Ten wpis na blogu ma alternatywną wersję wideo, jeśli wolisz taką. Wideo można obejrzeć na YouTube.

Eksperyment Michelsona-Morleya to ważny eksperyment fizyczny przeprowadzony pod koniec XIX wieku.

Już wcześniej wiedziano, że światło rozchodzi się w postaci fal i porównywano je do fal wodnych, które wymagają ośrodka, a mianowicie wody. Michelson i Morley uważali, że światło musi również mieć ośrodek, a mianowicie eter, i chcieli to udowodnić za pomocą eksperymentu.

Czym jest eter?

Eter jest hipotetycznym ośrodkiem, przez który światło rozchodzi się w całym wszechświecie. Tę ideę można łatwo zilustrować przykładami z życia codziennego, takimi jak fale wodne lub fale dźwiękowe, które również wymagają ośrodka do propagacji. Wtedy uważano, że ośrodek eteru istnieje w całym wszechświecie, aby umożliwić światłu propagację. Nie musi być również gęsty, ponieważ planety nie są przez niego dotknięte.

Zachowanie eteru

Zakładano również, że eter jest w spoczynku i nie porusza się razem z Ziemią, podobnie jak powietrze wokół samochodu. Gdy obiekt jest przesuwany przez eter, powstaje rodzaj wiatru eteru, podobnie jak wiatr powstający wokół poruszającego się obiektu.

Wraz z ruchem Ziemi powinien powstać wiatr eteru. Eksperyment Michelsona i Morleya miał na celu potwierdzenie teorii eteru za pomocą wiatru eteru. Cokolwiek porusza się z wiatrem eteru musi poruszać się szybciej niż przeciwko wiatrowi eteru, podobnie jak samolot. Jeśli lecisz pod wiatr, będziesz wolniejszy niż z wiatrem. Jeśli masz boczny wiatr, czyli wiatr wieje z lewej lub prawej strony, to również nie zmienia prędkości.

Dokładnie to zachowanie chcieli zbadać Michelson i Morley swoim eksperymentem.

Gdyby eter był rzeczywisty, światło musiałoby zachowywać się dokładnie tak samo jak samolot, latając szybciej, gdy ma wiatr w plecy, a wolniej, gdy leci pod wiatr.

Eksperyment

Eksperyment Michelsona i Morleya miał na celu wykrycie wiatru eteru. W tym celu użyli interferometru, który składał się z półprzezroczystego lustra, dwóch prostopadłych ramion i odbiornika.

Wiązka laserowa była skierowana na półprzezroczyste lustro, które rozdzielało wiązkę na dwie połowy, z których każda przechodziła przez jedno ramię interferometru, zanim uderzyła w lustro na końcu ramienia i została odbita. Odbita wiązka wracała do półprzezroczystego lustra, gdzie spotykała się z drugą wiązką i tworzyła wzorce interferencyjne, które można było obserwować na odbiorniku.

Oczekiwania

Interesujące w tym eksperymencie było to, że jeśli interferometr poruszałby się z wiatrem eteru, wtedy powinien wystąpić przesunięcie wzorca interferencyjnego. Wynikałoby to z różnych prędkości promieni świetlnych, które każdy podróżuje przeciwko i z wiatrem eteru.

Jeśli nie było by eteru, obie wiązki światła poruszałyby się z tą samą prędkością, niezależnie od kierunku interferometru, i nie można by zaobserwować różnicy w wzorcu interferencyjnym.

Zaskakujące wyniki

Michelson i Morley przeprowadzili ten eksperyment kilka razy, ale za każdym razem nie zaobserwowali przesunięcia wzorca interferencyjnego. Niezależnie od tego, w jakim kierunku poruszał się interferometr, wzorzec interferencyjny pozostał taki sam.

To oznaczało, że nie było wiatru eteru, a eter nie istniał. To było bardzo zaskakujące, ponieważ w tamtych czasach uważano, że eter jest rzeczywisty i istnieje w całym wszechświecie.

Eksperyment Michelsona i Morleya był ważnym krokiem w historii fizyki. Wcześniej uważano, że eter jest rzeczywisty i istnieje w całym wszechświecie. Eksperyment Michelsona i Morleya pokazał, że eter nie istnieje, a światło nie potrzebuje ośrodka do propagacji.

Eksperyment pokazał, że nie ma wiatru eteru i że światło porusza się z tą samą prędkością we wszystkich kierunkach, niezależnie od ruchu obserwatora. Był to punkt wyjścia do teorii Einsteina o specjalnej teorii względności, która zrewolucjonizowała zrozumienie czasoprzestrzeni i odgrywa do dziś kluczową rolę w nowoczesnej fizyce.