Introduktion til den specielle relativitetsteori - Niels Bohr Institutet

1 Fra det Newtonske til det specielle relativitetsprincip
Dermed skulle der være vendt helt op og ned p˚a begivenhedernes rækkefølge, n˚ar de
iagttages fra Jorden. S˚adanne effekter er aldrig konstateret, hvorfor hypotesen om en
konstant lyshastighed i forhold til lyskilden m˚a opgives.
1.6 Michelson-Morley-forsøget
Med baggrund i Maxwell-teoriernes store succes fra omkring 1860 blev æteren som s˚adan
et centralt emne for studie og debat i slutningen af det 19.˚arhundrede. Der var s˚aledes
en betydelig interesse i at observere æterens tilstedeværelse gennem direkte m˚alinger. I
særdeleshed søgte man at fastlægge hastigheden af Jordens bevægelse gennem æteren,
ved at m˚ale “æter-vinden” gennem laboratoriet. Princippet i disse forsøg var, at lysets
hastighed ville være forskellig, eftersom en lysstr˚ale bevægede sig med eller mod Jordens
bevægelse i forhold til æteren. Da Jordens hastighed i sin bane omkring Solen er omtrent
30 km/s, skulle man forvente, at dens hastighed i forhold til æteren p˚a et eller andet
tidspunkt i løbet af˚aret mindst ville være af denne størrelse uafhængig af æterens bevægelse
i forhold til Solsystemet. Idet Jordens banehastighed alts˚a tilsvarer 1/10.000 af
lyshastigheden, kunne effekten antages at være s˚a lille, at den p˚a daværende tidspunkt
kun kunne p˚avises med fintmærkende interferometerforsøg.
Indskud 1.4 Interferometerforsøg
Princippet for et interferometer fremg˚ar af Figur 1.3, hvor L betegner en lyskilde, som
udsender monokromatisk lys med frekvens ν og bølgelængde λ. Efter at have passeret
blænde˚abningen B rammer lysstr˚alen den med S betegnede del af instrumentet, i hvilken
den – f.eks. ved et arrangement af spejle, prismer eller linser – spaltes i to adskilte
str˚aler, af hvilke den ene i løbet af tiden t1 gennemløber vejen l1, mens den anden i
tiden t2 gennemløber vejen l2. Derefter forenes de atter ved hjælp af et passende optisk
arrangement F, hvorefter de sammen passerer ind i kikkerten K.
✺ L
B
l1
S F
l2
Figur 1.3: Et interferometer
P˚a strækningen l1 vil der befinde sig νt1 lysbølger, mens der p˚a strækningen l2 vil
befinde sig νt2 bølger. Forskellen mellem de to bølgetal er alts˚a
∆n = ν(t1 −t2). (1.9)
S˚afremt de to lystider er forskellige, vil de to str˚aler derfor have en faseforskel, n˚ar de
atter mødes. Denne faseforskel betinger, hvad man ser i kikkerten.
8
K