Современные исследования с помощью мазеров и лазеров показали, что скорость света равна 299792,458 км/сек. С этим и живем.

Если принять, что наше пространство чем-то наполнено материальным в виде воздуха, воды или какого-то мелкого субстрата, который мы не можем даже ощутить, то распространение электромагнитных волн будет представляться колебаниями этого субстрата, как молекул воды или воздуха.

Наверное, многие наблюдали такое явление. Когда стоишь на платформе ожидаешь электричку, то можно увидеть следующее. Обычно электричка, не останавливающаяся у этой платформы, заранее начинает подавать сигнал. И вы сначала слышите высокий сигнал, типа и-и-и…, а когда электричка проскочит платформу, вы слышите низкое у-у-у... Получалось так: свисток генерировал и в том, и в другом одинаковую частоту. Он не стал изменять свою тональность то пищать, то гудеть. Волны были одни и те же, но от приближающейся электрички они пролетали быстрее вас, как будь то их что-то толкало, а когда электричка миновала платформу эту пружину (волну) как будь то что-то придерживало.

Нечто подобное хотел увидеть Майкельсон и со светом. Он придумал прибор интерферометр. Схема его очень проста.

Свет a от источника падает на полупрозрачное зеркало, где делится на два луча c и b . Эти лучи доходят до своих зеркал и отражаются в виде лучей d и e, которые затем возвращаются к полупрозрачному зеркалу. Луч d прямо проходит на экран, а луч e , отразившись от полупрозрачного зеркала тоже попадает на экран. Оба они и создадут на экране интерференционную картинку.

Этот интерферометр расположили на тяжелой каменной плите, которая плавала в ртутной ванне и его можно было поворачивать, не нарушая его геометрические пропорции. Его установили на земле примерно таким образом.

Земля двигалась вокруг Солнца со скоростью vземли. Эфирный ветер дул на прибор со скоростью vэфира. Источник света излучал свет со скоростью c. Это свисток электрички. В данном положении интерферометра скорость света и скорость эфира суммировались, и общая скорость света была равна c + vэфира. На экране получалась какая-то картинка.

Затем взяли и перевернули интерферометр на 180 градусов. Теперь суммарная скорость света должна была бы ровняться величине c - vэфира. Картинка должна была бы изменится. Но оказалось, что она почти не изменилась. Почему? Ведь должна была изменится. В то время верили в эфир. И, наконец, придумали: ведь Земля движется и ее скорость компенсирует, в аккурат, скорость ветра эфира. И нечему ни добавляться, ни вычитаться к скорости света.

Возможно это дело было весной. Хорошенько все измерили, зафиксировали. Особенно запомнили, что Земля летела против эфирного ветра. Дождались осени, когда Земля должна лететь за эфирным ветром, да еще и находилась на таком же расстоянии от Солнца, как и весной, чтобы скорости были равны. Теперь скорость Земли не вычиталась из скорости эфирного ветра, а, напротив, прибавлялась к нему, делала его сильнее. В этом случае при проведении такого же эксперимента, как это делали весной, картинка должна была бы изменятся еще сильнее.

Но никаких изменений в картинке не происходило ни при различных разворотах, ни при каких временах года. Так и порешили: эфира никакого нет и скорость света не зависит от своего источника. Он сам распространяется по своим законам.