СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теория Относительности Эйнштейна и ее критика ОПЫТ МАЙКЕЛЬСОНА-МОРЛИ И ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

ОПЫТ МАЙКЕЛЬСОНА-МОРЛИ И ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

© Солонар Джан Павлович, к.т.н.

Кременчуг, Украина, Институт экономики и новых технологий

Контакт с автором: solonar55@mail.ru

В данной статье использовались материалы ранее опубликованных статей, а так же приведен краткий критический анализ некоторых выводов, содержащихся в [1,2,3] и др.. Причем, опыт Майкельсона-Морли рассматривался только на основании законов классической физики, т.е. исходя из тех же научных критериев, которые применялись предыдущими исследователями.

Как известно, опыт Майкельсона-Морли был поставлен с целью обнаружения влияния движения Земли (абсолютного движения Земли сквозь эфир) на скорость светового луча, которое должно было определяться сдвигом интерференционных полос на экране интерферометра. Однако этот опыт дал отрицательный результат, поскольку никакого смещения интерференционных полос на экране интерферометра, предсказанного теорией [1,2,3] и др не наблюдалось.

Чтобы согласовать теоретические и экспериментальные результаты была высказана гипотеза о том, что в результате движения линейный размер тела, в направлении движения изменяется в раз,

Где::

v=3× 104 м/с – предполагаемая скорость движения Земли;

с=3× 108 м/с – скорость распространения света в вакууме.

В этом случае интерференционный эффект, обусловленный движением Земли, полностью компенсируется эффектом сокращения размеров плеча интерферометра и отрицательный результат в опыте Майкельсона-Морли становится неизбежным.

Согласно [ 3] и др. исследователям:

“Эксперимент Майкельсона-Морли в истории физики оказался решающим экспериментом потому, что его отрицательный результат означал начало революции во всех наших физических взглядах. Выводы, вытекающие из отрицательного результата эксперимента составляют экспериментальную основу специальной теории относительности Эйнштейна. Эксперимент Майкельсона-Морли заставил физиков принять постулат об инвариантности значения скорости света во всех инерциальных системах отсчета”.

В данном опыте источник света S, пластина В, зеркала С и Е образуют жесткую систему, интерферометр, который движется вместе с Землей со скоростью v=30 км/с. На пластину Во от источника S падает луч света. Образовавшиеся при этом два луча распространяются перпендикулярно друг другу (рис. 1) с одинаковыми первоначальными фазами φ0. Причем, необходимо отметить, что при анализе данного опыта рассматривалось движение первоначальных фронтов лучей, образовавшихся после раздвоения луча на пластине В0.

                             С0                      С1

Рис.1.

.На рисунке 1. введены следующие обозначения:

-В' - положение пластины в момент встречи ее со вторым лучом;

-Е' - положение зеркала в момент отражения от него первого луча;

1_положение зеркала в момент отражения от него второго луча,

0, С0, Е0-первоначальные положения пластины и зеркал.

Так как при отражении от пластины В, зеркал С и Е происходит сдвиг фаз лучей на один и тот же угол, то это не оказывает влияние на конечную интерференционную картину.

Согласно[1,2]взаимное перемещение пластины В, зеркал С и Е, определяется из соотношений

; (1)

; (2)

, (3)

которые, как видно, получаются из законов классической механики, при использовании системы отсчета покоящейся относительно интерферометра.

Где-L- длина плеча интерферометра, то есть расстояние от пластины В до зеркал С и Е соответственно.

Расстояние В0Е'В, проходимое первым лучом до встречи с пластиойВ,

, (4)

расстояние В0С'В'; проходимое вторым лучом до встречи с этой же пластиной,

. (5)

Так как эти расстояния не одинаковы, то согласно[1,2], при встрече лучей, возникает геометрическая разность хода этих лучей

(6)

которая и должна вызвать смещение интерференционных полос.

Однако, пройдя расстояние l2, с пластиной встречается второй луч, ,первый луч к этому моменту времени будет находиться на расстоянии от нее, а пластина В пройдет от первоначального положения В0 расстояние 2d и будет находиться на расстоянии от предполагаемой точки встречи.

В дальнейшем, пластина В, зеркала С и Е переместятся на расстояние , второй луч будет отражаться от зеркала С в направлении к пластине и к моменту встречи с первым лучом пройдет путь l2+(. При этом, когда первый луч пройдет , второй луч от момента встречи с пластиной также пройдет такое же расстояние от пластины к экрану.

Следовательно, не является разностью хода лучей, которая как известно определяется разностью расстояний от источников света до точки встречи лучей, а является отрезком второго луча, сместившегося к экрану к моменту встречи первого луча с пластиной.

Из равенств (1-3) получается, что

(7)

и

, (8)

Как следует из данных выражений , расстояние 2d, пройденное зеркалом С и расстояние (а+b), пройденное пластиной В к моменту предполагаемой встречи лучей на пластине не одинаковы, что противоречит действительности, т.к. зеркало и пластина представляют жесткую систему – интерферометр.

В связи с этим разность

( 9 )

означает, что первый и второй лучи не встречаются на пластине своими первоначальными фронтами, как это понимают авторы [1,2,3] и др.

В действительности же к моменту встречи первого луча с пластиной В, данная пластина и зеркало С пройдут расстояние (а+b).

Поэтому, при движении второго луча по направлению ВоС и С’B’, он пройдет путь

(10)

или, т.к. , то

. (11)

Время, необходимое свету для прохождения замкнутого пути [1,2,3] , перпендикулярного движению Земли, т.е. вдоль В0С1 и С1В1

, ( 12 )

Согласно же (11)

(13)

Поэтому, отношение t1 и t2, равное

, (14)

отличается от общепринятого значения

. (15)

Согласно [3] отрицательный результат опыта получается вследствие неравенства и в результате чего “обе части пучка дадут интерференционную картину, когда они встретятся”.

В связи с этим, как предполагают авторы [3] “возникает следующий парадокс, который здесь мы называем парадоксом с движением света относительно эфира. Согласно рассуждениям основанным на использовании преобразований Галилея, наблюдатель, производя эксперимент должен был бы наблюдать, что , а этого не наблюдается”.

Однако, в момент прихода второго луча к пластине, первый и второй лучи не встречаются на пластине своими первоначальными фронтами, как это понимают авторы [3], а поэтому сравнивать времена t1 и t2, очевидно нельзя, и вывод о “возникновении парадокса с движением света относительно эфира…” является ошибочным.

Как следует из [1, 2, 3] при объяснении данного опыта, за основу принималось, что скорость их распространения вдоль плеча интерферометра ВС равна или .

Однако , поскольку второе плечо В0С0 совместно с интерферометром перемещается в горизонтальном направлении, то есть в направлении движения Земли, то пластина В за время сместится на расстояние и поэтому волна второго луча достигнет пластины за время . В направлении, перпендикулярном движению интерферометра к моменту встречи с пластиной В волна данного луча также пройдет расстояние .

Следовательно, второй луч начнет перемещаться вдоль движущегося плеча ВС не с момента отражения его от пластины В, а только через промежуток времени .

В связи с этим, когда фронт волны второго луча достигнет предполагаемого первоначального положения зеркала С0, пройдя расстояние L, то он не встретится с движущимся зеркалом, находящимся в положении С1. Для того, чтобы произошла эта встреча и отражение луча от зеркала С, он должен пройти в направлении В0С1 от точки В0 первоначального отражения расстояние со скоростью, а вдоль плеча ВС – расстояние L.

Поскольку вдоль направления В0 С скорость распространения волнового фронта второго луча относительно зеркала С равна , то скорость движения этого луча вдоль плеча В С при любом положении зеркала С всегда остается равной с и к моменту прихода к пластине В в системе интерферометра он проходит расстояние 2L.

Как следует из [1,2,3] и др. выводы о результатах опыта делались только на основании законов классической механики без учета волновых свойств световых лучей.

Но т.к. лучи обладают этими свойствами, то при рассмотрении интерференции лучей на пластине В необходимо учитывать также эти свойства и поэтому лучи нужно рассматривать как бегущие волны.

Поскольку опыт проводится в системе отсчета, связанной с Землей, интерферометром, то положение фронтов волн первого и второго лучей и, следовательно, пройденные ими расстояния, необходимо определять в пределах интерферометра.

Однако, при расчете времени движения лучей нужно учитывать как скорость интерферометра, так и скорость лучей, т.к. их распространение в пространстве происходит независимо от движения интерферометра.

При рассмотрении опыта предполагается, что в его начальный момент на пластине В будут находиться первоначальные фронта лучей с нулевой фазой.

Движение первого луча описывается уравнением бегущей волны

, (16)

где у1 – смещение точки в момент времени t;

А1 – амплитуда колебаний волны первого луча, источника света;

- циклическая частота колебаний;

- волновой коэффициент;

х1 – расстояние от источника до точки, в которой определяется смещение;

- частота волны;

- длина волны.

Так как рассмотрение опыта производится из системы отсчета, связанной с Землей, а результат опыта определяется интерференцией волн двух лучей, приходящих на пластину В, то при расчете смещения y1 необходимо принять, что .

Время движения первого луча от пластины В до зеркала Е и обратно до пластины c учетом движения интерферометра

. (17)

Таким образом, после некоторых преобразований относительное смещение первого луча на пластине В

. (18)

При условии, что k=10-4

. (19)

Откуда фаза волны первого луча в точке встречи со вторым лучом на пластине В

. (20)

Уравнение движения второго луча представляет собой также уравнение бегущей волны .

( 21)

В данном уравнении время движения второго луча t2 определяется временем движения первого луча, т.е..

(22)

Так как интерференция лучей происходит на пластине В, в точке встречи первого ивторого лучей и наблюдается на экране, расположенном непосредственно за пластиной, то регистрация движения второго луча будет производится вдоль плеча интерферометра ВС и поэеому за расстояние х2 необходимо взять величину, равную также 2L.

Тогда относительное смещение

(23)

или

, (24)

откуда фаза волны второго луча в точке встречи его с первым лучом на пластине В

. (25)

Так как амплитуды колебаний первого и второго лучей одинаковы, то, следовательно, y1=y2.

Как видно из выражений (14) и (17), фазы первого и второго лучей в точке их встречи на пластине В одинаковы, в связи с чем на экране не будет наблюдаться смещения интерференционных полос, что свидетельствует о совпадении теории и эксперимента.

Таким образом, рассмотрение лучей, как световых волн, приводит также к выводу о том, что опыт Майкельсона-Морли не является экспериментальной основой для теории относительности.

Майкельсон пытался определить не меняется ли скорость распространения света вдоль путей ВС и ВЕ при повороте интерферометра на угол 90 градусов, так как в этом случае изменяется положение плеч интерферометра относительно вектора скорости , что, по его мнению, должно привести к изменению скорости распространения света, которое предполагалось найти по смещению интерференционных полос.

При этом ожидалось, что при повороте интерферометра на угол 90 градусов разность хода лучей, обусловленная движением Земли, должна увеличиться в два раза.

Как видно из (рис. 2.б) при повороте интерферометра на угол 90 градусов меняются местами зеркала С и Е и направления распространения первого и второго лучей. В этом случае первый луч будет двигаться перпендикулярно направлению движения Земли, а второй луч противоположно движению Земли. Поскольку зеркала С и Е обладают одинаковыми свойствами, а скорость распространения световых лучей не зависит от направления их движения то следовательно, интерференционная картина, полученная при первом положении прибора, не должна изменяться и при его повороте на угол 90 градусов.

Такие же выводы можно сделать и для последующих положений интерферометра.(рис.2 с.d.)

Поворот интерферометра на угол 45 градусов также не должен приводить к изменению интерференционной картины, так как в этом случае возникают два направления распространения лучей: параллельно движению Земли и перпендикулярно к этому движению.

Таким образом , на основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

Литература

  1. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Том III. Оптика, физика атомов и молекул. Физика атомного ядра и микрочастиц. – М.:Наука, 1970.

  2. Шубин А.С. Курс общей физики. Издательство “Высшая школа” М.: 1976г.

  3. Акоста В., Кован К., Грэм Б. Основы современной физики. (перевод с англ.) – М.:Просвещение, 1981

Дата публикации: 22 сентября 2003
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.