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 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.
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. Видео запис 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 у току 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 хипотеза, Лоренцова, је послужила Ајнштајну да одбаци идеју о постојању етра.

Коментари

Популарни чланци

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.



Узајамна индукција

Док је обављао експерименте који су довели до открића електромагнетне индукције, Мајкл Фарадеј би поставио два калема, један наспрам другог, и запазио је да калем са батеријомствара струју у другом калему при укључењу/искључењу батерије. Исто тако је постављао језгро начињено од гвожђа у оба калема и уочио је појачање ефекта. Видео запис приказује индуковање струје у калему с леве стране због промене флукса магнетног поља који потиче од десног калема:



Смер индуковане струје у десном калему је у складу са Ленцовим законом. Предуслов настанка индуковане струје је електромоторна сила: ε = - NΔΦ/Δt  Промена флукса је сразмерна промени јачине струје (Δί) у калему с леве стране: ΔΦ = MΔί при чему је M коефицијент узајамне индукције који зависи од облика и величине оба калема, као и од броја навојака и узајамног положаја. Подразумева се да десни калем индукује струју у другом калему, што није приказано у анимацији, али коефицијент самоиндукције калема с леве стране једнак је оном с десне ст…

Ленцово правило

Естонац немачког порекла Хајнрих Ленц, физичар и пустолов у млађим годинама, познат је по формулисању закона који пружа могућност да се одреди смер индуковане струје у проводнику.  У анимацији је дат приказ смера индуковане струје (зелена стрелица) и линија магнетног пољакалема (стрелице плаве боје):

Када се у калему увећава флукс магнетног поља које потиче од шипкастог магнета, у жицама настаје електрична струја таквог смера да се магнетно поље струје супротставља увећању флукса. Дакле, магнетно поље калема је оријентисано на начин да је северни пол окренут ка северном полу шипкастог магнета (обојен плавом бојом). Када се магнет удаљава од калема ствара се струја таквог смера да се магнетно поље струје опет супротставља промени, али овог пута умањењу флукса поља шипкастог магнета. Смер индуковане струје је исто тако у складу са законом о одржању енергије.

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: