Опыт Морли и Майкельсона
Майкельсон и Морли провели следующий
опыт.
Луч света от источника распространялся по направлению движения Земли и
проходил через полупрозрачную пластину С, расположенную под углом 45°
к направлению распространения луча. Пластина разделяла один луч на
два.
Первый луч распространялся по направлению движения Земли,
отражался зеркалом А, возвращался к пластине С и от нее — к
наблюдателю. Второй луч распространялся в направлении,
перпендикулярном вектору
скорости Земли, отражался от зеркала В и от него направлялся к наблюдателю.
Если бы скорость света зависела от скорости движения системы
отсчета, то из-за движения прибора вместе с Землей при одинаковой длине
отрезков СА и СВ время распространения света от пластины С до зеркал А
и В и обратно было бы различным. Предполагаемое различие было бы
обусловлено тем, что в первом случае векторы скорости света и скорости
Земли направлены вдоль одной прямой, а во втором — угол между
векторами скорости равен 90°.
Различие в скоростях распространения света при одинаковых
значениях пройденных путей должно приводить к тому, что в лучах 1 и 2,
приходящих в точку наблюдения, колебания не будут совпадать по фазе.
Разность хода лучей можно определить по наблюдению интерференции
световых волн, соответствующих лучам 1 и 2. Прибор, в котором
наблюдается такая интерференционная картина, называется
интерферометром Майкельсона. В связи с тем что невозможно изготовить
такой интерферометр, в котором расстояния от пластины С до зеркал А и В
совершенно одинаковы, Май-кельсон и Морли поступили следующим образом.
Ничего не изменяя во взаимном расположении деталей, интерферометр
был повернут на 90° вокруг вертикальной оси таким образом, чтобы теперь
плечо СВ было расположено по вектору скорости Земли, а плечо СА —
перпендикулярно этому вектору. Разность хода лучей из-за
неодинаковости плеч СВ и СА при этом не изменяется, а разность хода,
вызываемая сложением скоростей, изменяет свой знак на противоположный.
Наблюдаемая картина интерференции при повороте прибора должна была бы
измениться. Опыты Майкельсона и Морли показали, что никакого изменения
интерференционной картины при повороте интерферометра не происходит.
Отсюда следовало, что скорость света в вакууме постоянна и одинакова
во всех инерциальных системах отсчета. Постоянство скорости света и
независимость законов физики от выбора инерциальной системы вошли во
взаимное противоречие.
Для того чтобы разрешить это противоречие, как мы уже указывали выше,
А. Эйнштейн разработал теорию, названную
частной теорией относительности. В ее основу легли два