Introduktion til den specielle relativitetsteori - Niels Bohr Institutet

Figur 1.4: Interferensstriber
1.6 Michelson-Morley-forsøget
Er ∆n et helt tal p, vil de forenede str˚aler forstærke hinanden, s˚aledes at vi m˚atte
vente at se hele kikkertens synsfelt belyst. Er ∆n derimod at formen (p + 1
2 ) vil de to
str˚aler svække hinanden, og har de samme intensitet, vil de udslukke hinanden, s˚aledes
at vi skulle vente at se hele kikkertens synsfelt formørket. I praksis forhindrer instrumenternes
uundg˚aelige optiske ufuldkommenheder dette, s˚aledes at kikkertens synsfelt
i begge tilfælde tager sig ud som vist p˚a Figur 1.4. Hvor der er lyse striber, har de to
str˚aler forstærket hinanden, mens de mørke striber fremkommer, hvor de to str˚aler har
svækket hinanden.
Lad os nu tænke os, at vi mellem S og F foretager en ændring af en af lysvejene, idet
vi f.eks. opvarmer luften p˚a strækningen l1 og dermed ændrer dens brydningsforhold og
alts˚a ogs˚a lyshastigheden. Dermed vil t1 ændre sig og derfor ogs˚a ∆n. Dette vil medføre
en ændret beliggenhed af de lyse og mørke striber. Foretages ændringen af l1 gradvist, vil
man se, at striberne tilsyneladende vandrer hen over synsfeltet. Vandrer en mørk stribe
hen, hvor der før umiddelbart ved siden af var en lys, kan vi slutte, at ∆n er ændret
med 1
2 , og derfor ogs˚a at lysvejen l1 i optisk henseende er ændret med 1
2λ. P˚a denne
m˚ade afslører interferometeret ganske sm˚a ændringer i den optiske vejforskel langs de to
strækninger mellem S og F.
Det kendteste forsøg p˚a at eftervise æter-vinden blev udført af Michelson og Morley
i 1887, hvor de forsøgte at m˚ale forskellen mellem lyshastighederne i to ortogonale
retninger. Princippet i Michelson-Morley-forsøgets interferometer fremg˚ar af Figur 1.5,
hvor L er en monokromatiske lyskilde. Str˚alen rammer først spejlet S under en vinkel p˚a
45 ◦ . Dette spejl er halvforsølvet, s˚aledes at str˚alen spaltes i to lige stærke delstr˚aler. Den
ene af disse passerer (med en ringe parallelforskydning) gennem S og rammer spejlet S1,
som reflekterer alt lyset tilbage til S. Den anden delstr˚ale kastes af S hen til spejlet S2,
hvorfra den reflekteres tilbage til S. Her forenes de to delstr˚aler, inden de træder ind i
kikkerten K, hvor man iagttager et system af interferensstriber.
Vi vil nu beregne de tidsrum, lyset bruger til at gennemløbe de to strækninger SS1S
og SS2S, p˚a hvilke str˚alerne er adskilte. Vi tænker os først apparatet opstillet, s˚aledes at
retningen SS1 er parallel med Jordens hastighed v gennem æteren. P˚a strækningen SS1
vil lyshastigheden i forhold til instrumentet da være c − v, mens den p˚a strækningen S1S
9