А что такое лучик света? Эфир, магнит, гравитация, левитация

А что это значит. Это значит, что за этот момент времени, наше «плечо» вместе с Землёй сдвинулось относительно Эфира на 1мм + 100нм.

Можно на этом остановиться. Мы определили движение Земли, относительно Эфира.

Да это так, но это теоретическое предположение. Физика требует экспериментальных доказательств. У Майкельсона более сложная задача, ему надо реально увидеть этот результат.

Опыт Майкельсона

Идея измерения малых величин при помощи эффекта интерференции была известна. Луч от источника разделяется на два когерентных луча. И далее лучи, пройдя до преграды и отразившись, возвращаются в исходную точку и сравниваются своей длиной. Но на пути одного луча, там, где он поворачивает назад, был поставлен предмет, толщину которого необходимо было замереть. Поэтому длина этого луча будет чуть покороче. Придя в исходную точку, два луча, сравниваясь, (накладываясь, один на другой), дают интерференционную картинку – чередование белых и черных полос. Полосы, при этом сдвинулись. Просто. Но это был процесс измерения толщины неподвижного объекта.

Но процесс измерения движущегося объекта сложнее и менее эффективен Измерительный луч, направлен по ходу движения Земли, а опорный луч направлен поперёк движения Земли. Дойдя вперёд до своих преград, оба луча возвращаются в исходную точку и сравниваются своей длиной. Поперечный опорный луч тоже изменяется в длине, но меньше. Вот в этом и заключается идея сравнения – измерения.

Но главное отличие интерферометра Майкельсона в том, что сам прибор находится в пути – движении. (Предполагалось, что Земля движется, относительно Эфира). Обратный ход продольного луча идёт навстречу движущемуся плечу. Это обстоятельство и определило низкую эффективность эксперимента

Итак, как работает интерферометр Майкельсона. Выше по тексту, ход «вперёд» продольного луча мы уже разобрали. Движение луча и сдвиг «плеча» совпадают по направлению, Всё в порядке, происходит, увеличение длины пробега луча за счёт сдвига «плеча». Это и есть реальный сдвиг Земли, относительно Эфира!!!

Но при обратном ходе продольного луча, плечо идёт лучу навстречу. Происходит не сложение, а вычитание пути продольного луча. Этот вредный процесс, ведёт к снижению результата измерения. В этом и есть главное отличие процессов измерения стационарных и подвижных объектов. В этом и причина снижения «чувствительности-»

Это Майкельсон учитывал. Но лучшего способа практически решить поставленную задачу не было. Обратный ход луча в результате уменьшал, замеренный сдвиг прямого хода луча. В результате прибор становится менее «чувствителен». Но, все равно, в итоге продольный луч проходил туда и обратно чуть более длинный путь, чем поперечный. В общем, поставленная задача с трудом, но выполнялась.

Представим этот «вредный» обратный ход продольного луча. Луч движется обратно со скоростью света, при этом навстречу ему движется плечо со скоростью движения Земли (30 км/сек.). Происходит вместо сложения (длина пробега луча + длина пробега плеча) вычитание (длина пробега луча – длина пробега «плеча»). Фактически измерение сдвига Земли относительно Эфира уже выполнилось при движении луча «вперёд». Обратный ход луча это измерение, лишь занижал.

Изобразим обратный ход луча. Луч, дойдя до преграды – зеркальца, отразившись, возвращается, идёт назад. Навстречу ему сдвигается плечо.

Вот формула обратного хода (подобную формулу прямого хода луча мы вывели ранее)

А сейчас представим сумму длин лучей "вперёд" + "назад", по продольному плечу:

Итак, мы получили сумму, противоположно направленных отрезков лучей, продольного плеча. Снова заметим, что отрезок луча "назад" вносит ошибку измерения, занижает результат.

Поперечный луч. Параметры поперечного луча представлены, как стороны прямоугольного треугольника.

Поперечный луч направлен перпендикулярно продольному плечу. Но следует учесть, что сам луч не идеален, пучок имеет толщину и расхождение. Поэтому реально луч проходит

по гипотенузе треугольника.

А вот схема поперечного и продольного луча. Поперечный луч направлен перпендикулярно продольному лучу. Но следует учесть, что пучок света имеет ширину и расхождение. Поэтому луч проходит по гипотенузам треугольников.

Лучи продольный и поперечный раздваиваются в точке ( * ).

Далее лучи, дойдя до своих зеркал отражаясь, идут в объектив зрительной трубы ( + ).

Вот формула длины поперечного луча от источника до зеркальца и обратно.

(Подобный вывод формулы изложен в школьных учебниках)

Итак, получены формулы продольного и поперечного лучей. По нашим предположениям (Если Земля движется навстречу неподвижному Эфиру), продольный луч должен быть чуть, чуть длиннее. Интерферометр это покажет, сдвинув на экране свои чёрточки. А можно всё это увидеть и по формулам, сравнив арифметически их по длине

Разницу их длин можно определить и из соотношения поперечной и продольной формулы.

И вот, что получилось: Итак, получена формула опыта Майкельсона, позднее ошибочно, получившая название "множитель Лоренца".

Это формула опыта Майкельсона.

С – скорость света, – постоянная величина;

V – cкорость движущегося тела (Земли) по отношению к скорости Эфира.

При этом арифметическая величина формулы всегда меньше единицы.

Итак, Физический смысл этой формулы, это отношение длины поперечного и продольного луча интерферометра Майкельсона, во сколько поперечный луч короче продольного. Это в случае, если V не равно нулю, (то есть Земля движется), относительно Эфира.

Если Земля не движется, относительно Эфира (так и показал опыт), то V в этой формуле надо считать, равной нулю. Соответственно, и результат формулы равен единице, (то есть длина продольного и поперечного луча равны). Но главное это не формула, а опыт. Формула Майкельсона, – символическая формула. Практический расчёт по ней делать нельзя. Физический смысл формулы, это всего, лишь отношение двух величин (поперечного и продольного лучей). Расчёт предполагаемого сдвига земли, относительно Эфира (луча света), возможно выполнить реальной формулой представленной выше по тексту:

Однако, для примера сделаем такой же расчёт и по формуле Майкельсона.

Сдвиг плеча по этой формуле Майкельсона меньше, чем по реальной формуле в 250000 раз. (Расчет приведён выше по тексту). Результат опыта Майкельсона занижен, так как обратный ход луча "работает на вычитание". Формула Майкельсона, специально составлена для опыта, чтобы определить неравенство продольного и поперечного лучей. Это должно было определить лишь существование Эфира. Лоренц, несомненно, это понимал, однако, лучшего способа практически выполнить измерение не было. Но точность интерферометра позволяла и при такой ошибке, выявить реальную разницу лучей.

Позднее эту формулу Лоренц использовал для утверждения своей электронной теории. Понимал ли он физический смысл формулы.

Подсчитали, прослезились

Итак, Майкельсон выполнил опыт по определению движения Земли, относительно Эфира. Но произошло невероятное, – лучи поперечный и продольный оказались одинаковой длины. Это, значит, не было сдвига плеч интерферометра (Земли) относительно пространства Эфира. А, значит, Эфира нет? Нет, не значит. Эфир есть, но он увлекается Землёй, какой то слой движется вместе с ней? Иначе как распространяется волна света.

Весёлые и умные и смелые ребята в этом уверены.

Вот такие загадки с грядки возникли перед физиками девятнадцатого века..

Но как экспериментально доказать, что Эфир есть и движется – увлекается Землёй. Очень просто, поставив интерферометр на колёса, разогнать, вызвав Эфирный ветер и сделать замер. Но скорость транспорта, 30 километров в секунду на котором должен катиться интерферометр это не реально. Но представим, что у нас есть интерферометр, в котором исключён вредный обратный ход луча. Чувствительность его повысилась в 100000 раз. Значит, скорость движения интерферометра навстречу Эфирному ветру мы можем понизить, ну хотя бы в1000 раз. Это скорость 30 метров в секунду, – скорость автомобиля, реально. Значит, надо создать такой интерферометр.

Но тогда это было нереально, трудности превышают возможности.

Или забраться на высокую-высокую гору, там выполнить замер. Вероятно, там есть ветер Эфира. Это был реальный, но трудный и длительный путь к истине. Но был и короткий теоретический путь творческой фантазии, не использующий опыт.

Парадокс двойных звёзд

Итак, к началу двадцатого столетия Эфир был под сомнением, да добавилась ещё одна загадка с грядки. На ясном небе физической науки произошло "невероятное".

Астрономы, наблюдая движение двойных звёзд, обнаружили удивительное несоответствие, законам Галилея и Ньютона и простой человеческой логике. Оказалось, что лучи света, идущие от удаляющейся звезды и другой её напарницы – приближающейся звезды, имеют относительно Земли, одинаковую скорость. То есть скорость света не складывается и не вычитается со скоростью движения своего источника – Звезды. То был парадокс двойных звёзд.

Двойные звёзды это две звезды, вращающиеся относительно общего центра масс.

Впрочем, этот парадокс нельзя было считать нарушением законов Галилея и механики Ньютона. Ведь они описали поступательное движение тел, обладающих массой и инерцией.

А свет это всего, лишь электромагнитная волна – колебание какого-то поля.

Но всё равно физикам предстояло разобраться с этими загадками природы. А время не стоит на месте, стремительно уходил в историю девятнадцатый век.

И ещё одна загадка с грядки