Mohlo měření pana Michelsona vyvrátit teorii světelného éteru? Má pohyb světelného éteru vliv na rychlost světla? Způsobuje pohyb světelného éteru změny frekvence světelných vln? Pokusím se na tyto otázky odpovědět i s důkazem.
Michelsonův–Morleyův experiment
Model Michelsonova přístroje z roku 1881 Foto Wikipedie.
Michelsonův-Morleyův experiment je slavný pokus, který chtěl změřit vliv éteru na rychlost světla. Poprvé jej provedl americký fIzik Albert Abraham Michelson roku 1881 v Berlíně, podruhé spolu s chemikem E. Morleym v Clevelandu (Ohio). Překvapivý výsledek pokusu, kdy se žádné zpomalení éterem neprokázalo, podnítil velkou revizi fyziky a vytvoření speciální teorie relativity.
Dopplerův jev? Proč uvádím Dopplerů jev?
Tady jsem našel jádro pudla a to na konci věty jež zní(způsobenou nenulovou vzájemnou rychlostí vysílače a přijímače )
Dopplerův jev popisuje změnu frekvence a vlnové délky přijímaného oproti vysílanému signálu, způsobenou nenulovou vzájemnou rychlostí vysílače a přijímače. Wikipedie.
To znamená, že se frekvence zvukové vlny mění pouze tehdy, pokud je rozdíl rychlostí mezi vysílačem a přijímačem. Pokud se pohybují, současně stejnou rychlostí ve vzduchu, tak se frekvence nemění, a ani jakákoliv změna rychlosti se neprojeví.
Obrázek Wikipedie.
Zdroj vlnění v pohybu zprava doleva. Před zdrojem vlevo je frekvence vyšší, za zdrojem vpravo je frekvence nižší.
Jev byl poprvé popsán Christianem Dopplerem v roce 1842 v monografii Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels. Wikipedie
Hypotézy
Obrázky Wiikipedie.Éterový vítrSchéma Michelsonova přístroje
Dráhy paprsků v přístroji, vpravo za předpokladu zpomalení světla éterovým větrem
Až do konce 19. století se vědci domnívali, že jako jsou zvukové vlny vlněním nějakého látkového prostředí (média), je i světlo vlněním hypotetického éteru. Ten by vzhledem k vysoké rychlosti světla musel mít velmi nízkou hustotu a přímo by se zpomalení nedalo změřit. Francouzský fyzik Augustin-Jean Fresnel vyslovil hypotézu, že éter je v celém vesmíru více méně nepohyblivý, takže by se k měření dal využít tzv. éterový vítr. Ten by vznikal relativním pohybem Země kolem Slunce (asi 30 km/s, 108 000 km/h, což je asi 1/10000 rychlosti světla), případně i pohybem Slunce kolem centra Galaxie, který je ještě rychlejší. Tento vítr by měl v daném místě a daném okamžiku určitý směr a rychlost, které by se ovšem díky otáčení Země během dne měnily. Wikipedie
Tady se naprosto shoduji s pánem Augustinem-Jeanem Fresnelem, avšak pokus pana Michelsona neukázal, že ve vesmíru neexistuje éter, nýbrž, že pokud není rozdíl rychlostí, mezi zdrojem vlnění a pozorovatelem, tak pohybující se éter( asi 1/1000 rychlosti světla) nemá vliv na vlnu, jež se v tomto éteru pohybuje.
Pokusy
Při studijním pobytu v Berlíně v letech 1880–1881 Michelson přístroj zkonstruoval a nainstaloval v Postupimi, ale výsledky nebyly zcela přesvědčivé. Do roku 1887 jej s Morleym podstatně zdokonalili a v Clevelandu pokus opakovali opět se záporným výsledkem: žádný fázový posun světla se nepodařilo naměřit. V následujících letech byl pokus mnohokrát zopakován s daleko dokonalejším zařízením, v 50. letech 20. století s použitím laseru a později i s vysokofrekvenčními rezonátory. Jejich jednoznačné výsledky definitivně vyvrátily éterovou hypotézu. Wikipedie
Příklady vlnění
Celý proces vzniku vlnění lze demonstrovat na příkladu vázaných oscilátorů. Máme-li vázané oscilátory, přenáší se energie kmitání postupně z jednoho oscilátoru na druhý a zpět. Podobně to funguje mezi částicemi v látkách, mezi kterými existují vazební síly. Energie kmitavého pohybu jedné částice se postupně přenáší na okolní částice. Důsledkem je skutečnost, že energie kmitavého pohybu se v látce postupně šíří a přenáší se i na vzdálenější částice. Tělesem se tak přemísťuje kmitavý pohyb (a s ním i energie tohoto pohybu), aniž se těleso jako celek přemisťuje. Tímto způsobem se v látce šíří určitá změna, rozruch. Wikipedie
Uvedený pohyb částic v látce je příkladem mechanického vlnění, které je formou mechanického pohybu a přenosu energie. Mechanickou podstatu má i zvukové vlnění - jedná se o šíření mechanických kmitů pružnými materiály, či šíření tlakových změn tekutinami. Wikipedie
Obecně se však vlnění nespojuje pouze s pohybem částic, ale můžeme jej nalézt u jakékoli spojitě rozložené veličiny, např. elektromagnetického pole. Elektromagnetické vlnění přitom není vázáno na látku a může se šířit i ve vakuu. Elektromagnetické podstaty je i světlo, mnoho optických jevů vyplývá z vlastností vlnění. Wikipedie
Co říct na závěr? To, že si pan Michelson nevšiml, že pan Doppler ve své práci o "rudém posuvu" vysloveně uvádí, že pokud mají zdroj a pozorovatel stejnou rychlost k éteru, tak k žádnému frekvenčnímu posuvu nedojde. Dá se to omluvit, protože každý může udělat chybu.
Co je, však zarážející, že na tuto chybu nepřišel žádný "génius" a bylo nutné vymyslet kvantovou fyziku, aby se mohly vysvětlit "divy" vesmíru. No jak jinak, když éter neexistuje. Ještě štěstí, že nezavrhly vzduch, jinak by jsme se udusili.
