МАЙКЕЛЬСОНА (МОРЛЕЯ) ОПЫТли относительно эфира — особой среды, к-рая, по предположению, является носителем электромагнитных волн. Из наблюдений явления звездной аберрации, к-рое было открыто Брадлеем в 1725, следовало, что эфир не увлекается движением земли. Следовательно, при этом движении свет, распространяющийся в эфире со скоростью с, по отношению к движущейся через эфир (со скоростью v) земле должен обладать различной скоростью в зависимости от направления луча. Если световой луч распространяется по направлению движения земли, то скорость света относительно земли равна с — у; если луч распространяется в противоположную сторону — против направления движения земли, то его относительная скорость равна с + наконец, если луч распространяется перпендикулярно к направлению движения земли, то его скорость равна с' с2 + v2.
Поэтому Максвеллом была высказана мысль, что если бы можно было измерить разницу во временах, к-рые требуются для прохождения световым сигналом одного и того же отрезка пути в направлении, совпадающем с направлением движения земли, и в направлении, ему перпендикулярном, то тем самым было бы возможно измерить скорость движения земли относительно эфира. Однако эта разность чрезвычайно мала, она равна одной стомиллионной того времени, к-рое необходимо для прохождения световым лучом его отрезка пути. Вследствие этого, сам Максвелл считал попытку этого измерения практически безнадежной.
Несмотря на это, американский физик А. А. Майкелъсон (см.) сконструировал прибор, к-рый позволяет измерять такого рода разности. Этот прибор, — T"Sl который называется интерферометром Майкельсона (см. Интерферометры), основан на явлении интерферен2 'Ll ]s2 ции (см..) света. Схема его устройства р приведена на рис. 1.
Луч света падает Рис. 1. на полупосеребренную плоско-параллельную стеклянную пластинку Р и разделяется на два луча 1 и 2, к-рые идут к зеркалам^ и S2 и, отразившись от них, вновь возвращаются к пластинке Р. Здесь каждый из них испытывает еще раз расщепление, причем два луча — 1' и 2', отщепившиеся соответственно от лучей 1 и 2, собираются объективом наблюдательного приспособления (зрительной трубы или фотоаппарата), в к-ром образуется система интерференционных полос. Расстояние между полосами зависит от разности путей, к-рые проходят лучи 1 и 2 между зеркалом Р и зеркалами Si и S2. Изменение этой разности вызывает смещение интерференционных полос.
Число полос я, на к-рое сместится интерференционная картина, когда разность путей изменяется на величину б, будет <5
(1) л’ где Я — длина волны применяемого света.
Основная идея М. о. заключается в том, что если эфир остается в покое, то поступательб. с. э. т. XXXVII.ное движение интерферометра необходимо должно вызвать появление добавочной разности хода лучей, к-рая обусловливается в случае движущегося прибора тем, что лучи, идущие в направлениях к S\ и S2, проходят пути от Р до Si и от Р до S2 и обратно к Р в неодинаковые промежутки времениj даже в том случае, если PS1==PS2, i это должно привести к смещению интерференционных полос. Путем несложного вычисления можно получить, что число полос, на к-рое сместится интерференционная картина, будет — 2МГ
Если положить v = 30 км/сек., что соответствует скорости движения земли по ее орбите, то ^j2 = 10“8. Величина Я порядка 6—10—5 см.
Следовательно, чтобы получить хотя бы скольконибудь ощутимое смещение полос, необходимо брать очень большие длины плеч интерферометра. — В первом опыте Майкельсона, произведенном в 1881, эта длина была слишком мала, так что ожидаемое смещение имело величину приблизительно V20 полосы, и вследствие несовершенства всего прибора эта величина могла остаться необнаруженной. Поэтому в 1887 Майкельсоном совместно с Морлеем этот опыт был повторен с более усовершенствованным прибором. Для того чтобы увеличить оптический путь I, они заставили световые лучи, прежде чем они сойдутся у пластинки Р, многократно отражаться от дополнительных зеркал, так что каждый луч пробегал путь I не один, а несколько раз, вследствие чего общая длина пути лучей была доведена до 11 м.
Ожидаемое смещение в этом случае составляло 0, 4 полосы, и если бы эффект действительно существовал, то он был бы легко обнаружен.
Фактически наблюдавшееся смещение было порядка 0, 01 полосы, что обусловливалось уже ошибками установки. Единственный вывод, к-рый можно было отсюда сделать, это то, что или ожидаемый эффект отсутствует полностью или он не выше той величины, к-рая соответствует смещению интерференционной картины на 0, 01 полосы. Как видно из предыдущего, весь прибор должен быть сделан так, чтобы в нем постоянство оптического пути сохранялось с точностью, большей чем до одной стомиллионной, и притом в течение очень длительного промежутка времени, пока продолжался опыт.
С этой целью прибор целиком монтировался на квадратную каменную плиту (рис. 2), которая плавала в сосуде с ртутью. Благодаря такой конструкции весь прибор можно было легко поворачивать вокруг вертикальной оси, не вызывая при этом никаких деформаций.
Для объяснения отрицательных результатов опыта Майкельсона Фицджеральдом и независимо от него Лоренцом была высказана гипотеза, что вследствие движения происходит сжатие линейных масштабов в направлении движения, к-рое компенсирует ожидаемый эффект.
Более общей является точка зрения Эйнштейна, к-рый развил т. н. теорию относительности (см. Относительности теория). Из этой теории как следствие вытекает отрицательный результат 23
