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邁克爾遜-莫雷實驗(Michelson-Morley Experiment),是1887年邁克爾遜和莫雷在美國克利夫蘭做的用邁克爾遜干涉儀測量兩垂直光的光速差值的一項著名的物理實驗。但結果證明光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的,由此否認了以太(絕對靜止參考系)的存在,從而動搖了經典物理學基礎,成為近代物理學的一個發端,在物理學發展史上佔有十分重要的地位。
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  • 1 # 科學黑洞

    歡迎關注➕黑洞家的鏟屎官➕,這裡是科學愛好者,希望你能得到喜歡的。

    題主的描述已經很清楚了,在牛頓的經典力學這片藍天上依舊存在著兩朵小烏雲:其一就是以太這種彈性固體到底存不存在;其二就是黑體輻射的實驗結果和理論的不一致性。就是這兩朵烏雲引出了相對論和量子力學兩大支柱。在這裡不延伸“第二朵烏雲”,好好解釋一下“第一朵烏雲”。

    以太一說提出之後就一直存在著問題:地球是如何在以太中“航行的”;以太的存在證據是什麼?基於以上問題設計了這個實驗,由邁克爾遜和莫雷共同完成。當時科學家透過伽利略變換和速度合成已知光速在“順風”和“逆風”的時候是不相同的。以下是原理圖(來自網路):

    結果大家已經知道了,干涉條紋紋絲不動,也就是光速在“順風”和“逆風”的時候相同。這樣的結果不是人們想要的,不僅沒有證明以太的存在,而相反根據實驗結果來看以太可能是不存在的。但是當時的科學家不願意相信以太理論是錯誤的,都認為是實驗出了問題。

    關於邁克爾遜-莫雷實驗,可以說是最成功的失敗了。雖然這個實驗沒有達到預期的目標,但是成為了新理論出現的點火線。再往下說就該到愛因斯坦的天下了。

    簡單回答,期待更多優質答案,祝好。

  • 2 # 漫畫講科學

    要想更多的瞭解邁克爾遜-莫雷實驗,我們需要透過以下三個方面來闡述

    1,實驗背景

    托馬斯-楊的雙縫干涉實驗有力的證明了光的波動性,二十世紀中葉科學家得出光的速度為每秒30萬千米,基於當時科學界對波的瞭解加上對牛頓的絕對時空觀及伽利略變換的深信不疑,大多數物理學家堅信的是,任何一種波必然是依靠某種物質作為媒介,當波透過物質媒介時,其中的粒子發生一連串的振盪,所以那時候人們認為存在一種未知的媒介,它可以光速傳輸振動,因此他們想象出來一種新的媒介--光以太,簡稱“以太”;

    現在我們看來這種想法是可笑的,(光的本質是電磁波,傳播是不需要介質的),但任何對新事物的認知都是建立在對舊事物的瞭解基礎之上的,所以物理學家們這樣考慮,就一點也不奇怪了;

    邁克爾遜--莫雷實驗就是為要證明“以太”這種物質的存在而設計的。

    2,實驗原理

    實驗的原理其實很簡單,如果“以太”是存在的並且是絕對靜止的,那麼光速可能就是相對於以太的速度,那麼光速根據觀察者運動情況的不同測得的結果是不一樣的,例如:如果地球的運動方向與光在“以太”中的傳播方向相同,那麼在地球上側的的光速應該是c-v,相反的,如果地球運動的方向與光在“以太”中的傳播方向相反,那麼在地球上側的的光速應該是c+v;

    因此最早的尋找“以太”的實驗都是基於對光速的測量上,但都沒能找到“以太”影子,針對這一情況,麥克斯韋給出了自己的理解:地面上測量光速的方法,光沿著同樣的路徑返回,所以地球相對於以太的速度對雙程時間的影響取決於地球速度與光速之比的平分,而這個量太小了了,難以測出,如果取v作為地球相對於以太的速度,以往的以太漂移實驗僅是反映了光往返同一路徑的時間差與(v/c)的一次方成比例的一級效應,而只有測量到(v/c)平方的二級效應,才能檢驗出地球相對於以太的運動對光傳播的影響。而二級效應的測量精度必須達到億分之一的量級,這就是為什麼找不到“以太”的原因,但是麥克斯韋深邃的洞察力與清晰的思路卻為實驗指明瞭方向。

    基於這一實驗思量,邁克爾遜透過在賈民干涉折射計(一種用來測量折射率的儀器)的基礎上進行創新改造,發明了自己的干涉儀,這樣邁克爾遜--莫雷實驗就有了實驗基礎

    其原理是這樣的,從光源發射一條光束沿著一臺干涉儀中互相垂直的兩條路徑時的飛行時間差,

    如果光真的是穿過以太而運動的,那麼應該存在一種穿過地球實驗室的以太風,當地球繞著它的軌道執行時,這種以太風應該改變方向,在邁克爾遜--莫雷實驗中,沿著平行於地球軌道運動的路徑作往復運動的一束光線相對於垂直於該路徑的光線應該有一個延遲 ,當兩束返回的光線疊加時,由於干涉條紋顯示出來的效應而能夠探測到這種延遲,1887年的那個實驗是相當靈敏的,足以探測到由於能夠與地球軌道速度相比擬的以太風的速度而引起的條紋的位移,但是這樣的位移並沒有被觀察到

    3,實驗貢獻

    這次實驗非常有力的證明了“以太”是不存在的,否定了牛頓的絕對空間,為愛因斯坦建立狹義相對論創造力條件,具有重大的歷史意義

    另外,這次實驗創造了一種精度極高的新測量儀器(干涉儀)其靈敏度可達幾億分之一,並且由於在“精密光學儀器和用這些儀器進行光譜學的基本度量”方面的工薪,邁克爾遜榮獲了1907年的諾貝爾物理獎

  • 3 # 彭曉韜

    本實驗只是證明了光在大氣層內運動速度是恆定的!其實,本實驗裝置即使是在真空中也不能比較不同光源的光速是否恆定:因為光是變化的電磁場,當其遇到實驗裝置中的三稜鏡、半透鏡和反射鏡時,光會使這些實驗裝置成為新的次一級的光源,會產生反射/散射、折射/透射和轉換/熱輻射光,原來的入射光已經不再存在了。因此,次級光僅相對實驗裝置速度恆定!由此可見:干涉儀是無法判定光速差異的!由此,本人設計了《基線法實驗光速實驗方案》,這樣才能測量出真空中不同運動狀態的光源的光速到底是否相等!

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