Percobaan Michelson Dan Morley Bertujuan Membuktikan Bahwa

Percobaan Michelson Dan Morley Bertujuan Membuktikan Bahwa

Dalam percobaan Michelson Morley, ditemukan bahwa. percobaan Michelson-Morley. Pengukuran baru kecepatan cahaya

Untuk merambat di ruang angkasa, cahaya tidak membutuhkan “luminiferous ether”.

Sulit untuk membayangkan kekosongan mutlak – ruang hampa lengkap yang tidak mengandung apa pun. Kesadaran manusia berusaha untuk mengisinya dengan setidaknya sesuatu yang material, dan selama berabad-abad sejarah manusia diyakini bahwa ruang dunia dipenuhi dengan eter. Idenya adalah bahwa ruang antarbintang dipenuhi dengan semacam zat halus yang tidak terlihat dan tidak berwujud. Ketika sistem persamaan Maxwell diperoleh, meramalkan bahwa cahaya merambat di ruang angkasa dengan kecepatan yang terbatas, bahkan penulis teori ini sendiri percaya bahwa gelombang elektromagnetik merambat dalam suatu medium, sama seperti gelombang akustik merambat di udara, dan gelombang laut merambat di air. Pada paruh pertama abad ke-19, para ilmuwan bahkan dengan hati-hati mengerjakan model teoretis eter dan mekanisme perambatan cahaya, termasuk semua jenis tuas dan sumbu, yang diduga berkontribusi pada perambatan gelombang cahaya berosilasi di eter.

Pada tahun 1887, dua fisikawan Amerika – Albert Michelson dan Henry Morley – memutuskan untuk bersama-sama melakukan eksperimen yang dirancang untuk membuktikan sekali dan untuk semua orang yang skeptis bahwa
eter bercahaya
benar-benar ada, mengisi Semesta dan berfungsi sebagai media di mana cahaya dan gelombang elektromagnetik lainnya merambat. Michelson memiliki otoritas yang tidak diragukan sebagai perancang instrumen optik, dan Morley terkenal sebagai fisikawan eksperimental yang tak kenal lelah dan sempurna. Pengalaman yang mereka temukan lebih mudah untuk digambarkan daripada untuk dilakukan secara praktis.

Michelson dan Morley digunakan
interferometer– alat pengukur optik di mana seberkas cahaya dibelah dua oleh cermin tembus cahaya (pelat kaca berwarna perak di satu sisi hanya cukup untuk mentransmisikan sebagian sinar cahaya yang masuk, dan sebagian memantulkannya; teknologi serupa digunakan saat ini di kamera SLR). Akibatnya, balok terbelah dan keduanya menghasilkan
koheren
balok menyimpang di sudut kanan satu sama lain, setelah itu mereka dipantulkan dari dua cermin pemantul yang berjarak sama dari cermin tembus dan kembali ke cermin tembus, sinar cahaya yang dihasilkan dari yang memungkinkan untuk mengamati pola interferensi dan mengungkapkan sedikit pun
desinkronisasi
dua balok (tundaan satu balok relatif terhadap yang lain; lihat Interferensi).

Eksperimen Michelson-Morley pada dasarnya bertujuan untuk mengkonfirmasi (atau menyangkal) keberadaan eter dunia dengan mengungkapkan “angin eter” (atau fakta ketidakhadirannya). Memang, bergerak dalam orbit mengelilingi Matahari, Bumi bergerak relatif terhadap eter hipotetis selama setengah tahun di satu arah, dan selama setengah tahun berikutnya di arah lain. Akibatnya, selama setengah tahun “angin halus” harus bertiup di atas Bumi dan, sebagai akibatnya, menggeser pembacaan interferometer ke satu arah, dan selama setengah tahun – ke arah lain. Jadi, mengamati pemasangan mereka selama satu tahun, Michelson dan Morley tidak menemukan perubahan dalam pola interferensi: ketenangan yang sangat halus! (Eksperimen modern semacam ini, yang dilakukan dengan akurasi setinggi mungkin, termasuk eksperimen dengan interferometer laser, memberikan hasil yang serupa.) Jadi: angin ethereal, dan, oleh karena itu, eter tidak ada.

Dengan tidak adanya angin ethereal dan eter seperti itu, konflik yang tidak dapat diselesaikan antara mekanika klasik Newton (menyiratkan beberapa kerangka acuan absolut) dan persamaan Maxwell (yang menyatakan bahwa kecepatan cahaya memiliki nilai batas yang tidak bergantung pada pilihan kerangka referensi) menjadi jelas, yang pada akhirnya mengarah pada munculnya teori relativitas. Eksperimen Michelson-Morley akhirnya menunjukkan bahwa tidak ada “kerangka acuan absolut” di alam. Dan, tidak peduli berapa banyak Einstein kemudian mengklaim bahwa dia tidak memperhatikan hasil studi eksperimental ketika mengembangkan teori relativitas, hampir tidak perlu untuk meragukan bahwa hasil eksperimen Michelson-Morley berkontribusi pada penerimaan yang cepat dari teori relativitas. teori radikal seperti itu oleh komunitas ilmiah secara serius.

Edward Williams Morley

Edward Williams Morley, 1838-1923

Fisikawan dan kimiawan Amerika. Lahir di Newark, New Jersey dalam keluarga pendeta Kongregasionalis. Karena kesehatannya yang buruk, dia tidak bersekolah, tetapi belajar di rumah, dan ayahnya mempersiapkannya untuk terus melayani gereja, tetapi bocah itu lebih menyukai ilmu alam dan mengambil studi kimia dan sejarah alam. Pada akhirnya, dia berubah menjadi eksperimen yang tak tertandingi. Morley-lah yang berhasil menentukan massa spesifik hidrogen dan oksigen dalam air murni dengan akurasi yang tak tertandingi. Ketika takdir membawanya ke Albert Michelson, keterampilannya sebagai seorang peneliti ternyata tidak tergantikan, dan sekarang nama kedua ilmuwan ini terkait erat berkat pengalaman terkenal mereka.

Albert Abraham Michelson, 1852-1931

Fisikawan Amerika, warga negara Jerman (foto). Lahir di kota Strelno (sekarang Strzelno) di wilayah Polandia modern (pada tahun-tahun itu, bagian dari Kekaisaran Rusia). Pada usia dua tahun, ia beremigrasi ke Amerika Serikat bersama orang tuanya. Dia dibesarkan di California selama era “demam emas” yang terkenal, tetapi ayah dari ilmuwan masa depan tidak terlibat dalam pencarian emas, tetapi dalam perdagangan grosir skala kecil di kota-kota yang dicakup oleh penyakit ini. Dia memasuki Akademi Angkatan Laut AS atas rekomendasi khusus seorang anggota kongres dari stafnya, diterima dalam dinas aktif, menyelesaikan kursus penuh pelatihan bor, setelah itu dia diangkat sebagai guru fisika. Berkat ini, ia memiliki kesempatan untuk terlibat dalam optik dan, khususnya, membangun instrumen untuk menentukan kecepatan cahaya.

Setelah pensiun dari dinas aktif pada tahun 1881, ia menjadi guru di School of Applied Sciences. Case (Case School of Applied Sciences) di Cleveland, Ohio, tempat dia melanjutkan penelitiannya. Pada tahun 1907, Michelson dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisika “untuk pengembangan instrumen optik presisi dan untuk penelitian yang dilakukan dengan mereka”, yaitu, untuk secara akurat menentukan panjang meter standar dan kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

), mirip dengan gelombang elastis dalam gas atau cairan. Jika sumber dan penerima cahaya, terletak pada jarak tetap satu sama lain, bergerak dengan kecepatan
v
melalui zat ini, maka waktu rambat cahaya dari sumber ke penerima akan tergantung pada posisi relatif dari vektor kecepatan dan vektor yang menghubungkan sumber dan penerima. Perbedaan waktu relatif
T/T
ketika cahaya merambat sejajar dan tegak lurus terhadap aliran eter, itu dekat dalam urutan besarnya ke (
v/C) 2 , jika kecepatan eter jauh lebih kecil dari kecepatan cahaya. Eksperimen Michelson menggunakan gerakan orbit Bumi melalui eter hipotetis (mungkin relatif stasioner terhadap Matahari), dan mengukur perbedaan waktu cahaya yang lewat secara simultan melalui dua lengan tegak lurus interferometer; ketika perangkat diputar dalam aliran eter, waktu cahaya yang melewati lengan interferometer harus berubah, yang akan menyebabkan perubahan dalam perbedaan fase gelombang elektromagnetik di lengan paralel dan tegak lurus dan perubahan dalam pola interferensi yang diamati yang timbul dari penambahan dua berkas cahaya ini.

Pertimbangkan versi yang disederhanakan, ketika salah satu lengan (1) terletak di sepanjang pergerakan eter melalui perangkat, lengan lainnya tegak lurus terhadapnya.

Hitung total waktu
t 1 (\gaya tampilan t_(1))
perjalanan cahaya melalui lengan 1, menggunakan jumlah waktu gerakan maju dan mundur dan menunjukkan panjang lengan
L 0 (\gaya tampilan L_(0)):

t 1 = L 0 c + v + L 0 c v = (\displaystyle t_(1)=(\frac (L_(0))(c+v))+(\frac (L_(0))(cv ))=)
2 c L 0 c 2 v 2 = 2 L 0 c 1 1 v 2 c 2 2 L 0 c (1 + v 2 c 2) . (\displaystyle (\frac (2cL_(0))(c^(2)-v^(2)))=(\frac (2L_(0))(c))(\frac (1)(1-( \frac (v^(2))(c^(2)))))\approx (\frac (2L_(0))(c))\left(1+(\frac (v^(2))( c^(2)))\kanan).)

Aproksimasi disebabkan oleh
v 2 / c 2 ​​1 (\displaystyle v^(2)/c^(2)\ll 1)(tentang
10 8 (\displaystyle 10^(-8)), ketika kecepatan eter diambil
v (\gaya tampilan v)
30 km/dtk 10 4
C
sama dalam nilai mutlak dan berlawanan arah dengan kecepatan gerak orbit bumi).

v 1 = | v 1 | = v 2 + c 2 = c 1 + v 2 c 2 (\displaystyle v_(1)=|\mathbf (v_(1)) |=(\sqrt (v^(2)+c^(2))) =c(\sqrt (1+(\frac (v^(2))(c^(2)))))).

Sekarang kita dapat menghitung:

t 2 = 2 L 1 c 1 1 + v 2 c 2 2 L 1 c (1 v 2 2 c 2) (\displaystyle t_(2)=(\frac (2L_(1))(c))( \frac (1)(\sqrt (1+(\frac (v^(2))(c^(2))))))\perkiraan (\frac (2L_(1))(c))\left( 1-(\frac (v^(2))(2c^(2)))\kanan)).

L 1 (\displaystyle L_(1))- ini adalah sisi miring, di sepanjang itu sinyal berjalan dengan kecepatan yang meningkat, sedangkan bagian kaki dengan kecepatan
c (\gaya tampilan c)
akan memberikan waktu yang sama dengan melewati sisi miring pada kecepatan yang meningkat ini. Oleh karena itu, cukup mempertimbangkan waktu dalam bentuk

t 2 = 2 L 0 c (\displaystyle t_(2)=(\frac (2L_(0))(c)))

Beda fasa sebanding dengan:

= c (t 2 t 1) = 2 (L 0 L 0 1 v 2 c 2) (\displaystyle \delta =c(t_(2)-t_(1))=2\left((L_ (0)-(\frac (L_(0))(1-(\frac (v^(2))(c^(2))))))\kanan))

S = | + | (\displaystyle S=|\delta +\delta ^(“)|), di mana
(\displaystyle \delta ^(“))
sebanding dengan perbedaan fase ketika beralih ke
2 (\displaystyle (\frac (\pi )(2))):

S = 2 L 0 | 1 1 1 v 2 c 2 | 2 L 0 v 2 c 2 . (\displaystyle S=2L_(0)\left|1-(\frac (1)(1-(\frac (v^(2))(c^(2)))))\kanan|\kira-kira 2L_( 0)(\frac (v^(2))(c^(2))).)

Ditunjukkan bahwa teori eter menyiratkan perbedaan fase pada lengan paralel dan tegak lurus, yang dapat diukur dan dideteksi dengan cara eksperimental yang sesuai (interferometer Michelson-Morley).

Sejarah
[ | ]

Latar Belakang
[ | ]

Teori propagasi cahaya sebagai osilasi media khusus – eter bercahaya – muncul pada abad ke-17. Pada tahun 1727, astronom Inggris James Bradley menjelaskan penyimpangan cahaya dengan bantuannya. Diasumsikan bahwa eter tidak bergerak, tetapi setelah eksperimen Fizeau, muncul asumsi bahwa eter sebagian atau seluruhnya terperangkap dalam gerakan materi.

Pengaturan eksperimental Michelson-Morley di mana pengukuran tahun 1887 dilakukan. Peralatan ditempatkan di atas lempengan batu besar berukuran 1,5 × 1,5 × 0,3 m, mengambang di air raksa untuk menghilangkan perubahan panjang lengan interferometer ketika peralatan diputar.

Di bawah pengaruh hasil ini, George Fitzgerald dan Lorentz mengajukan hipotesis tentang kontraksi benda material dalam arah gerak dalam eter yang tidak bergerak dan tidak terikat (1889).

percobaan Miller
[ | ]

Menurut Profesor Dayton K. Miller (Caesian School of Applied Sciences):

Dapat diasumsikan bahwa percobaan hanya menunjukkan bahwa eter di ruang bawah tanah tertentu terbawa bersamanya dalam arah membujur. Oleh karena itu, kami akan memindahkan peralatan ke bukit untuk melihat apakah ada efek yang ditemukan di sana. [

]

Pada musim gugur 1905, Morley dan Miller melakukan percobaan di Euclidean Heights di Cleveland, yang terletak di ketinggian sekitar 90 m di atas Danau Erie dan sekitar 265 m di atas permukaan laut. Pada tahun 1905-1906. lima seri pengamatan dilakukan, yang memberikan efek positif tertentu – sekitar 1/10 dari penyimpangan yang diharapkan.

Pada bulan Maret 1921, metodologi dan peralatan agak diubah dan hasil dari “angin eter” 10 km/s diperoleh. Hasilnya diperiksa dengan cermat untuk kemungkinan penghapusan kesalahan yang terkait dengan magnetostriksi dan radiasi termal. Arah putaran alat tidak berpengaruh terhadap hasil percobaan.

Studi selanjutnya dari hasil yang diperoleh D. Miller menunjukkan bahwa fluktuasi yang diamati olehnya dan ditafsirkan sebagai kehadiran “angin halus” adalah hasil dari kesalahan statistik dan pengabaian efek suhu.

Eksperimen Kennedy
[ | ]

Sekarang saya ingin membuat beberapa komentar tentang eksperimen Miller. Saya percaya bahwa ada masalah serius yang berhubungan dengan efek, yang periodik untuk revolusi lengkap peralatan, dan diabaikan oleh Miller, yang menekankan pentingnya efek setengah siklus, yaitu berulang selama setengah putaran. peralatan, dan tentang pertanyaan tentang angin halus. Dalam banyak kasus, efek siklus penuh jauh lebih besar daripada efek setengah siklus. Menurut Miller, efek periode total tergantung pada lebar pita dan akan menjadi nol untuk pita lebar tak terbatas.

Meskipun Miller mengklaim bahwa ia mampu menghilangkan efek ini sebagian besar dalam pengukurannya di Cleveland, dan ini dapat dengan mudah dijelaskan dalam eksperimen, saya ingin memahami alasannya dengan lebih jelas. Berbicara saat ini sebagai seorang relativitas, saya harus mengatakan bahwa efek seperti itu tidak ada sama sekali. Memang, rotasi peralatan secara keseluruhan, termasuk sumber cahaya, tidak memberikan pergeseran dari sudut pandang teori relativitas. Seharusnya tidak ada efek saat Bumi dan pesawat dalam keadaan diam. Menurut Einstein, kurangnya efek yang sama harus diamati untuk Bumi yang bergerak. Dengan demikian, efek periode total bertentangan dengan teori relativitas dan sangat penting. Jika Miller kemudian menemukan efek sistematis yang keberadaannya tidak dapat disangkal, penting juga untuk mengetahui penyebab efek periode penuh.

Eksperimen Michelson dan Gal
[ | ]

Skema percobaan Michelson-Gal

Pada tahun 1925, Michelson dan Gael meletakkan pipa air di tanah dalam bentuk persegi panjang di Clearing di Illinois. Diameter pipa 30cm. Pipa AF dan DE diarahkan tepat dari barat ke timur, EF, DA dan CB – dari utara ke selatan. Panjang DE dan AF adalah 613 m; EF, DA dan CB – 339,5 m. Satu pompa umum, yang beroperasi selama tiga jam, dapat memompa udara keluar hingga tekanan 1 cmHg. Untuk mendeteksi perpindahan, Michelson membandingkan di bidang teleskop pinggiran interferensi yang diperoleh dengan berjalan di sekitar kontur besar dan kecil. Satu sinar cahaya pergi searah jarum jam, yang lain melawan. Pergeseran pita yang disebabkan oleh rotasi Bumi dicatat oleh orang yang berbeda pada hari yang berbeda dengan penataan ulang cermin yang lengkap. Sebanyak 269 pengukuran dilakukan. Secara teoritis, dengan asumsi eter tidak bergerak, kita harus mengharapkan pergeseran pita sebesar 0,236 ± 0,002 . Pengolahan data pengamatan menghasilkan bias 0,230 ± 0,005, sehingga mengkonfirmasi keberadaan dan besarnya efek Sagnac.

Pilihan modern
[ | ]

Pada tahun 1958, eksperimen yang lebih akurat dilakukan di Universitas Columbia (AS) menggunakan sinar berlawanan arah dari dua maser, yang menunjukkan independensi frekuensi dari gerakan Bumi dengan akurasi sekitar 10 9%.

Pengukuran yang lebih akurat pada tahun 1974 membawa sensitivitas menjadi 0,025 m/s. Versi modern dari percobaan Michelson menggunakan interferometer optik dan kriogenik daripada interferometer [
menjelaskan] resonator gelombang mikro dan memungkinkan untuk mendeteksi penyimpangan kecepatan cahaya
C/C, jika ~10 18 . Selain itu, versi modern dari eksperimen Michelson sensitif terhadap pelanggaran hipotetis invarian Lorentz tidak hanya dalam persamaan Maxwell (untuk gelombang elektromagnetik, seperti dalam eksperimen klasik), tetapi juga dalam

Ilmuwan Rusia V.A. Atsyukovsky dengan cermat menganalisis fondasi eksperimental teori relativitas Einstein dan sampai pada kesimpulan berikut: “Analisis hasil eksperimen yang dilakukan oleh berbagai peneliti untuk memverifikasi ketentuan SRT dan GRT menunjukkan bahwa eksperimen di mana hasil yang ditafsirkan positif dan tidak ambigu adalah diperoleh, membenarkan ketentuan dan kesimpulan teori relativitas A. Einstein tidak ada.”

Kesimpulan ini meluas ke eksperimen paling terkenal, eksperimen Michelson-Morley. Perhatikan bahwa interferometer Michelson-Morley tidak bergerak relatif terhadap Bumi, hanya cahaya yang bergerak. Para penulis percaya bahwa mereka akan mampu memperbaiki pengaruh kecepatan Bumi V = 30 km/s relatif terhadap Matahari pada defleksi pinggiran interferensi cahaya. Perhitungan dibuat sesuai dengan rumus

Pergeseran pinggiran yang diharapkan dari 0,04 tidak tercatat. Dan penulis untuk beberapa alasan tidak mulai mencari alasan perbedaan antara teori dan eksperimen. Mari kita lakukan untuk mereka.

Karena foton memiliki massa, Bumi bagi mereka adalah kerangka acuan inersia dan perilaku mereka di medan gravitasinya tidak boleh berbeda dari perilaku benda lain dengan massa di medan ini, jadi kita harus mengganti dalam rumus di atas bukan kecepatan Bumi relatif terhadap Matahari ( V = 30 km / s), dan kecepatan permukaan bumi (V = 0,5 km / s), yang dibentuk oleh rotasinya terhadap porosnya. Maka pergeseran yang diharapkan dari pinggiran interferensi dalam percobaan Michelson-Morley tidak akan 0,04, tetapi jauh lebih kecil


. (423)

Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa instrumen Michelson-Morley tidak menunjukkan pergeseran pada pinggiran interferensi. Dan sekarang kita tahu alasannya: tidak memiliki sensitivitas (akurasi) yang diperlukan.

Namun demikian, Komite Nobel mengeluarkan Hadiah Nobel pada tahun 1907 untuk A. Michelson “Untuk penciptaan instrumen optik presisi dan kinerja studi spektroskopi dan metrologi dengan bantuan mereka.” Kami menambahkan bahwa interpretasi yang salah dari eksperimen Michelson adalah dasar eksperimen untuk teori relativitas A. Einstein yang salah.

Tetapi bagaimana jika kita mengatur eksperimen sedemikian rupa sehingga di dalamnya sumber cahaya dan perangkat yang mengatur perpindahan interferensi fringe bergerak (memutar) di medan gravitasi bumi? Dalam hal ini, pembacaan instrumen dibandingkan dengan tidak adanya rotasi seluruh instalasi dan selama rotasinya. Segera jelas bahwa dengan tidak adanya rotasi instalasi, prinsip pengukuran tidak akan berbeda dari prinsip pengukuran dalam percobaan Michelson-Morley, dan perangkat tidak akan menunjukkan perpindahan pinggiran interferensi. Tetapi segera setelah instalasi mulai berputar di medan gravitasi bumi, pergeseran pita yang ditunjukkan akan segera muncul. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa ketika cahaya berpindah dari sumber ke penerima, posisi yang terakhir berubah di medan gravitasi bumi relatif terhadap sumbernya, dan perangkat harus merekam pergeseran pita yang ditunjukkan.

Kami tekankan sekali lagi: posisi sumber sinyal dan penerima dalam eksperimen Michelson-Morley tidak berubah relatif satu sama lain di medan gravitasi bumi, tetapi dalam contoh yang telah kami jelaskan, memang berubah. Inilah perbedaan utama antara eksperimen ini. Logika dasar yang dijelaskan secara meyakinkan dikonfirmasi oleh pengalaman Sagnac. Hasil eksperimennya bertentangan dengan pembacaan interferometer Michelson-Morley, dan para relativis diam dan dengan keras kepala mengabaikan fakta ini, dengan jelas menunjukkan bahwa mereka tidak tertarik pada kebenaran ilmiah.

Kami telah memberikan bukti yang cukup kuat tentang kekeliruan teori relativitas Einstein, sehingga pertanyaan tanpa sadar muncul: bagaimana kita sekarang dapat memahami fakta bahwa teori relativitas A. Einstein terletak di dasar, menurut relativis, dari semua pencapaian fisika di abad ke-20? Sangat sederhana! Semua pencapaian ini adalah hasil dari upaya terutama fisikawan eksperimental yang melakukan eksperimen bukan untuk menguji teori fisika, tetapi untuk mendapatkan hasil yang dapat digunakan untuk tujuan militer atau dalam persaingan ketika menaklukkan pasar untuk produk mereka.

Para ahli teori, tentu saja, mencoba mencari penjelasan untuk pencapaian ini, entah bagaimana membenarkannya, tetapi penjelasan ini ternyata hanya perkiraan dan dangkal. Hambatan utama dalam menjelaskan dasar-dasar materi dan alam semesta yang dalam adalah stereotip pemikiran yang dibentuk oleh teori-teori Einstein yang salah, dan kegigihan para pendukungnya dalam mempertahankan teori-teori ini dari kritik.

12.5. Bagaimana planet-planet tata surya lahir?

Mari kita menganalisis hanya hipotesis tentang pembentukan planet-planet tata surya, yang menurutnya mereka terbentuk dari bintang yang terbang di dekat Matahari, yang menangkapnya dengan medan gravitasinya (Gbr. 228, a).

Beras. 228. a) – diagram pergerakan planet-planet mengelilingi Matahari; skema

masuknya bintang A oleh gaya gravitasi Matahari (C)

menjadi gerak orbital

Hipotesis ini memungkinkan kita menemukan jawaban atas sebagian besar pertanyaan utama terkait kelahiran planet.

Mari kita mulai analisis proses lahirnya planet-planet Tata Surya dengan rumusan pertanyaan-pertanyaan pokok, yang jawaban-jawabannya harus mengikuti dari analisis ini.

1. Mengapa orbit semua planet hampir berbentuk lingkaran?

2. Mengapa orbit semua planet hampir pada bidang yang sama?

3. Mengapa semua planet berputar mengelilingi Matahari dengan arah yang sama?

4. Mengapa arah rotasi planet (kecuali Uranus) di sekitar sumbunya bertepatan dengan arah rotasinya mengelilingi Matahari?

5. Mengapa bidang orbit kebanyakan satelit planet dekat dengan bidang ekuatornya?

6. Mengapa orbit sebagian besar satelit hampir melingkar?

7. Mengapa sebagian besar satelit dan cincin Saturnus berputar mengelilingi planetnya dengan arah yang sama dengan planet mengelilingi Matahari?

8. Mengapa ada gradien kepadatan planet?

9. Apakah mungkin untuk mengasumsikan bahwa keteraturan perubahan kerapatan planet-planet, saat menjauh dari Matahari, serupa dengan perubahan kerapatan Matahari yang ada, mulai dari intinya hingga ke permukaannya?

10. Mengapa, ketika planet-planet menjauh dari Matahari, kerapatannya pertama-tama berkurang dan kemudian sedikit meningkat?

Kami telah menunjukkan bahwa pembentukan partikel dasar dasar: foton, elektron, proton, dan neutron dikendalikan oleh hukum kekekalan momentum sudut (momentum), model matematikanya adalah konstanta Planck (219). Kami telah menyebut hukum ini sebagai hukum utama yang mengatur pembentukan dunia material. Dari sini dapat disimpulkan bahwa hukum yang sama seharusnya mengendalikan proses kelahiran planet-planet tata surya. Sekarang kita akan diyakinkan tentang kemungkinan besar hubungan hipotesis ini dengan kenyataan.

Karena planet-planet tidak memiliki gerakan bujursangkar, tetapi berputar relatif terhadap Matahari dan relatif terhadap sumbunya, untuk menggambarkan rotasi ini kita akan menggunakan model matematika dari hukum kekekalan momentum sudut.

Sekarang kita merumuskan hipotesis. Planet-planet tata surya terbentuk dari bintang yang terbang melewati Matahari dan ditangkap oleh medan gravitasinya (Gbr. 228, b, posisi: 1, 2, 3, 4, 5…). Ketika sebuah bintang berada jauh dari Matahari, maka, ketika bergerak di ruang angkasa, ia hanya berotasi pada porosnya yang sejajar (kebanyakan) dengan sumbu rotasi Matahari. Sangat wajar bahwa bintang memiliki momentum sudutnya sendiri, yang besarnya tidak kita ketahui. Namun, kita tahu bahwa tidak adanya gaya eksternal membuat momen ini konstan. Saat kami mendekati Matahari, gaya gravitasi Matahari mulai bekerja pada bintang.

Misalkan bintang ini terbang melewati Matahari pada jarak yang sama dengan jarak dari Matahari ke planet pertama Merkurius. Sangat wajar jika gaya gravitasi Matahari (Gbr. 228, b, posisi: 2, 3, 4 …) melibatkan bintang ini dalam gerakan melingkar mengelilingi Matahari. Asumsi selanjutnya adalah bahwa arah rotasi bintang di sekitar porosnya bertepatan dengan arah rotasi bintang di sekitar Matahari. Akibatnya, momentum sudut rotasi mengelilingi Matahari ditambahkan ke momentum sudut rotasi bintang terhadap porosnya.

Karena bintang berada dalam keadaan plasma, seperti Matahari, hanya lebih kecil dari Matahari dalam massa dan ukuran, ia dapat tetap mengorbit hanya jika gaya inersia sentrifugal dan gaya gravitasi Matahari sama (Gbr. 228, b , posisi 5). Jika kesetaraan ini tidak ada, maka hanya bagian dari plasma bintang yang terikat kuat (Gbr. 228, posisi 6), yang memastikan kesetaraan antara gaya inersia sentrifugal dan gaya gravitasi Matahari, yang dapat mempertahankan bentukan pertama. orbit. Bagian yang tersisa dari plasma bintang mulai menjauh dari Matahari di bawah aksi gaya sentrifugal inersia yang lebih besar (Gbr. 228, posisi 7). Dalam proses menjauh dari Matahari, bagian berikutnya dari struktur yang stabil mulai terbentuk dari bagian bintang yang surut, di mana gaya gravitasi Matahari kembali terpisah dari plasma bintang dan membentuk planet kedua – Venus. Urutan peristiwa yang dijelaskan membentuk planet-planet di sekitar Matahari.

Sekarang kita perlu membuktikan keandalan skenario hipotetis yang dijelaskan untuk kelahiran tata surya. Untuk melakukan ini, kami akan mengumpulkan informasi tentang keadaan planet-planet tata surya saat ini. Dalam informasi ini, perlu untuk memasukkan massa semua planet dan satelit utama mereka, kepadatan semua planet, jari-jarinya, serta jari-jari orbit, kecepatan orbit, dan kecepatan sudut rotasi planet sekitar. kapak mereka. Informasi ini akan memungkinkan kita untuk menemukan momentum sudut orbit bintang pada saat ia mulai berputar mengelilingi Matahari. Sebuah bintang bergerak menjauh dari Matahari karena fakta bahwa gaya sentrifugal inersia lebih besar dari gaya gravitasi Matahari akan meninggalkan massa plasma dalam orbit planet-planet yang ada seperti sekarang dalam keadaan padat bersama-sama dengan mereka. satelit.

Sangat wajar bahwa momentum sudut total semua planet modern akan sama dengan momentum sudut bintang pada saat awal gerakan orbitnya mengelilingi Matahari (Gbr. 228, b, posisi 5).

Jadi, mari kita berikan informasi dasar tentang Matahari dan planet-planetnya. Matahari memiliki massa
. Jari-jarinya adalah , dan kerapatannya
. Kecepatan sudut rotasi Matahari terhadap porosnya adalah
. Diketahui bahwa jumlah massa semua planet dan satelitnya hampir 1000 kali lebih kecil dari massa Matahari. Di bawah, dalam tabel. 61 menunjukkan massa planet-planet tata surya dan kepadatannya.

Tabel 61. Massa planet dan satelitnya, dan kerapatan planet

planet Massa, , kg kepadatan,
1. Merkuri
2. Venus
3. Bumi
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturnus
7. Uranus
8. Neptunus
9. Pluto
Total

Kami mengambil informasi dasar tentang parameter planet di Internet: Astronomi + Astronomi untuk amatir + Tata surya + nama planet + planet dalam jumlah. Ternyata penyusun informasi latar belakang ini membuat sejumlah kesalahan. Misalnya, menurut data mereka, jari-jari orbit Jupiter dan Saturnus adalah sama, sedangkan jari-jari orbit Neptunus, yang dinyatakan dalam satuan astronomi, berbeda dengan nilainya, yang dinyatakan dalam kilometer. Tampaknya bagi kami bahwa hipotesis yang diterbitkan akan menarik bagi para astronom profesional, dan mereka, dengan informasi yang lebih akurat, akan menyempurnakan hasil perhitungan kami.

Mari kita perhatikan urutan perubahan kepadatan planet. Mereka yang lebih dekat ke Matahari memiliki kerapatan yang lebih besar. Saat planet-planet menjauh dari Matahari, kerapatannya pertama-tama berkurang, dan kemudian tumbuh lagi. Saturnus memiliki kepadatan terkecil, dan Bumi memiliki kepadatan terbesar. Mengejutkan bahwa Matahari, berada dalam keadaan plasma, memiliki kerapatan (
) lebih besar dari Yupiter, Saturnus dan Uranus, yang dalam keadaan padat.

Diyakini bahwa Saturnus terutama terdiri dari hidrogen padat dan helium. Dalam komposisi Neptunus dan Pluto, selain hidrogen dan helium, ada unsur kimia lainnya.

Jika kita berasumsi bahwa semua planet terbentuk dari bintang, maka ia harus memiliki gradien kerapatan yang kira-kira sama dengan yang terbentuk pada planet-planet yang terbentuk secara berurutan. Inti sebuah bintang terdiri dari unsur-unsur kimia yang lebih berat yang lahir dalam perjalanan hidup dan evolusinya dan turun ke pusat oleh gaya gravitasinya. Fakta bahwa Saturnus, yang memiliki kepadatan terendah, sebagian besar terdiri dari hidrogen, memicu asumsi bahwa hidrogen, sebagai sumber utama reaksi termonuklir, menempati wilayah tengah bintang, di mana ledakan termonuklir terjadi. Sebagian besar unsur kimia berat yang lahir dalam hal ini didorong oleh gaya gravitasi bintang ke intinya, dan sebagian kecil dikeluarkan oleh ledakan menuju permukaan bintang.

Gambaran tersebut juga memancing kita untuk berasumsi bahwa Matahari modern juga memiliki gradien densitas dengan urutan yang dimiliki gradien densitas urutan planet (Tabel 40). Dari sini dapat disimpulkan bahwa reaksi termonuklir terjadi kira-kira di wilayah bola tengah Matahari, dan tonjolan di permukaannya adalah konsekuensi dari ledakan ini.

Jika hipotesis yang dijelaskan tentang perubahan kerapatan bintang dalam keadaan plasma mendekati kenyataan, maka perbedaan antara gaya sentrifugal dan gaya gravitasi Matahari, yang bekerja pada bintang yang lewat, seharusnya tertunda, pertama-tama. semua, bagian plasma yang memiliki kepadatan tertinggi, dan berarti ikatan terkuat antara molekul unsur kimia. Bagian plasma yang lebih ringan, dengan ikatan yang lebih kecil antara molekul-molekul unsur kimia, harus dihilangkan dari Matahari oleh gaya inersia sentrifugal, yang lebih besar daripada gaya gravitasi Matahari. Kemungkinan skenario seperti itu dikonfirmasi oleh pasang surut di lautan Bumi, yang dibentuk oleh gaya gravitasi Bulan, yang setara dengan gaya inersia.

Tentu saja, air bukan plasma, tetapi fluiditasnya cukup untuk menanggapi perubahan besarnya gaya gravitasi Bulan dengan perubahan jarak antara permukaan laut dan Bulan hanya sebesar 3,3%.

Jari-jari planet dan jari-jari orbitnya, serta kecepatan sudut rotasi planet-planet relatif terhadap sumbunya dan relatif terhadap Matahari, dan kecepatan orbit planet-planet. Mereka disajikan dalam tabel 62, 63.

Tabel 62

planet Jari-jari planet, , m Jari-jari orbit, , m
1. Merkuri
2. Venus
3. Bumi
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturnus
7. Uranus
8. Neptunus
9. Pluto

Gaya sentrifugal orbital inersia dan gaya gravitasi Matahari, yang bekerja pada planet modern, disajikan pada Tabel. 64. Kesetaraan mereka adalah bukti stabilitas orbit (Tabel 64).

Tabel 64

planet Kecepatan sudut sendiri, , rad/s Kecepatan sudut orbital, , rad/s Kecepatan orbit, , m/s
1. Merkuri
2. Venus
3. Bumi
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturnus
7. Uranus
8. Neptunus
9. Pluto

Sangat wajar bahwa hanya sebagian plasmanya yang tersisa di orbit pertama, tempat bintang mulai terbentuk, yang datang dari luar angkasa ke Matahari, yang memastikan kesetaraan antara gaya gravitasi Matahari dan gaya sentrifugal inersia (Tabel 65). Jelas juga bahwa pemisahan plasma bintang seperti itu dimulai pada awal rotasi relatif terhadap Matahari, sehingga kecepatan orbit plasma yang tersisa di orbit pertama dapat berkurang.

Tabel 65

planet modern

planet
1. Merkuri
2. Venus
3. Bumi
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturnus
7. Uranus
8. Neptunus
9. Pluto

Juga wajar bahwa gaya gravitasi dari bagian plasma yang tetap berada di orbit pertama membentuk formasi bola darinya, mirip dengan bentuk planet Merkurius modern (Gbr. 228, b, posisi 6).

Dengan demikian, formasi bola dengan kepadatan yang cukup tinggi tetap berada di orbit pertama, dan bagian plasma bintang yang tersisa menjauh dari Matahari oleh gaya sentrifugal inersia. Akibatnya, dari surutnya plasma, gaya gravitasi membentuk bagian kedua plasma dengan massa yang menjamin kesetaraan antara gaya gravitasi Matahari dan gaya inersia. Dari bagian ini, planet kedua, Venus, terbentuk, dan plasma yang tersisa dari bintang sebelumnya terus menjauh dari Matahari. Kemudian planet kita terbentuk darinya, dan objek lain terpisah dari bagian sisa bintang yang menyusut, yang sekarang kita sebut Bulan. Dengan demikian, bagian-bagian dengan kepadatan yang lebih tinggi secara bertahap muncul dari plasma bintang sebelumnya.

Saatnya tiba ketika bagian dari bola dengan jumlah hidrogen maksimum, yang menyediakan reaksi termonuklir bintang, dipisahkan, dan Jupiter terbentuk terlebih dahulu, dan kemudian Saturnus.

Plasma yang tersisa memiliki lebih sedikit hidrogen dan lebih banyak unsur kimia yang lebih berat, yang dilemparkan oleh ledakan nuklir di permukaan bintang selama aktivitas normalnya. Akibatnya, kepadatan planet terluar meningkat.

Tentu saja, proses pemisahan setiap bagian dari plasma bintang sangat rumit. Ada gaya ikat antara molekul unsur kimia dan gugusnya, gaya internal gravitasi bintang, gaya sentrifugal inersia rotasi bintang terhadap sumbunya, gaya kelembaman sentrifugal orbital dan gaya gravitasi bintang. matahari. Namun, keadaan plasma materi bintang mengarah pada fakta bahwa gaya gravitasi Matahari menahan di orbit, pertama-tama, bagian yang memiliki kepadatan tertinggi, karena gaya yang menyatukan bagian ini lebih besar dari gaya yang bekerja di lapisan bintang yang kurang padat. Di bagian bintang yang surut, gaya gravitasi akan kembali membentuk inti dari unsur-unsur kimia yang lebih dekat ke pusatnya.

Dari skema pembentukan planet yang dijelaskan, kami segera mendapatkan jawaban atas pertanyaan tentang alasan pergerakan mereka dalam satu bidang dan kebetulan rotasi mereka (tidak termasuk Uranus) relatif terhadap sumbunya dan relatif terhadap Matahari dengan arah rotasi matahari relatif terhadap porosnya.

Sangat wajar bahwa pembentukan satelit planet adalah konsekuensi dari keadaan plasma bagian-bagian bintang yang menjauh dari Matahari. Beberapa bagian ini terpisah dari bagian plasma bintang itu, yang, setelah memisahkan sebagian dari dirinya sendiri untuk pembentukan sebuah planet, menjauh dari Matahari, kehilangan lebih banyak plasmanya. Fakta bahwa kepadatan Bulan kurang dari kepadatan Bumi menegaskan asumsi ini.

Adapun rotasi terbalik Uranus relatif terhadap porosnya, mungkin ada beberapa alasan untuk ini dan mereka harus dianalisis.

Jadi, proses pembentukan planet yang dijelaskan dimungkinkan jika sebagian plasma bintang datang ke setiap orbit, yang gaya sentrifugalnya akan lebih besar daripada gaya gravitasi Matahari. Bagaimana cara memeriksanya?

Kami telah mencatat peran hukum kekekalan momentum sudut. Pertama-tama, massa total semua planet dan satelitnya harus sama dengan massa bintang tempat mereka terbentuk. Selanjutnya, nilai total momen kinetik semua planet yang ada dan satelitnya harus sama dengan momen kinetik bintang pada saat awal rotasi relatif terhadap Matahari (Gbr. 228, b, posisi 5). Kedua besaran ini mudah dihitung. Hasil perhitungan tersebut disajikan pada tabel 65-66. Tinggal kita memberikan penjelasan tentang metode perhitungan ini.

Tabel 65

planet Lemparan sendiri. momen, Lemparan orbit. momen,
1. Merkuri
2. Venus
3. Bumi
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturnus
7. Uranus
8. Neptunus
9. Pluto

Informasi yang disajikan dalam tabel. 40, diperoleh dari data referensi planet-planet tata surya. Nilai kecepatan sudut rotasi planet-planet di sekitar sumbunya sendiri dan mengelilingi Matahari (Tabel 63), yang diperlukan untuk menghitung momen kinetik rotasi planet-planet relatif terhadap sumbunya dan relatif terhadap Matahari, diambil dari Internet.

Tabel 66

planet Lemparan orbit. momen,
Lemparan umum. momen,
1. Merkuri
2. Venus
3. Bumi
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturnus
7. Uranus
8. Neptunus
9. Pluto
Total

Mari kita perhatikan fakta bahwa planet-planet memiliki bentuk yang mendekati bola, oleh karena itu momen inersia mereka terhadap sumbu rotasi ditentukan oleh rumus
. Informasi penting berikut (Tabel 65): momentum sudut orbit semua planet beberapa kali lipat lebih besar daripada momentum sudut rotasinya relatif terhadap sumbunya. Akibatnya, untuk perhitungan perkiraan, cukup untuk mengambil momentum sudut total semua planet sama dengan nilai orbitnya.

Eksperimen Michelson-Morley
pada dasarnya bertujuan untuk mengkonfirmasi (atau menyangkal) keberadaan eter dunia dengan mengungkapkan “angin halus” (atau fakta ketidakhadirannya).

Albert Abraham MICELSON 1852-1931

Fisikawan Amerika asal Jerman, yang dikenal karena penemuan interferometer Michelson dinamai menurut namanya dan untuk pengukuran presisi kecepatan cahaya. Pada tahun 1887, Michelson, dengan E. W. Morley, melakukan percobaan yang dikenal sebagai percobaan Michelson-Morley. Pemenang Hadiah Nobel dalam Fisika pada tahun 1907 “untuk penciptaan instrumen optik yang tepat dan studi spektroskopi dan metrologi yang dilakukan dengan bantuan mereka.”

Edward Williams Morley
1839

1923

)
– Fisikawan Amerika.

Yang paling terkenal adalah karyanya di bidang interferometri, yang dilakukan bersama Michelson. Dalam kimia, pencapaian tertinggi Morley adalah perbandingan yang tepat dari massa atom unsur-unsur dengan massa atom hidrogen, di mana ilmuwan dianugerahi penghargaan dari beberapa masyarakat ilmiah.

ESENSI PENGALAMAN DALAM PERTIMBANGAN

Inti dari percobaan Michelson-Morley adalah untuk mendapatkan pola interferensi pada pengaturan eksperimental dan untuk mengungkapkan desinkronisasi sedikit pun dari dua sinar di bawah pengaruh “angin ether”. Dalam hal ini, keberadaan eter akan dibuktikan. Eter kemudian dipahami sebagai media yang mirip dengan materi yang terdistribusi secara volumetrik, di mana cahaya merambat seperti getaran suara.

Inti dari pengalaman adalah sebagai berikut. Seberkas cahaya monokromatik, melewati lensa konvergen, mengenai cermin tembus cahaya B, dimiringkan pada sudut 45 derajat, di mana ia dibagi menjadi dua sinar, salah satunya bergerak tegak lurus terhadap arah dugaan gerakan relatif perangkat ke eter, yang lain – sejajar dengan gerakan ini. Pada jarak yang sama L dari cermin tembus cahaya B, dua cermin datar dipasang – C dan D. Sinar cahaya, yang dipantulkan dari cermin ini, jatuh lagi pada cermin B, sebagian dipantulkan, sebagian menembusnya dan jatuh di layar (atau teleskop) E.

Jika interferometer dalam keadaan diam relatif terhadap eter, maka waktu yang dihabiskan oleh sinar cahaya pertama dan kedua dalam perjalanannya adalah sama, dan dua sinar koheren dalam fase yang sama memasuki detektor. Akibatnya, interferensi terjadi, dan seseorang dapat mengamati titik terang pusat dalam pola interferensi, yang sifatnya ditentukan oleh rasio bentuk muka gelombang dari kedua berkas. Jika interferometer bergerak relatif terhadap eter, maka waktu yang dihabiskan oleh sinar dalam perjalanannya ternyata berbeda. Pergeseran pola interferensi yang diharapkan harus 0,04 dari jarak antara pinggiran interferensi.

Dari kesulitan utama yang dihadapi terdiri dari membawa perangkat ke dalam rotasi tanpa menciptakan distorsi, yang lainnya adalah kepekaan ekstrim terhadap getaran.

Kesulitan pertama sepenuhnya dihilangkan dengan memasang peralatan di atas batu besar yang mengambang di air raksa; yang kedua diatasi dengan meningkatkan jalur cahaya karena refleksi berulang ke nilai hampir sepuluh kali lebih besar dari aslinya.

Lempengan batu yang memiliki luas sekitar 1,5 x 1,5 m dan tebal 0,3 m ini bertumpu pada pelampung kayu berbentuk cincin dengan diameter luar 1,5 m, diameter dalam 0,7 m, dan tebal 0,25 m. merkuri yang terkandung dalam baki besi setebal 1,5 cm dan dengan dimensi sedemikian rupa sehingga ada ruang kosong sekitar satu sentimeter di sekitar pelampung. Empat cermin ditempatkan di setiap sudut batu. Di dekat pusat batu itu ada pelat kaca sejajar bidang.

Pengamatan dilakukan sebagai berikut. Ada enam belas tanda yang berjarak sama di sekitar nampan besi tuang itu. Perangkat dibawa ke rotasi yang sangat lambat (satu putaran dalam enam menit), dan setelah beberapa menit, pada saat melewati salah satu tanda, persimpangan benang mikrometer diarahkan ke pinggiran interferensi paling terang. Rotasinya sangat lambat sehingga dapat dilakukan dengan mudah dan akurat. Pembacaan kepala sekrup mikrometer dicatat dan dorongan yang sangat ringan dan halus dilakukan untuk menjaga batu tetap bergerak. Saat melewati tanda berikutnya, prosedur diulangi, dan semua ini berlanjut hingga perangkat menyelesaikan enam putaran.

Pada pengamatan siang, rotasi dilakukan berlawanan arah jarum jam, pada pengamatan sore hari searah jarum jam. Hasil pengamatan disajikan secara grafis pada gambar. 5. Kurva 1 sesuai dengan pengamatan tengah hari, kurva 2 untuk pengamatan malam. Garis putus-putus menunjukkan seperdelapan dari bias teoretis. Dari gambar tersebut dapat disimpulkan bahwa jika ada perpindahan karena gerakan relatif Bumi dan luminiferous ether, jaraknya tidak boleh lebih besar dari 0,01 jarak antara pita, yang tidak sesuai dengan asumsi awal.

FITUR PENTING DARI EKSPERIMEN

Jadi, mengamati pemasangan mereka selama satu tahun, Michelson dan Morley tidak menemukan perubahan dalam pola interferensi: ketenangan yang sangat halus! Akibatnya: angin ethereal, dan, oleh karena itu, ether tidak ada. Dengan tidak adanya angin ethereal dan eter seperti itu, konflik yang tidak dapat diselesaikan antara mekanika klasik Newton (menyiratkan beberapa kerangka acuan absolut) dan persamaan Maxwell (yang menyatakan bahwa kecepatan cahaya memiliki nilai batas yang tidak bergantung pada pilihan kerangka referensi) menjadi jelas, yang pada akhirnya mengarah pada munculnya teori relativitas. Eksperimen Michelson-Morley akhirnya menunjukkan bahwa tidak ada “kerangka acuan absolut” di alam. Eksperimen Michelson-Morley menjadi konfirmasi fundamental dari teori relativitas khusus. Kesimpulan Michelson dan Morley tetap tak tergoyahkan bahkan setelah banyak pengulangan eksperimen yang dilakukan sejak akhir abad ke-19. hingga hari ini.

Pada tahun 1881, Michelson melakukan eksperimen terkenal, dengan bantuan yang ia harapkan untuk menemukan gerakan Bumi relatif terhadap eter (angin halus). Pada tahun 1887, Michelson mengulangi pengalamannya bersama dengan Morley pada instrumen yang lebih maju. Instalasi Michelson-Morley ditunjukkan pada gambar. 150.1. Basis bata menopang palung besi cor berbentuk lingkaran yang diisi dengan merkuri. Sebuah pelampung kayu mengapung di atas air raksa, berbentuk seperti bagian bawah donat yang dipotong memanjang. Sebuah lempengan batu persegi besar dipasang di pelampung ini. Perangkat semacam itu memungkinkan untuk memutar pelat dengan mulus di sekitar sumbu vertikal perangkat. Interferometer Michelson dipasang pada pelat (lihat Gambar 123.1), dimodifikasi sehingga kedua balok, sebelum kembali ke pelat tembus cahaya, beberapa kali lewat bolak-balik di sepanjang jalur yang bertepatan dengan diagonal pelat. Diagram jalur balok ditunjukkan pada gambar. 150.2. Sebutan pada gambar ini sesuai dengan penunjukan pada gambar. 123.1.

Percobaan didasarkan pada pertimbangan berikut. Mari kita asumsikan bahwa lengan interferometer (Gbr. 150.3) bertepatan dengan arah gerakan Bumi relatif terhadap eter. Maka waktu yang diperlukan balok untuk menempuh lintasan menuju cermin dan kembali akan berbeda dengan waktu yang diperlukan balok 2 untuk menempuh lintasan tersebut.

Akibatnya, meskipun panjang kedua lengan sama, balok 1 dan 2 akan memperoleh beberapa perbedaan lintasan. Jika perangkat diputar 90 °, lengan akan berubah tempat dan perbedaan jalur akan berubah tanda. Ini akan mengarah pada pergeseran pola interferensi, yang besarnya, seperti yang ditunjukkan oleh perhitungan Michelson, dapat dideteksi dengan baik.

Untuk menghitung pergeseran yang diharapkan dari pola interferensi, mari kita cari waktu perjalanan dari jalur yang sesuai oleh balok 1 dan 2. Biarkan kecepatan Bumi relatif terhadap eter sama dengan .

Jika eter tidak ditarik oleh Bumi dan kecepatan cahaya relatif terhadap eter sama dengan c (indeks bias udara praktis sama dengan satu), maka kecepatan cahaya relatif terhadap perangkat akan sama dengan c – v untuk arah dan c + v untuk arah. Oleh karena itu, waktu untuk balok 2 diberikan oleh

(kecepatan orbit bumi adalah 30 km/s, jadi

Sebelum melanjutkan ke perhitungan waktu, perhatikan contoh mekanika berikut. Misalkan sebuah perahu, yang mengembangkan kecepatan c relatif terhadap air, perlu menyeberangi sungai yang mengalir dengan kecepatan v dalam arah yang tegak lurus terhadap tepiannya (Gambar 150.4). Agar perahu dapat bergerak ke arah tertentu, kecepatan c relatif terhadap air harus diarahkan seperti yang ditunjukkan pada gambar. Oleh karena itu, kecepatan perahu relatif terhadap pantai akan sama dengan (seperti yang diasumsikan Michelson) kecepatan balok 1 relatif terhadap perangkat.

Oleh karena itu, waktu untuk balok 1 adalah

Mengganti nilai (150.1) dan (150.2) ke dalam ekspresi, kami memperoleh perbedaan antara jalur sinar 1 dan 2:

Ketika instrumen diputar 90°, perbedaan lintasan akan berubah tanda. Akibatnya, jumlah pinggiran di mana pola interferensi akan bergeser adalah:

Panjang lengan I (dengan memperhitungkan pemantulan ganda) adalah 11 m. Panjang gelombang cahaya dalam percobaan Michelson dan Morley adalah 0,59 m. Mengganti nilai-nilai ini ke dalam rumus (150.3) memberikan pita.

Perangkat memungkinkan untuk mendeteksi pergeseran urutan 0,01 pinggiran. Namun, tidak ada pergeseran pola interferensi yang ditemukan. Untuk mengesampingkan kemungkinan bahwa pada saat pengukuran bidang horizon akan tegak lurus terhadap vektor kecepatan orbit Bumi, percobaan diulangi pada waktu yang berbeda dalam sehari. Selanjutnya, percobaan dilakukan berkali-kali pada waktu yang berbeda dalam setahun (selama satu tahun vektor kecepatan orbit bumi berputar di ruang angkasa sebesar 360°) dan selalu memberikan hasil negatif. Angin halus tidak dapat dideteksi. Eter dunia tetap sulit dipahami.

Beberapa upaya telah dilakukan untuk menjelaskan hasil negatif dari eksperimen Michelson tanpa mengabaikan hipotesis eter dunia. Namun, semua upaya ini tidak berhasil. Penjelasan lengkap dan konsisten dari semua fakta eksperimental, termasuk hasil eksperimen Michelson, diberikan oleh Einstein pada tahun 1905. Einstein sampai pada kesimpulan bahwa eter dunia, yaitu media khusus yang dapat berfungsi sebagai kerangka acuan mutlak, tidak ada. Sesuai dengan ini, Einstein memperluas prinsip mekanika relativitas ke semua fenomena fisik tanpa kecuali. Selanjutnya, Einstein mendalilkan, sesuai dengan data eksperimen, bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah sama di semua kerangka acuan inersia dan tidak bergantung pada gerakan sumber cahaya dan penerima.

Prinsip relativitas dan prinsip keteguhan kecepatan cahaya membentuk dasar teori relativitas khusus yang diciptakan Einstein (lihat Bab VIII jilid 1).

Percobaan Michelson Dan Morley Bertujuan Membuktikan Bahwa

Sumber: https://ezoteriker.ru/id/v-opytah-maikelsona-morli-bylo-ustanovleno-chto-opyt-maikelsona–/

Baca :   Kuartil Bawah Dari Data Pada Tabel Tersebut Adalah

Check Also

Harga Beras 10 Kg Di Pasar

Harga Beras 10 Kg Di Pasar 4 menit Kamu pasti sudah sering sekali mendengar ungkapan, …