Пређи на главни садржај

Експеримент Мајкелсона и Морлија

У XIX веку постојало је уверење да електромагнетне таласе преноси етар. Међутим, етар није опажен, али то није било препрека да се фама о постојању одржи веома дуго. Етар је поседовао крајње необичне особине и током времена својства су проширена, у складу са потребама физике. 
Крајем XIX века коначно се кренуло у подухват тражења доказа о постојању етра и његовом кретању (или мировању). Међу физичарима је владало уверење да је ова наука углавном открила све тајне природе, а остало је још пар ситница да се заокружи ова грандиозна творевина. Једна од тих ситница био је етар. Нико није сумњао да постоји.
Алберт Мајклсон се као дете преселио из Немачке у САД. Породица се настанила у рударској колонији, у Калифорнији, а његов отац је трговао бакалуком. Упркос сиромаштву успео је да стекне стипендију и упише Поморску академију. Десетак година касније постаје професор физике на једном универзитету и интересује се за проблем доказивања постојања етра. Успео је да убеди хемичара Едварда Морлија да му се придружи, а Александра Бела да финансира цео експеримент. Следи анимирани приказ експеримента.

Видео запис

Монохроматска светлост путује од извора до полупропусног огледала (постављеног укосо). Коси положај је неопходан да би се сноп светлости раздвојио на једнаке деле. Зраци потом путују ка непропусним огледалима. Анимација приказује очекиване путање сигнала у односу на два референтна система - на начин који проистиче из класичне механике:


Присутна разлика би морала да доводе до појаве промене у интерференционој слици светлости. Међутим, то се није догодило упркос многобројним извођењима експеримента.
Било је покушаја да се спаси хипотеза о постојању етра. Једна од њих је тврдила да Земља увлачи етар током кретања. Друга хипотеза је посебно интересантна и осмислили су је, независно један од другог, холандски физичар Лоренц и ирски „филозоф природе” Фицџералд. Они су сматрали да се дужине скраћују (контрахују) у правцу кретања Земље.

Ако се интерференција појављује у односу на етар, ко је требао да је региструје? 
Тумачење тока експеримента је упрошћено. Њих двојица су након једног мерења обртали целу апаратуру за 90⁰ и изнова вршили мерење. То су чинили да би уочили малу разлику у положајима интерференционих максимума. Експеримент су изводили током целе године, при различитим положајима Земље. 
Резултат њиховог експеримента је требао да буде исти у односу на било који инерцијални референтни систем. Земља током кратког времена, односно док траје једно мерење, представља инерцијални референтни систем. Дакле, и Земља и етар су инерцијални референтни системи, тако да се кретање Земље у односу на непокретни етар може заменити кретањем етра у односу на непокретну Земљу. Поређења ради, ако експеримент изводимо на броду који се креће сталном брзином и на мерење утиче ваздух, то би било исто као да мерење обављамо на броду који се не креће али тако да ветар дува брзином којом се кретао брод.
Неколико хипотеза је настало са циљем тумачења неочекиваног резултата. Из једне је проистицало да Земља увлачи етар током кретања, што значи да не постоји релативно кретање Земље и етра. Једна друга, Лоренцова хипотеза, је послужила Ајнштајну да одбаци идеју о постојању етра.

Популарни чланци

Референтни систем

Анимација приказује слободан пад лопте на броду који се креће. О тој појави је размишљао изопштени свештеник Ђордано Бруно. Наслутио је да путања лопте неће бити иста у односу на посматраче на броду и копну. Истакнути историчар развоја физике Милорад Млађеновић цитира један Брунов запис: „Замислимо два човека, једног на броду у покрету, а другог изван њега. Нека обојица имају руку у истој тачки ваздуха и нека са тог истог места истовремено сваки испусти по један камен. Камен првог, не скрећући са (вертикалне) линије пашће на одређено место, док ће камен другога бити померен уназад.” 
Ако се појава посматра у односу на обалу мора као референтни систем, путања поприма изглед хоризонталног хица. Опажајући исту појаву на броду, а то је приказано у другом делу анимације, путања је попут слободног пада. Разлика је присутна, јер се камера у другом делу анимације креће заједно са бродом те поседује брзину својствену броду, док је у првом делу анимације била непокретна у односу на брод:

Радерфордов модел атома

Ернест Радерфорд је говорио да је каријеру физичара започео када је одлучио да се мане копања кромпира. У улози професора често би се спетљао приликом извођења једначина и студентима је препуштао да доврше започето. Осим физике обожавао је још голф и аутомобиле.  Радерфорд је осмислио први озбиљан модел атома, који је био динамички, полазећи од експеримента са проласком алфа зрачења (језгра атома хелијума) кроз танак листић злата. Злато је користио због велике густине. Сумњао је у исправност Томсоновог статичког модела атома, у складу с којим је атом већим делом сачињен од позитивног наелектрисања, а негативно наелектрисане честице су усађене унутар атома - попут шљива у пудингу, и сматрао је да позитивно наелектрисање у атому заузима много мању запремину. Видео запис
Анимација приказује да је већина позитивно наелектрисаних алфа честица прошла кроз листић злата, са или без скретања, а мали број се одбио под великим углом након директног судара честица са језгром. Дакле, атом је у већем…

Електромагнетне осцилације

Најједноставнији приказ електромагнетних осцилација представља веза калема и кондензатора у струјном колу. Такво коло је присутно у многим електронским уређајима које употребљавамо.  Кондензатор је приказан у облику ваљка и у почетку је био напуњен. Позитиван знак је у складу са позицијом позитивне облоге кондензатора, а приказује и смер струје у колу. У калему настаје магнетно поље, али се постепено формира због присуства индуктивног електричног отпора. Након што се кондензатор испразни, струја самоиндукције пуни кондензатор - у складу са Ленцовим законом.



Томсонов модел атома

Џозефа Томсона историја физике помиње као истакнутог британског експерименталног физичара, упркос причи да је био прилично „смотан”. Иначе се бавио и баштованством. Охрабрен чињеницом да је њему приписано откриће електрона, осмелио се да јавности пружи приказ атома - познат под називом Томсонов модел. У савремено доба модел има једино историјску вредност, али је представљао добру полазну основу да Ернест Радерфорд изведе чувени експеримент са проласком алфа честица кроз танак листић злата.  У складу са моделом, атом сачињава сфера позитивног наелектрисања, у анимацији обојена у сиво, и зеленкасти електрони у њој који су осциловали попут линеарних хармонијских осцилатора. Модел се често назива „пудинг са шљивама”: пудинг је позитивно наелектрисани део атома, а шљиве су електрони. Томсон је сматрао да атом садржи преко 1 000 електрона. Видео запис Као мотив мог видео записа узет је увеличани приказ танког листића дебљине око 10 000 атома, кога сачињавају Томсонови атоми. На позитивно н…