Kinematika
předchozí - Obsah - další
Úvodní pojmy - Mechanický princip - Galileiho transformace - Michelsonův pokus - Postuláty - Relativnost současnosti - Dilatace času - Podélný Dopplerův jev - Příčný Dopplerův jev - Hodiny v letadle - Mezony pí - Kontrakce délky - Transformace - Skládání rychlostí
Michelsonův pokus
Je jedním z nejznámějších pokusů vedoucích ke speciální teorii relativity. Zabývá se měřením rychlosti světla v různých směrech vzhledem k Zemi. V 19. století fyzikové předpokládali, že tato rychlost je v různých směrech různá, a snažili se toho využít k určení absolutního pohybu Země. (V té době se totiž předpokládala existence nějakého nosného prostředí pro optické vlnění, nazvaného světelný éter.)
Již v roce 1881 provedl americký fyzik A. A. Michelson (1852 - 1931) optický pokus, kterým chtěl zjistit absolutní pohyb Země vzhledem k éteru. Neměřil ovšem přímo rychlost světla, ale pouze dráhový rozdíl dvou světelných paprsků, které se pohybují po dvou stejných dráhách různě orientovaných vůči směru pohybu Země.
Princip zařízení ukazuje obrázek. Monofrekvenční světlo vyslané zdrojem S
dopadá na polopropustnou destičku D pod úhlem 45°.
Část světla se šíří dále a po odrazu od zrcátka Z1 se vrací nazpět
k destičce. Na ní se odrazí a dopadne na stínítko P. Druhá část světla se od destičky odrazí
kolmo k dopadajícímu paprsku a po odrazu od zrcadla Z2 a průchodu
polopropustnou destičkou také dopadá na stínítko P.
Oba světelné svazky jsou koherentní (tzn. mají stálý dráhový
rozdíl, neboť pocházejí ze stejného zdroje), a proto vytvářejí na stínítku interferenční
obrazec. Použitý přístroj proto nazýváme Michelsonovým interferometrem.
Pro jednoduchost předpokládáme, že rameno MZ1 je orientováno souhlasně s rychlostí v pohybu Země vzhledem k absolutní vztažné soustavě. Světlo se bude šířit vzhledem k Zemi po obou ramenech MZ1 a MZ2 různými rychlostmi, a tedy i doby, za které paprsky dopadnou na stínítko P, se budou lišit.
Druhý paprsek se bude po dráze MZ2 šířit v obou směrech stejnou
rychlostí
, kterou dostaneme vektorovým složením obou
rychlostí c a -v.
Danou dráhu 2l tedy urazí za dobu
Z výsledků vidíme, že paprsek pohybující se ve směru pohybu Země urazí danou dráhu za delší čas. Na stínítku tedy vzniká vlivem dráhového rozdílu interferenční obrazec v podobě soustředných kroužků. Při libovolném otočení celého zařízení by se měl tento obrazec změnit. To se však nikdy nestalo, ačkoliv Michelson se svým spolupracovníkem Morleyem tento pokus mnohokrát opakoval s ještě přesnějším zařízením. Stejný výsledek dostáváme i v současnosti při měřeních, která by zaregistrovala pohyb Země o rychlosti pouhých 5 m.s-1. (Skutečná oběžná rychlost Země okolo Slunce je 30 km.s-1.)
Příklady k lepšímu pochopení - Příklady k procvičení
Začátek stránky
předchozí - Obsah - další
Úvodní pojmy - Mechanický princip - Galileiho transformace - Michelsonův pokus - Postuláty - Relativnost současnosti - Dilatace času - Podélný Dopplerův jev - Příčný Dopplerův jev - Hodiny v letadle - Mezony pí - Kontrakce délky - Transformace - Skládání rychlostí
Speciální teorie relativity, Jaroslav Joch © 2000