Michelson-Gal-Pearson kísérlet

A Michelson-Gal-Pearson kísérlet (1925) a Michelson-Morley kísérlet és a Sagnac interferométer módosított változata . Megmérte a Föld forgásából adódó Sagnac-effektust , és ezzel tesztelte a speciális relativitáselmélet vagy a világító éter elméletének helyességét a Föld forgó koordinátarendszerében .

Tapasztalat

Az Albert A. Michelson által 1904-ben először javasolt, majd 1925-ben végrehajtott kísérlet célja annak kiderítése volt, hogy a Föld forgása befolyásolja-e a fény terjedését a Föld közelében [1] [2] [3] . A Michelson-Gal kísérlet egy nagyon nagy gyűrűs interferométer volt (a kerülete 1,9 km), amely elég nagy ahhoz, hogy meghatározza a Föld szögsebességét. Az eredeti Michelson-Morley kísérlethez hasonlóan a Michelson-Gal-Pearson változat is összehasonlította az egy forrásból származó fényt (szénív), miután két irányba haladt át. A fő változás az volt, hogy a Michelson-Morley-kísérlet eredeti változatának két "karját" két téglalapra cserélték , amelyek közül az egyik sokkal nagyobb volt, mint a másik. A fényt a téglalapokba irányították, a sarkokban lévő tükrökről visszaverték , és visszatértek a kiindulási ponthoz. A két téglalapból kilépő fényt ugyanúgy hasonlítottuk össze a képernyőn, mint a két karból visszatérő fényt a standard Michelson-Morley kísérletben. A peremek várható eltolódását rögzített éter és speciális relativitáselmélet szerint Michelson így adta meg:

ahol  az eltolás peremekben,  a terület négyzetkilométerben,  a szélesség (41° 46'),  a  fénysebesség, a Föld szögsebessége,  a használt effektív hullámhossz. Más szóval, ez a kísérlet a Föld forgásával kapcsolatos Sagnac-effektus felfedezését célozta [4] [5] .

Eredmény

A kísérlet eredménye az volt, hogy a Föld csillagászok által mért szögsebessége a mérés pontosságán belül igazolódott. A Michelson-Gal kísérlet gyűrűs interferométerét nem kalibrálták külső szabványhoz (ami lehetetlen volt, mivel a beállítást a Földön rögzítették). A kialakításából következtetni lehetett arra, hogy hol legyen a központi interferencia perem, ha nulla eltolódás lenne. A mért eltolódás 230 rész/1000 volt, 5 rész/1000 pontossággal. Az előre jelzett eltolódás 237 rész/1000. Michelson-Gal szerint a kísérlet kompatibilis mind az álló éter gondolatával, mind a speciális relativitáselmélettel.

Ahogy Michelson már 1904-ben rámutatott [1] , az ilyen kísérletek pozitív eredménye ellentmond az éter teljes ellenállásának hipotézisének , mivel a Föld forgó felülete ki van téve az éteri szélnek. Éppen ellenkezőleg, a Michelson-Morley kísérlet azt mutatja, hogy a Föld teljesen magával húzza az étert keringési mozgásában, ami nulla éterszélhez vezet, ellentétes a keringési sebességgel. Ez a két eredmény önmagában nem összeegyeztethetetlen, de az összeegyeztetésükre alkalmas modell hiányában sokkal esetlegesebbek, mint mindkét kísérlet magyarázata a speciális relativitáselmélet szempontjából [6] . A kísérlet ugyanazon okból egyezik a relativitáselmélettel, mint az összes többi Sagnac-típusú kísérlet (lásd Sagnac-effektus ). Azaz a forgás abszolút a speciális relativitáselméletben, mivel nincs olyan tehetetlenségi referenciakeret, amelyben a teljes eszköz nyugalomban lenne a teljes forgási folyamat alatt, így a két nyaláb fényútja ezekben a referenciakeretekben eltérő, tehát pozitív eredménynek kell lennie. Speciális relativitáselméletben is lehet forgó referenciakereteket definiálni ( Born koordináták ), de ezekben a referenciakeretekben a fénysebesség már nem állandó nagy kiterjedésű területeken, így ebből a szempontból is érvényesnek kell lennie a pozitív eredménynek. jelenleg a Föld forgásából adódó Sagnac típusú effektusok általában szerepelnek a GPS -ben [7] [8] .

Jegyzetek

1. ↑ 12 Michelson, A. A. (1904) . "A Föld és az éter relatív mozgása" . Filozófiai Magazin . 8 (48): 716-719. DOI : 10.1080/14786440409463244 . Archiválva az eredetiből, ekkor: 2022-01-29 . Letöltve: 2022-01-29 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
2. ↑ Michelson, A. A. (1925). „A Föld forgásának hatása a fény sebességére, I.”. Astrophysical Journal . 61 : 137. Bibcode : 1925ApJ....61..137M . DOI : 10.1086/142878 .
3. ↑ Michelson, A. A. (1925). „A Föld forgásának hatása a fény sebességére, II” . Astrophysical Journal . 61 : 140. Bibcode : 1925ApJ....61..140M . DOI : 10.1086/142879 .
4. ↑ Anderson, R., Bilger, H. R., Stedman, G. E. (1994). „Sagnac-effektus: A Föld által forgatott interferométerek évszázada”. Am. J Phys . 62 (11): 975-985. Bibcode : 1994AmJPh..62..975A . DOI : 10,1119/1,17656 .
5. ↑ Stedman, G.E. (1997). „Az alapvető fizika és geofizika gyűrűs lézeres tesztjei” (PDF) . Jelentések a fizika fejlődéséről . 60 (6): 615-688. Bibcode : 1997RPPh...60..615S . DOI : 10.1088/0034-4885/60/6/001 . Archivált (PDF) az eredetiből ekkor: 2020-11-01 . Letöltve: 2022-01-29 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
6. ↑ Georg Joos : Lehrbuch der theoretischen Physik. 12. kiadás, 1959, 448. oldal
7. ↑ Capderou. A műholdpályák kézikönyve: Keplertől a GPS-ig . - 2014. - ISBN 978-3-319-03416-4 . Archivált 2022. január 29-én a Wayback Machine -nél Kivonat a 716. oldalról Archivált 2022. január 29-én a Wayback Machine -nél
8. ↑ Rizzy. Relativitáselmélet forgó keretekben: Relativisztikus fizika forgó referenciakeretekben . - 2013. - ISBN 978-94-017-0528-8 . Archivált 2022. január 29-én a Wayback Machine -nél Kivonat a 11. oldalról Archivált 2022. január 29-én a Wayback Machine -nél