Michelson-Morley deneyi adı verilen proje, 1881’de Albert Michelson ve ardından 1887’de kimyager Edward Morley tarafından yapılan bir dizi çalışmayla tekrarlandı. davranış.
İçindekiler
deneyden önce
İlk bakışta, deney ışık hızını ölçmekle ilgili gibi görünüyordu. Ancak çok önemli bir deneyimdi. Işık hızının sonlu olduğu fikri, Descartes’ın ve Newton’un fiziksel ışık teorilerine gömülüydü. Yukarıdaki düşünürlerin her biri, ışığın bir parçacık akışı olduğuna inanıyordu. Işığın kesin bir hızı olduğuna dair kanıtlar aslında astronomik gözlemlere dayanıyordu. Ulus Romer, Jüpiter ile Dünya’nın yakınsaması ve birbirine olan uzaklığı arasındaki süre boyunca, bu gezegenin uyduları için tutulma dönemleri arasındaki aralıkların farklı olduğunu kaydetti. Bu etki için basit bir açıklama şuydu: Eğer ışık hızı sabit ve sonluysa, o zaman gezegenler birbirine ne kadar yakınsa, ışığın Dünya’ya ulaşması o kadar kısa sürer ve birbirlerinden uzaklaştıkça da o kadar uzun sürer. Bu gözlemler 1675 yılında yapılmıştır.
İdeal olarak, ışık hızının Dünya’da kurulacak bir laboratuvarda, sonuçtan şüphe uyandıracak herhangi bir engelden arındırılmış olarak ölçülmesi gerekir. 1849 yılına kadar H.L. Fizeau basit ve ustaca bir yöntem geliştirdi ve ona başvurmanın güvenilir bir yolu yoktu. Sonuçlar, Roemer’in gözlemlerine dayanan hız hesaplamalarıyla tutarlıydı.
Peki ışık nedir? Descartes ve Newton’un parçacık teorisi zamanla yerini dalga teorisine bıraktı. Işığın, eter gibi evrensel ortamda enine bir titreşim olduğu düşünülüyordu. Esaret altında, tüm evreni kapladığına ve hareketin arka planı olduğuna inanılıyordu. Bu fikir ile Newton’un mekanik evreni arasındaki ilişkiyi anlamak için onun ünlü yasalarının bir özelliğine dikkat etmemiz gerekir. Bu yasaların Galileo sabiti adı verilen önemli bir matematiksel özelliği vardır. Kısacası bu şu anlama gelir: Newton’un hareket yasaları her nesne için aynıdır; Bu yasalar, göreli hızları ne olursa olsun, durağan esire göre hızları ne olursa olsun tüm cisimler için geçerlidir. Dolayısıyla, bir nesnenin mutlak hareketini algılamanın mekanik bir yolu yoktur.
Newton yasaları, uygulandıkları sistemlerin göreli hareketlerinden bağımsız olarak her zaman aynıysa, o zaman herhangi bir sistemin, örneğin galaksimizin gerçekten durağan olup olmadığını bilemeyiz. Ancak ışık, durağan eterdeki titreşimin yayılmasından kaynaklanıyorsa, o zaman bu eter, herhangi bir hareketin ölçülebileceği sabit bir zemin olarak kabul edilebilir.
tecrübe
Hareket eden bir kaynaktan bir ışık dalgası yayıldığını ve kaynağın hareket yönünde bir detektör olduğunu varsayalım. Işık dalgası durağan eter tarafından gönderilseydi, kaynağın veya detektörün hızı ne olursa olsun ışığın hızı değişmezdi, etere göre sabit kalırdı. Ancak bu, ışık hızının kaynağın veya detektörün hızına göre sabit olduğu anlamına gelmez. Şimdi ışığın, ışık kaynağının hareket yönüne dik duran bir dedektörün üzerine düştüğünü düşünelim. Her iki örnekte de ışık kaynağı ile dedektör arasındaki mesafe aynı olsun. Şimdi bu iki örneği aşağıdaki şemada gösterebiliriz. Hem ışık kaynakları hem de dedektörler çerçevelerine sıkı bir şekilde bağlıysa ve her iki ışık dalgası da esirde hareket ediyorsa ve bunlara göre aynı sabit hızdaysa, o zaman ilk ışık dalgasının ilk dedektöre varış süresi daha uzun olacaktır. ikinci dalganın ikinci detektöre varış zamanından daha fazladır. Işık dalgası eterde sabit bir hızla hareket ederken birinci detektörün ilerlemesi gerekir. Birinci mesafe yani ışık kaynağı ile birinci dedektörü aynı hizada tutan çubuk, ikinci mesafeden yani ikinci dedektörü ışık kaynağına dik tutan çubuktan daha uzundur.
Michelson ve Morley’in tasarladığı düzenek, elbette şemada gösterilenden çok daha ayrıntılıydı. Çok detaylıydı. Çünkü onu iki yöndeki ışık hızı farkını algılayabilecek hassas cihazlarla donatmak zorundaydılar. Bunun için geliştirdikleri yöntemi kullanarak, kaynaktan kaynağa iletilen ışığı da yansıtabilecek ve kırılmaya engel olan faktörleri tespit edebilecekler.
Teorik olarak örnekte verilen iki yönde hareket eden ışığın hızı farklı olmalıydı. Ancak bu küçük fark nasıl ölçülebilir? Michelson ve Morley’in burada akıllarındaki hile, optik salınımlardan veya saçaklardan yararlanmaktı. Bu fenomen, ışığın tek yönlü bir dalga gibi olmasından kaynaklanmaktadır. Dalga biçimini görselleştirirsek, iki dalga üst üste bindiğinde gürültü salınımlarını tespit etmeyi düşünebiliriz. İlk durumda A ve B çakışırsa, yüksekler ve alçaklar genişleyen bir etki yaratacaktır. Ancak ikinci durumda, yüksekler ve alçaklar birbirini dengeler ve böylece ışık kararır. A ve B’nin aynı kaynaktan çıktığını, ancak farklı şekillerde birleşmeye başladıkları yere vardıklarını varsayalım. İlk durum, eğer A ve B yolları birbirinden tam bir dalga boyu ise; Hayır, aralarındaki mesafe yarım dalga boyu ise ikinci durumu elde ederiz. Ancak harekete ilk durumda başladığımızı varsayalım. Şimdi A yolunu B yolunun arkasında bıraktığımızı düşünelim. Bu durumda B’nin yükseklikleri A’nın yüksekliklerinden önce gelecek. Üst üste binen yüksekliklerin en yüksek noktası artık biraz sola kaydırılabilir. Bu kayma ile gözlemci, A yolunun uzunluğunun değişip değişmediğini görebilecek.
Beyaz ışık, farklı dalga boylarındaki ışığın bir karışımıdır. Dalga boylarındaki fark renkleri oluşturur (insan gözü elbette onları algılayamaz). Dalgaların dolaşıklığı nedeniyle, beyaz ışığı inceleyerek girişim etkilerini tespit etmeye çalışırken, tüm dalga karışımının parlak tepe noktaları renkli kenarlarla çevrilidir. Michel Morley’in deneyinin amacı, bu kornişlerdeki kaymanın keşfiydi.
Michelson ilk kez 1881’de Dünya’nın eterdeki dönüş hareketini tespit etmeye çalıştı. .” Bu etki, 1887’de Morley ile yapılan bir deneyde dikkate alındı.
Cihazın esaret altında Dünya’nın dönüşü ile hareket ettiğine inanılıyor. Basit bir matematiksel analiz, iki dikey yönde gözlenen ışık yolu uzunlukları arasındaki farkların Dv2/c2 olması gerektiğini gösterecektir. Formülde D, aletin kol uzunluğunu, v Dünya’nın eterdeki hareket hızını ve c ışık hızını temsil ediyor. Michelson ve Morley’in işaret ettiği gibi, “Yalnızca Dünya’nın yörünge hareketi dikkate alınmıştır. Bu hareket, hakkında çok az şey bildiğimiz güneş sisteminin hareketi ile birleştirilseydi, sonucun revize edilmesi gerekirdi; ancak gözlemler sırasında hafif bir tutarsızlık bulunması mümkün.” Deney üçer aylık aralıklarla tekrarlanacak ve böylece herhangi bir şüphe ortadan kalkacaktır.
Montaj 90 derece döndürülürse, fark yine de Dv2/c2 olacaktır. Fakat bu kez uzun yolu belirleyen kol kısa yolu belirlediği için toplam fark artık Dv2 / c2 x 2 olacaktır. Michelson ve Morley’in kullandığı ölçüm sırasına göre bunun etkisi girişim saçağının neden olduğu olmalıdır. ışık ışınlarının çakışmasıyla, salınımların orijinal olarak gözlemlendikleri göreli konumlarından uzaklığı 0,04 oranında kayar.
Deneyde kullanılan fizik ilkeleri çok basitti ve gözlemler zor değildi. Deneyciler düzenekleri geliştirirken, mümkün olduğu kadar çok sayıda hata kaynağını ortadan kaldırmak için tüm becerilerini teste tabi tuttular. İki büyük sorunla karşı karşıya kaldılar. Yönlerinden sapan titreşimler, montaj optiklerini tahriş edebilir ve salınımların net bir şekilde görülmesini engelleyebilir. Işık ışınlarının kısa yolları, etkinin küçük olacağı ve doğru algılamanın zor olacağı anlamına gelir. Son düzenlemede her iki zorluk da aşıldı.
Michelson ve Morley, düzeneği ikinci konuma getirip dengelenmesini beklemek yerine tüm düzeneği bir cıva havuzunda yavaşça kaydırırlarsa daha net optik efektler elde edeceklerini fark ettiler. Dünya yavaşça dönerken yalpalamaları inceleyebildiler. Her gün biri öğlen ve diğeri akşam altıda olmak üzere iki set gözlem yaptılar. Bu yöntemin hava koşullarındaki değişikliklerin etkilerini azaltacağını umuyorlardı. Öğle saatlerinde yapılan gözlemlerde Dünya saat yönünün tersinde, akşam ise saat yönünde dönmüştür.
Deneyin temel yapısını gösteren grafiğe bakacak olursak, cihazın iki kolundaki ışık dalgalarının yol uzunluğundaki bir farkı tespit edememesinin görme fikrine büyük bir darbe indirdiğini görebiliriz. statik bir arka plan olarak eter (bu arka plana karşı dünyanın gerçek hareketi ölçülmüştür).
Ancak deneyin sonucu nasıl açıklanabilir? Belki bunu telafi etmek için bazı değişiklikler yapılabilirdi. Meclisin katı olduğunu düşündü. Peki, mahkûm tarafından cihazın kolu birinci dedektör yönünde bastırılıp indirilemez mi? Bu, Michelson ve Morley’in herhangi bir salınımı saptamadaki başarısızlığını açıklayabilirdi. Bu, Lorentz’in çözümüydü ve onu öneren iki kişi nedeniyle “Fitzgerald-Lorentz” çözümü olarak adlandırıldı. Daha temel bir açıklama, deneyi tasarlarken dikkate alınan evren fantezisini, özellikle de esaret fikrini destekleyen fanteziyi bırakmaktı. Esir yoksa, sonuç beklemek gerekli değildir. Ancak sonucu göründüğü gibi kabul edebiliriz. Işık hızı aynı olsaydı, sadece hayali eter değil, karşılaştırılan ne olursa olsun olumlu sonuçlar alamazdık.
kaynak:
https://www.britannica.com/science/Michelson-Morley-experiment
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Relativ/mmhist.html
yazar: Bakan Tanner
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]