Eksperyment Fizeau

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Szczególna teoria względności
Sr1.svg
Zasada względności
Prędkość światła w próżni
Transformacja Lorentza
Szkic aparatury do eksperymentu Fizeau z 1851

Eksperyment Fizeau – doświadczenie przeprowadzone przez Armanda Fizeau, w 1851 roku, w celu pomiaru względnej prędkości światła w poruszającej się wodzie. Fizeau użył specjalnej aparatury interferencyjnej do mierzenia wpływu ruchu ośrodka na prędkość światła[1][2].

Według akceptowanych wówczas teorii światło przemieszczające się przez ruchomy ośrodek jest przez niego unoszone, zatem prędkość światła w zewnętrznym układzie odniesienia byłaby sumą algebraiczną prędkości światła w ośrodku i prędkości ośrodka. Fizeau rzeczywiście zarejestrował efekt unoszenia, lecz jego wielkość była znacznie mniejsza niż zakładano. Jego wyniki zdawały się potwierdzać hipotezę częściowego wleczenia eteru Fresnela, odrzucaną przez większość fizyków. Minęło pół wieku, zanim wyniki eksperymentu zostały wyjaśnione przez szczególną teorię względności. Albert Einstein podkreślił potem wagę tego eksperymentu dla swojej teorii[3][4][5].

Doświadczenie doprowadziło do odkrycia, leżącej u podstaw szczególnej teorii względności, transformacji Lorentza. Jego efekty są prostą konsekwencją wzoru na relatywistyczne składanie prędkości.

Opis eksperymentu[edytuj | edytuj kod]

Schemat ideowy eksperymentu Fizeau

Promień światła ze źródła S′ jest odbijany przez dzielnik wiązki G i ustawiany w równoległą wiązkę przez soczewkę na końcu cylindra L. Po przejściu przez szczeliny O1 i O2 dwa promienie światła biegną przez rury A1 i A2, w których płynie woda zgodnie z kierunkami wskazanymi przez strzałki. Promienie odbijają się od lustra m w punkcie skupienia soczewki cylindra L′, zatem jeden z nich zawsze biegnie w tą samą stronę, co strumień wody, a drugi w przeciwną. Po przejściu w tę i z powrotem oba promienie łączą się w punkcie S, gdzie tworzą prążki interferencyjne, które można obserwować przez okular. Wzór interferencyjny pozwala ocenić różnicę prędkości światła w zależności od kierunku jego biegu (zgodnie z ruchem wody lub przeciwnie do niego).

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. H. Fizeau. Sur les hypothèses relatives à l’éther lumineux. „Comptes Rendus”. 33, s. 349–355, 1851.  Tłum. z ang. H. Fizeau. The Hypotheses Relating to the Luminous Aether, and an Experiment which Appears to Demonstrate that the Motion of Bodies Alters the Velocity with which Light Propagates itself in their Interior. „Philosophical Magazine”. 2, s. 568–573, 1851. 
  2. H. Fizeau. Sur les hypothèses relatives à l’éther lumineux. „Ann. de Chim. et de Phys.”. 57, s. 385–404, 1859.  Tłum. z ang. H. Fizeau. On the Effect of the Motion of a Body upon the Velocity with which it is traversed by Light. „Philosophical Magazine”. 19, s. 245–260, 1860. 
  3. A.I. Miller: Albert Einstein’s special theory of relativity. Emergence (1905) and early interpretation (1905–1911). Reading: Addison–Wesley, 1981. ISBN 0-201-04679-2.
  4. Janssen, Michel & Stachel, John, The Optics and Electrodynamics of Moving Bodies [w:] John Stachel (red.), Going Critical, Springer, 2010, ISBN 1-4020-1308-6.
  5. Thierry Lahaye, Pierre Labastie, Renaud Mathevet. Fizeau's "aether-drag" experiment in the undergraduate laboratory. „American Journal of Physics”. 80 (6), s. 497, 2012. DOI: 10.1119/1.3690117. arXiv:1201.0501. Bibcode2012AmJPh..80..497L.