P 10: MM: Auf der Suche nach dem Äther
1.5 Der Äther und das Michelson-Morley-Experiment, Teil 3
MM: Auf der Suche nach dem Äther
Michelson (später dann zusammen mit Morley) wollte untersuchen, ob es einen Äther gibt. Relativ zum Äther sollte Licht die Geschwindigkeit c haben. Wenn die Erde sich durch den Äther bewegt, dann gibt es einen Ätherwind mit der Geschwindigkeit v, der zu einer Erhöhung der Lichtgeschwinsdigkeit relativ zu uns führen sollte (c+v) , oder zu einer Erniedrigung (c-v). Das ist wie bei einem Flugzeug, das mit oder gegen den Wind fliegt.
Im nächsten Post werden wir das mal durchrechnen.
Jetzt aber wollen wir nur Michelsons Idee verstehen.
Michelson war klar, dass er keine absolute Ätherwindgeschwindigkeit messen kann. Dazu hätte er die Länge der Interferometerarme auf Bruchteile der Wellenlänge des Lichtes kennen müssen.
Also lagerte er das gesamte Interferometer in einem Trog aus Quecksilber.
Dadurch konnte er es drehen und dafür sorgen, dass der Einfluß des Ätherwindes auf die beiden senkrecht stehenden Interferometerarme unterschiedlich ist:
Zuerst drehte er das Interferometer so, dass der Arm L1 parallel zur Erdgeschwindigkeit um die Sonne zeigt (das sind immerhin 30 km/sec, also 0,01% der Lichtgeschwindigkeit).
Dann hat das Licht auf dem Weg zum Spiegel S1 Rückenwind und auf dem Rückweg Gegenwind.
Für den Arm L2 herrscht Seitenwind.
Wir werden im nächsten Post vorrechnen, dass die Flugzeit der Lichtwelle (wenn es denn einen Äther gäbe!!!) bei Seitenwind kürzer ist.
Das alles konnten Michelson und Morley nicht erkennen. Aber wenn sie jetzt das gesamte Interferometer im Quecksilber drehen, so dass Arm L1 jetzt Seitenwind und Arm L2 jetzt Gegen- und Rückenwind bekommt, dann vertauschen sich die Zeiten und das Interferenzmuster verschiebt sich.
Einfach genial! Dafür bekam Michelson 1907 als erster Amerikaner den Nobelpreis für Physik.
1881 hat Michelson in Potsdam mit Armlängen von 1,2 m einen ersten Versuch durchgeführt. 1887 hat er dann den versuch mit Morley in Cleveland wiederholt und durch Mehrfachreflexionen eine effektive Armlänge von 11 m erreicht.
Damit die Störungen minimiert wurden, musste während des Versuchs der Pferdekutschverkehr in Cleveland angehalten werden....
Ergebnis:
Erwartet wurde während der Drehung eine Streifenverschiebung von 0,4 Streifen. Die Messgenauigkeit betrug 0,01 Streifen.
Das Ergebnis: 0,00 +/- 0,01 Streifen....
Immer wieder wurde dieses Experiment durchgeführt...zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten, mit immer besserer Genauigkeit...der Ätherwind war einfach nicht nachzuweisen...
Nun ja, heute sind wir schlauer...
Eine sehr schöne Animation findet ihr hier:
Animation zum MM Experiment
MM: Auf der Suche nach dem Äther
Michelson (später dann zusammen mit Morley) wollte untersuchen, ob es einen Äther gibt. Relativ zum Äther sollte Licht die Geschwindigkeit c haben. Wenn die Erde sich durch den Äther bewegt, dann gibt es einen Ätherwind mit der Geschwindigkeit v, der zu einer Erhöhung der Lichtgeschwinsdigkeit relativ zu uns führen sollte (c+v) , oder zu einer Erniedrigung (c-v). Das ist wie bei einem Flugzeug, das mit oder gegen den Wind fliegt.
Im nächsten Post werden wir das mal durchrechnen.
Jetzt aber wollen wir nur Michelsons Idee verstehen.
Michelson war klar, dass er keine absolute Ätherwindgeschwindigkeit messen kann. Dazu hätte er die Länge der Interferometerarme auf Bruchteile der Wellenlänge des Lichtes kennen müssen.
Also lagerte er das gesamte Interferometer in einem Trog aus Quecksilber.
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| nach Lerchenfeld |
Dadurch konnte er es drehen und dafür sorgen, dass der Einfluß des Ätherwindes auf die beiden senkrecht stehenden Interferometerarme unterschiedlich ist:
Zuerst drehte er das Interferometer so, dass der Arm L1 parallel zur Erdgeschwindigkeit um die Sonne zeigt (das sind immerhin 30 km/sec, also 0,01% der Lichtgeschwindigkeit).
Dann hat das Licht auf dem Weg zum Spiegel S1 Rückenwind und auf dem Rückweg Gegenwind.
Für den Arm L2 herrscht Seitenwind.
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| L2 hat Seitenwind |
Wir werden im nächsten Post vorrechnen, dass die Flugzeit der Lichtwelle (wenn es denn einen Äther gäbe!!!) bei Seitenwind kürzer ist.
Das alles konnten Michelson und Morley nicht erkennen. Aber wenn sie jetzt das gesamte Interferometer im Quecksilber drehen, so dass Arm L1 jetzt Seitenwind und Arm L2 jetzt Gegen- und Rückenwind bekommt, dann vertauschen sich die Zeiten und das Interferenzmuster verschiebt sich.
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| Zur zeichnerischen Vereinfachung hab ich hier die Windrichtung gedreht.-...L1 hat jetzt Seitenwind |
Einfach genial! Dafür bekam Michelson 1907 als erster Amerikaner den Nobelpreis für Physik.
1881 hat Michelson in Potsdam mit Armlängen von 1,2 m einen ersten Versuch durchgeführt. 1887 hat er dann den versuch mit Morley in Cleveland wiederholt und durch Mehrfachreflexionen eine effektive Armlänge von 11 m erreicht.
Damit die Störungen minimiert wurden, musste während des Versuchs der Pferdekutschverkehr in Cleveland angehalten werden....
Ergebnis:
Erwartet wurde während der Drehung eine Streifenverschiebung von 0,4 Streifen. Die Messgenauigkeit betrug 0,01 Streifen.
Das Ergebnis: 0,00 +/- 0,01 Streifen....
Immer wieder wurde dieses Experiment durchgeführt...zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten, mit immer besserer Genauigkeit...der Ätherwind war einfach nicht nachzuweisen...
Nun ja, heute sind wir schlauer...
Eine sehr schöne Animation findet ihr hier:
Animation zum MM Experiment
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