Майкельсона опыт

Ма́йкельсона опыт

Опыт, поставленный впервые А. Майкельсоном в 1881 с целью измерения влияния движения Земли на скорость света. Отрицательный результат М. о. был одним из основных экспериментальных фактов, легших в основу относительности теории (См. Относительности теория).

В физике конца 19 века предполагалось, что свет распространяется в некоторой универсальной мировой среде — Эфире. При этом ряд явлений (Аберрация света, Физо опыт) приводил к заключению, что эфир неподвижен или частично увлекается телами при их движении. Согласно гипотезе неподвижного эфира, можно наблюдать «эфирный ветер» при движении Земли сквозь эфир и скорость света по отношению к Земле должна зависеть от направления светового луча относительно направления её движения в эфире.

М. о. проводился с помощью Интерферометра Майкельсона с равными плечами; одно плечо направлялось по движению Земли, другое — перпендикулярно к нему. При повороте всего прибора на 90° разность хода лучей должна менять знак, вследствие чего должна смещаться интерференционная картина. Расчёт показывает, что такое смещение, выраженное в долях ширины интерференционной полосы, равно Δ = (2l/ λ)(v²/ c²), где l — длина плеча интерферометра, λ — длина волны применявшегося света (жёлтая линия Na), с — скорость света в эфире, v — орбитальная скорость Земли. Так как величина v/c для орбитального движения Земли порядка 10^-4, то ожидавшееся смещение очень мало и в первом М. о. составляло всего 0,04. Тем не менее уже на основе этого опыта Майкельсон пришёл к убеждению о неверности гипотезы неподвижного эфира.

В дальнейшем М. о. неоднократно повторялся. В опытах Майкельсона и Э. У. Морли (1885—87) интерферометр устанавливался на массивной плите, плавающей в ртути (для плавного вращения). Оптическая длина пути с помощью многократных отражений от зеркал была доведена до 11 м. При этом ожидавшееся смещение D » 0,4. Измерения подтвердили отрицательный результат М. о. В 1958 в Колумбийском университете (США) было ещё раз продемонстрировано отсутствие неподвижного эфира. Пучки излучения двух одинаковых квантовых генераторов микроволн (Мазеров) направлялись в противоположные стороны — по движению Земли и против движения — и сравнивались их частоты. С огромной точностью (~10^-9%) было установлено, что частоты остаются одинаковыми, в то время как «эфирный ветер» привёл бы к появлению различия этих частот на величину, почти в 500 раз превосходящую точность измерений.

В классической физике отрицательный результат М. о. не мог быть понят и согласован с другими явлениями электродинамики движущихся сред (См. Электродинамика движущихся сред). В теории относительности постоянство скорости света для всех инерциальных систем отсчёта (См. Инерциальная система отсчёта) принимается как постулат, подтверждаемый большой совокупностью экспериментов.

Лит.: Вавилов С. И., Экспериментальные основания теории относительности, Собрание сочинений, т. 4, М., 1956.

Е. К. Тарасов.