宇宙空間是全部充滿的？麥可遜-莫雷實驗

2020-08-10 科學雜燴

在經典物理學時期，物理學家們無法解釋，為什麼光在空間中的傳播如此輕易而又在振動。因為聲音是以空氣來傳遞的，水面上的波紋清楚地表明水在運動，但我們卻找不出任何負責傳遞光波的媒介，空間中「一定」充滿了一種可以傳遞光如透明固體、又有完美的流動性的物質。所以，「光介質以太」誕生了，科學家們「深信以太皆充滿」。雖然經典物理學似乎是一座完美的城堡，但它因為假設以太的存在而受到了一次震撼基礎的打擊。這是由麥可遜實驗引起的。實驗的原理是很簡單的：如果光是通過以太的波，在地面上的一切肯定能受到地球在星際空間中運動的影響。若站在地面上正好與地球運動的方向一致，就會置身於以太流中，光的速度就會有影響。為測量這變化，麥可遜設計了麥可遜幹涉儀：中心部分是玻璃片，可以讓入射光線通過一半，而反射回其餘的。光束便會分成相互垂直的兩部分，分別與中心部件等距離的平面鏡所反射。兩光線會有一部分穿過玻璃片，又有一部分被反射。所以這兩光線又同時結合起來互相干涉，形成明暗條紋。如果兩光的距離相等，就會同時返回中心部分，明亮部分會在正中。如果距離不等（順或逆行以太流），就有一束光晚到，亮處就會向右或左平移。

可是麥可遜驚訝地發現沒有條紋移動。所以，我們可以判定：地球無相對以太的運動。

麥可遜-莫雷實驗使人們放棄了古典的時空概念，並把時間和空間結合成單一的四維體系。

相關焦點

  • 麥可遜-莫雷實驗——壓垮「以太」學說的最後一根稻草
    為了回答這個問題，牛頓學派的物理學家重又提出了「以太」的概念，認為光波是在充滿整個宇宙的、人眼不可見的「以太」中振動進行傳播的。這樣，以太就成了一個絕對的參考系，一切物體的速度都參照它而測量出。然後漸漸地，在一些物理學家的質疑聲中，「以太」逐步被支持的物理學家們賦予了一些越來越神奇而又怪異的屬性。
  • 運用勾股定理,直觀理解否定以太存在的麥可遜-莫雷實驗
    1887年，剛好在《原理》一書發表2個世紀之後，麥可遜和莫雷在南加利福尼亞州威爾遜山上完成了一項實驗，他們得出了一個驚人的結果：光不服從牛頓的相對運動概念，以太並不存在。這個實驗的簡單背景情況是這樣的，19世紀的物理學家相信光和聲一樣，必需要有一種傳播介質，這種假設存在的介質被稱作「以太」。
  • 麥可-遜莫雷實驗如何證明以太不存在?
    麥可-遜莫雷實驗如何證明以太不存在？他想知道：麥可-遜莫雷實驗如何證明以太不存在？讓我們聽聽丘成桐先生怎麼回答。麥可-遜莫雷實驗如何證明以太不存在？10歲小觀眾問丘成桐：麥可-遜莫雷實驗如何證明以太不存在？
  • 諾貝爾物理學獎史演義系列(六)——麥可遜
    校長布雷德利慈祥溫和、知識淵博，他發現麥可遜聰明好學，總是對世間萬物尤其是陽光很感興趣時，便引導孩子發展自然科學的興趣。中學畢業時，布雷德利校長建議麥可遜參加美國海軍軍官學校的州內選拔，有進行先進科學實驗的機會。麥可遜參加考試，成績與另兩名同學並列第一，以為自己可能沒機會，便打算放棄這次選拔。
  • 原理 ▌麥可遜幹涉儀
    19世紀流行著一種「以太」的傳說，許多物理學家也堅信「以太」無處不在，並把「以太」作為絕對慣性系，並想要通過各種實驗去驗證「以太」的存在，直到麥可遜幹涉儀的出現
  • 對麥可遜－莫雷實驗的其它解釋
    如圖所示：假設以太相對於太陽靜止，儀器在實驗坐標系中相對於以太以公轉軌道速度向右運動。 光源發光經分光鏡分光成兩束光，光束1經反光鏡M1反射再經分光鏡投射到觀測屏。然後讓實驗儀器整體旋轉90度，則光束1和光束2到達觀測屏的時間互換，使得已經形成的幹涉條紋產生移動。改變的量為△L＝2dⅤ²／c²。移動的條紋數為△L／λ。實驗中用鈉光源，λ＝5.9／10000000；地球的公轉軌道運動速率為：V＝c／10000；幹涉儀光臂（分光鏡到反光鏡）d＝11，應該移動的條紋為：△N＝2×11×（1/10000）²/（5.9/10000000）＝0.37。
  • 光速恆定是怎樣測量的,這個實驗導出了物理學新理論的數學基礎
    麥可遜-莫雷實驗解決了絕對非運動和光速恆定這兩個問題。為狹義相對論的誕生做足了準備，麥可遜-莫雷實驗(1887年)是一個殘酷的實驗。所謂殘酷的實驗，意思是說，這個實驗決定了一個科學理論的生死。當時，這個實驗驗證的是以太理論。
  • 偉大的失敗實驗，
    邁克耳孫－莫雷實驗是為了驗證「以太」存在與否而做的一個實驗，1887年由阿爾伯特·邁克耳孫與愛德華·莫雷合作在美國的克利夫蘭進行。當時的物理理論認為，光是一種波，而波的傳播需要介質，這個光的傳播介質就是「以太」 （Internet，乙太網的來源），以太是一個絕對靜止的東西。
  • 「薛丁格的貓」思維實驗提出,陰差陽錯地宣傳了量子力學
    「薛丁格的貓」屬於一個思維實驗，很多人不了解這個實驗的真正含義，但是也都聽別人提過這個實驗。這個思維實驗的提出，最初目的是為了反對哥本哈根派的不確定性原理，屬於思維實驗並不是現實生活中所做的實驗。二十世紀物理學有兩大支柱：相對論和量子力學，這兩個理論的提出是以19世紀末麥可遜-莫雷飾演沒有測出以太的存在，以及黑體輻射實驗結果和理論的不相符為背景。以太是牛頓時代提出來的概念，被認為是宇宙空間中廣泛存在的一種「物質」，是光傳播的介質，一直以來雖然沒有被實驗出來，但主流科學是堅信以太存在的。
  • 偉大的失敗實驗,決定光「波粒二象性」的關鍵實驗
    邁克耳孫－莫雷實驗是為了驗證「以太」存在與否而做的一個實驗，1887年由阿爾伯特·邁克耳孫與愛德華·莫雷合作在美國的克利夫蘭進行。邁克耳孫－莫雷實驗就是在這個基礎上進行的。當「以太風」速度為0時，兩束光應同時到達，因而相位相同；若「以太風」速度不為零，即裝置相對以太運動，則兩列光波相位不同。麥可遜在1881年進行了一個實驗，想測出這個相對速度。但結果並不十分令人滿意。於是他和另外一位物理學家莫雷合作，在1886年安排了第二次實驗。
  • 偉大的失敗實驗,決定光的「波粒二象性」重要實驗
    邁克耳孫－莫雷實驗是為了驗證「以太」存在與否而做的一個實驗，1887年由阿爾伯特·邁克耳孫與愛德華·莫雷合作在美國的克利夫蘭進行。 當時的物理理論認為，光是一種波，而波的傳播需要介質，這個光的傳播介質就是「以太」 （Internet，乙太網的來源），以太是一個絕對靜止的東西。
  • 從兩個著名實驗來理解!
    時而子彈全部穿過，表明這一裝置具有可穿透性；時而子彈又全部被反射了回來，使該裝置具有不可入性。為什麼同一個裝置具有截然不同的特性呢？將這個問題套用到自然界，就是為什麼自然界呈現在我們面前的是大千世界，存在著各種性質迥異的不同事物呢？面對各種變化萬千的世界，我們應該如何認識並梳理這一雜亂無章的世界呢？在經典力學時期，在天文觀測方面，人們就面對著兩個完全矛盾的實驗。
  • 麥可孫—莫雷實驗從震驚到改變物理學,從烏雲到相對論誕生
    在上一篇《物理史上四大反證實驗：泊松亮斑》的文章裡，開講了第一篇，這是第二篇，即麥可孫—莫雷實驗，這是一個影響非常深遠的反論證實驗。如果問物理史上什麼實驗困惑最多、爭議最大、影響最深？答案就是麥可孫—莫雷實驗，為了方便，敘述清楚，我們以實驗報告的形式表述：麥可孫—莫雷實驗報告實驗名稱：「以太風」測試實驗，後人稱為麥可孫—莫雷實驗實驗目的：1、驗證用「以太」為參照的慣性系的「以太風
  • 麥可遜幹涉儀原理_麥可遜幹涉儀幹涉現象 - CSDN
    光的幹涉實驗仿真模擬首先是依據光幹涉的光強分布的理論公式及實驗參數建立光強數據矩陣，然後運用Matlab的Image命令繪製幹涉圖像，運用Plot命令繪製光強分布曲線．本虛擬實驗室主要模擬楊氏雙縫幹涉，牛頓環和麥可遜幹涉儀的等傾幹涉．