Experimenty Rayleigh a Brace - Experiments of Rayleigh and Brace

Tyto experimenty Rayleigh a Brace (1902, 1904), byly zaměřeny ukázat, zda kontrakce délek vede k dvojlomu , nebo ne. Byly to některé z prvních optických experimentů, které měřily relativní pohyb Země a světelného éteru a byly dostatečně přesné, aby dokázaly detekovat velikosti druhého řádu až v / c. Výsledky byly negativní, což mělo velký význam pro vývoj Lorentzovy transformace a následně teorie relativity . Viz také Testy speciální relativity .

Pokusy

Abychom vysvětlili negativní výsledek Michelson – Morleyova experimentu , představili George FitzGerald (1889) a Hendrik Lorentz (1892) hypotézu kontrakce , podle které je tělo při svém pohybu stacionárním éterem stahováno .

Lord Rayleigh (1902) interpretoval tuto kontrakci jako mechanickou kompresi, která by měla vést k optické anizotropii materiálů, takže různé indexy lomu by způsobily dvojlom . Aby tento účinek změřil, nainstaloval na otočný stůl trubku o délce 76 cm. Trubice byla na svých koncích uzavřena sklem a byla naplněna hydrogensíranem uhličitým nebo vodou a kapalina byla mezi dvěma nicolovými hranoly . Prostřednictvím kapaliny bylo světlo (produkované elektrickou lampou a co je důležitější pomocí reflektoru ) posíláno sem a tam. Experiment byl dostatečně přesný, aby změřil retardace 1 / 6000 poloviční vlnové délky , tj . řádu 1,2 × 10 −10 . V závislosti na směru vzhledem k pohybu Země byla očekávaná retardace v důsledku dvojlomu řádově 10-8 , což bylo v přesnosti experimentu. Proto to byl, kromě experimentů Michelson – Morley a Trouton – Noble , jeden z mála experimentů, pomocí nichž bylo možné detekovat velikosti druhého řádu ve v / c. Výsledek však byl zcela negativní. Rayleigh opakoval experimenty s vrstvami skleněných desek (i když se sníženou přesností o faktor 100) a znovu získal negativní výsledek.

Tyto experimenty však kritizoval DeWitt Bristol Brace (1904). Tvrdil, že Rayleigh řádně nezohlednil důsledky kontrakce ( 0,5 × 10 −8 místo 10 −8 ) i indexu lomu, takže výsledky nebyly přesvědčivé. Proto Brace provedl experimenty s mnohem vyšší přesností. Použil zařízení o délce 4,13 m, šířce 15 cm a hloubce 27 cm, které bylo naplněno vodou a které bylo možné otáčet (podle experimentu) kolem svislé nebo vodorovné osy. Sluneční světlo bylo směrováno do vody soustavou čoček, zrcadel a reflexních hranolů a bylo 7krát odraženo tak, že prošlo 28,5 m. Tímto způsobem zpomalení řádu 7,8 × 10 −13 bylo pozorovatelných. Také Brace však získal negativní výsledek. Další experimentální instalace se sklem místo vody (přesnost: 4,5 × 10 −11 ), také nepřineslo žádné známky dvojlomu.

Brace1904.png

Absence dvojlomu byla Brace původně interpretována jako vyvrácení kontrakce délky. Ukázali však Lorentz (1904) a Joseph Larmor (1904), že když je zachována hypotéza kontrakce a je použita úplná Lorentzova transformace ( tj. Včetně časové transformace), lze negativní výsledek vysvětlit. Kromě toho, pokud je princip relativity považován od počátku za platný, jako je tomu v teorii speciální relativity Alberta Einsteina (1905), pak je výsledek zcela jasný, protože pozorovatel v jednotném translačním pohybu se může považovat za klidového a následně nezažije žádný účinek svého vlastního pohybu. Kontrakce délky není tedy měřitelným pozorovatelem měřitelná a musí být doplněna časovou dilatací pro nekomunující pozorovatele, což bylo následně potvrzeno také experimentem Trouton – Rankine (1908) a Kennedy – Thorndikeovým experimentem (1932).

Viz také

Primární zdroje

  1. ^ Lord Rayleigh (1902). „Způsobuje pohyb skrz éter dvojitý lom světla?“  . Filozofický časopis . 4 : 678–683. doi : 10,1080 / 14786440209462891 .
  2. ^ Brace, DeWitt Bristol (1904). "Při dvojím lomu ve hmotě pohybujícím se éterem"  . Filozofický časopis . 7 (40): 317–329. doi : 10,1080 / 14786440409463122 .
  3. ^ Lorentz, Hendrik Antoon (1904), „Elektromagnetické jevy v systému pohybujícím se jakoukoli rychlostí menší než je rychlost světla“  , Sborník Nizozemské královské akademie umění a věd , 6 : 809–831
  4. ^ Larmor, Joseph (1904). „O zjištěné nepřítomnosti účinků pohybu éterem ve vztahu k ústavě hmoty a o hypotéze Fitzgerald-Lorentz“ (PDF) . Filozofický časopis . 7 (42): 621–625. doi : 10,1080 / 14786440409463156 .

Sekundární zdroje

  1. ^ Laub, Jakob (1910). „Über die experimentellen Grundlagen des Relativitätsprinzips“. Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 7 : 405–463.
  2. ^ Whittaker, Edmund Taylor (1910). Historie teorií éteru a elektřiny (1. Ausgabe ed.). Dublin: Longman, Green and Co.