迈克尔逊--莫雷实验(莫雷实验)
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1、首先给你说说什么“以太”。
2、在人们对光的本质有正确的认识以前,人们认为,光不可能在没有介质的条件下传播。
3、物理学家们假设了一种特殊的物质“以太”,光就是通过“以太”传播的。
4、当然,现在我们知道,所谓的“以太”是没有意义的不存在的。
5、因为如果光通过以太传播,通过计算,那以太的密度几乎要无限大。
6、但是,在当时的理论和试验水平下,“以太”似乎是一种必须存在的物质,否则人们就无法理解很多物理现象。
7、 再者人们要描述一个物体的运动速度,必须得选定一个参考系。
8、我们所说的这个速度应该只对这个参考系有意义。
9、物理学家们同样希望找到一个参照物,这个参照物是绝对静止的。
10、任何物体相对这个物质的速度就是绝对速度。
11、物理学家把这个物质锁定在了“以太”身上。
12、后来,人们认识到了光的本质是一种电磁波。
13、电磁波是向空间各个方向传播的。
14、在人们传统的思想里,如果有一个相对地面速度是V的车,你站在车上以V1的速度往前走。
15、那么你自己相对地面的速度是V+V1。
16、如果你以V1的速度往车后走,那么你相对地面的速度是V-V1。
17、按照这样的想法,如果光源相对“以太”静止,那么光的传播速度各个方向都是一样的,速度我们假设为C。
18、但是如果光源相对“以太”以V的速度运动。
19、那么在光源运动的方向上光相对以太的速度是V+C。
20、在光源运动的反方向上是光相对“以太”的速度是V-C。
21、你可以把“以太”当作地面,把光源当作车,把你自己当作要传播的光。
22、你就好理解一些了。
23、由于光源运动使光在不同的方向上有速度差。
24、所以可以设计一个实验,根据人们已经掌握的公式,可以测得地球相对“以太”的速度。
25、麦克尔逊-莫雷实验就是这个目的。
26、由于地球相对太阳的速度大约的30公里/秒。
27、太阳又是运动的。
28、所以地球相对以太的速度应该不少于30公里/秒。
29、然而试验的结果却显示,光在各个方向的速度似乎是相等的。
30、试验做了很多次,结果都是这样。
31、于是,事实向人们传统的时空观念提出了挑战。
32、后来就有了爱因斯坦的狭义相对论。
33、对人们的时空观念带来了一场革命。
34、麦克尔逊-莫雷在物理学上有十分重要的意义。
35、虽然寻找地球绝对速度的目的没有达到。
36、但是这个试验的思想,以及这个试验的装置,对后来物理学的发展都十分具有借鉴意义。
37、由于该试验的装置十分严密而且很有创意,麦克尔逊-莫雷因此获得诺贝尔奖。
38、到现在,这套装置仍发挥这巨大的作用。
39、打了半天字,也不知道你看的懂不?变光速与光速不变在进行物理事件测量时,我们可以象对伽利略变换理解的那样,把参考系中处处充满时钟和观测者,实现零距离观测,以他们测量的结果直接作为客观数据进行处理,简单地得出物理事件的本质结论。
40、 但是,在现实生活中,这种理想状态是很难保证的,多数情况下,我们只能把系统中唯一的观测者,置于系统的某个位置或运动状态下,所以我们总是不方便直接得到物理事件的客观数据,只能得到那些不能直接表述本质的表观数据,这就使对表观世界的研究显得极其重要的。
41、 研究表观世界,则必须对测量所使用的信号进行确定,在几种可用的信号中,光信号无疑是最理想的观测信号。
42、然而我们对光的了解可以说仍然是支离破碎的,虽然历史上多个理论都承认光的波动属性,但却至今也没有在学术界真正确立起“光是波”的地位。
43、 在狭义相对论出现之前,人们倒是把光当“波”来看待的,他们假设了具有特殊地位的光介质“以太”,这种以太是充满整个宇宙空间的,并且是绝对静止不变的,被后期的学者称为“绝对静止以太”,光作为波相对以太的传播速度是不变的。
44、 为了证实这种以太的存在,专门设计了“麦克尔逊-莫雷”实验来进行测量,结果失败了。
45、由此爱因斯坦大胆地提出了光速相对于任意惯性系不变的假设,并以此为基础创建了狭义相对论。
46、这似乎看起来是顺理成章的,由此也着实让学术解疯狂了一番,但冷静下来想一想,却原来“光速不变”并非是麦-莫实验结果的合理解释。
47、著名的麦克尔逊--莫雷实验彻底否定了光的以太学说,得出了光与参考系无关的结论。
48、也就是说,无论你站在地上,还是站在飞奔的火车上,测得的光速都是一样的。
49、这就是狭义相对论的第二个基本原理,光速不变原理。
50、是最成功的实验失败。
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