麦克尔逊-莫雷实验

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迈克尔逊莫雷实验英语版

迈克尔逊莫雷实验英语版摘要：I.实验背景与目的A.迈克尔逊莫雷实验的起源B.实验的目的：验证以太是否存在II.实验装置与过程A.迈克尔逊干涉仪的构成B.实验的具体操作过程III.实验结果与分析A.实验观察到的干涉条纹B.对实验结果的解读：以太风的否定IV.实验的意义与影响A.实验对科学界的冲击B.引发的科学讨论与探索正文：迈克尔逊莫雷实验（Michelson-Morley Experiment）是一个著名的物理实验，它旨在验证以太是否存在。

以太是当时科学界认为存在的一种物质，它是一种无所不在的绝对静止的介质。

迈克尔逊莫雷实验通过测量光在以太中传播的速度，来验证以太的存在。

实验的起源可以追溯到19 世纪末，当时迈克尔逊和莫雷分别独立地提出了利用干涉现象测量光在以太中传播速度的想法。

他们认为，如果以太存在，那么光在以太中的速度应该与在真空中不同。

因此，通过测量光在以太中的速度，就可以验证以太的存在。

实验装置主要由迈克尔逊干涉仪组成。

干涉仪由一个光源、两个镜子和一个观察屏组成。

光线从光源发出，经过第一个镜子反射后，再经过第二个镜子反射，最后到达观察屏。

在观察屏上，会观察到一系列明暗相间的干涉条纹。

这些干涉条纹的形成，依赖于光线的传播速度和干涉仪的长度。

实验的具体操作过程是这样的：首先，将干涉仪调整为最短干涉条纹，此时干涉条纹之间的距离最小。

然后，通过旋转第一个镜子，使光线在干涉仪中来回传播的次数增加，从而增加干涉条纹之间的距离。

这样做的目的是为了提高实验的灵敏度，以便更准确地测量光在以太中的速度。

实验结果表明，无论干涉仪的长度如何调整，干涉条纹之间的距离始终保持不变。

这个结果让科学家们非常惊讶，因为它表明光在以太中的速度并没有发生变化。

这个结果也意味着以太并不存在，因为如果以太存在，那么光在以太中的速度应该与在真空中不同。

迈克尔逊莫雷实验的结果对科学界产生了巨大的冲击。

这个实验结果不仅否定了以太的存在，而且引发了科学界对光速恒定的讨论和探索。

迈克尔逊-莫雷实验

迈克尔逊-莫雷实验一、经典时空观存在绝对静止的参照系是经典时空观的核心。

人们在原始状态下，总从自我的感觉出发认识世界。

并总以自我为中心，来处理一切事物。

从这点上说，哥白尼的贡献是相当伟大的。

他启示了人们要站在公正的角度看问题。

“以太”(ether)一词来自古希腊亚里士多德，他以为，人们用纯粹思维可以找出制约宇宙的定律，不必要用观测去检验它。

他把地上物质与天上物质人为划开，认为天上是由与地上污浊的物质不同的纯洁的物质即“以太”组成。

此外他相信存在一个优越的静止状态，任何没有受到外力和冲击的物体都采取这种状态。

特别是他以为地球是静止的。

经典力学打破了天上与人间的不同，并且否定静止存在唯一标准。

人们可以讲，物体A静止而物体B以不变的速度相对于物体A运动，或物体B静止而物体A运动，这两种讲法是等价的。

牛顿对绝对位置或被称为绝对空间的不存在感到非常忧虑，因为这和他的绝对上帝的观念不一致。

事实上，即使绝对空间的不存在被隐含在他的定律中，他也拒绝接受。

他思考了这样一个实验，即水桶中水的旋转。

(1) 开始时，桶旋转得很快，但水几乎静止不动。

在粘滞力经过足够的时间使它旋转起来之前，水面是平的，完全与水桶转动之前一样。

(2)水和桶一起旋转，水面变成凹状的抛物面。

(3)突然使捅停止旋转，水面仍然保持凹状的抛物面。

牛顿就此分析道，在第(1)(3)阶段里，水和桶都有相对运动，而前者是水平的，而后者水面凹下：在第(2)(3)阶段里，无论水和桶有无相对运动，水面都是凹下的。

牛顿由此得出结论：桶和水的相对运动不是水面凹下的原因，这个现象的根本原因是水在空间里绝对运动（即相对于牛顿的绝对空间的运动）的加速度。

绝对空间在哪里牛顿曾经设想，在恒星所在的遥远地方,或许在它们之外更遥远的地方。

他提出假设,宇宙的中心是不动的,这就是他所想象的绝对空间.从现今的观点来看,牛顿的绝对空间观是不对的。

不过，牛顿当时了清楚地意识到，要给惯性原理以一个确切的意义，那就必须把空间作为独立于物体惯性行为之外的原因引进来。

迈克尔逊莫雷实验解释与改进

迈克尔逊莫雷实验的解释与改进迈克尔逊－莫雷实验（Michelson-Morley Experiment ），是1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰进行的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。

测量中没有发现干涉条纹，是零结果。

一、实验简述迈克尔逊－莫雷实验的原理如下图（1）。

光源S 0发出的光，经半透明的分光镜M 分为两束，一束射向反射镜M1、另一束射向反射镜M2，两束光再分别经M1和M2反射回M ，然后再射向O 点干涉屏。

S—M1段与S—M2段长度相同为L 。

图（1）迈克尔逊干涉仪由于以太风的作用，S—M1段的时间为：22221v c L v c Lt -+-=；S—M2段的时间为：vc L v c L t -++=2，这样两段就产生了时间差021≠-=∆t t t ，时间差产生相位差，相位差产生干涉，于是O 点干涉屏上应出现干涉条纹。

然而，实验的结果却超出了人们的预料，是零结果。

这一零结果引发了对迈克尔逊－莫雷实验的多种多样的解释，其中最著名的是洛伦兹收缩以及后来的狭义相对论。

二、零结果解释迈克尔逊－莫雷实验的零结果，到底该如何理解释？真的有收缩效应吗？之前的很多解释基本上还停留在用刚体粒子的观念来解释波上，而波的很多属性是不能用粒子的观点来解释的，用波的观点来解释，其零结果就是正常而自然的结果了。

我们知道：光速与光源的速度无关，光波一经发出就脱离了光源而独立自主的传播，当光源向前走了而光波则留在其原始发出点的位置向外扩散。

那么关键问题来了，对于地球表面的光波而言当光源走了以后其相对静止的发出点是哪里？根据麦克斯韦电磁理论以及目前为止的观测实验，可以确定这个点即是地球上光源发出光波瞬间的那个相对地球静止的点。

现在回到实验本身，在实验中仪器相对于地球表面是静止的，那么光源相对于地球表面也是静止的，这时光波发出点也就是光源所在的点，当光源S 0传到M 分光镜S 点后，可以将S 点看用是一个二次光源，那么从S 点发出的光就是以S 点为中心的环形波，如下图（2）。

迈克尔孙莫雷实验原理及意义

迈克尔孙—莫雷实验原理及意义以太简介以太（Ether ）是古希腊哲学家所设想的一种物质，在笛卡尔看来，物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任何超距作用。

因此，空间不可能是空无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。

后来，以太又在很大程度上作为光波的荷载物同光的波动学说相联系。

光的波动说是由胡克首先提出的，并为惠更斯所进一步发展。

在相当长的时期内，人们对波的理解只局限于某种媒介物质的力学振动。

以太的假设事实上代表了传统的观点：电磁波的传播需要波一个“绝对静止”的参照系，当参照系改变，光速也改变。

然而根据麦克斯韦方程组，电磁的传播不需要一个“绝对静止”的参照系，1881年-1884年，阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷为测量地球和以太的相对速度，进行了著名的迈克尔逊-莫雷实验。

实验结果显示，不同方向上的光速没有差异。

这实际上证明了光速不变原理，即真空中光速在任何参照系下具有相同的数值，与参照系的相对速度无关，以太其实并不存在。

后来又有许多实验支持了上面的结论迈克尔孙干涉仪结构与原理M1和M2是精密磨光的平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上，M2固定， M1而可通过精密丝杆沿臂长的方向移动。

G1和G2是两块完全相同的玻璃板，在G1的后表面上镀有半透明的银膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。

M1和M2与G1和G2 成45°角倾斜安装。

G2被称为补偿板，是为了使光束2也同光束1一样地三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大。

由于G1银膜的反射，使在M1 附近形成M2的一个虚像M2′，因此光束1 和光束2 的干涉等效于由M1 和M2′之间空气薄膜产生的干涉，当调节M2使M1与M2相互精确地垂直，在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹。

由以上分析，可得出两束光之间的光程差为：2cos 2λθ+=∆h ，从而可得亮环条件为2cos 2λθλ+=h m 。

若考虑到反射过程中的半波损，可得亮环条件为：θλcos 2h m =。

迈克尔逊莫雷实验

迈克尔逊－莫雷实验迈克尔逊干涉仪是1880年美国物理学家迈克尔逊为研究“以太”漂移速度实验设计制造出来的。

1887年，他和美国物理学家莫雷合作进一步用实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论开辟了道路。

由于发明了精密的光学仪器和借助这些仪器所做的基本度量学的研究，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。

迈克尔逊－莫雷实验：在弄清光波的电磁本质之前，就已经提出光的波动理论并得到完善，以太存在的假设是很自然和必要的。

所谓以太就是光波借以传播的弹性介质，就象声波是借助空气而传播一样。

以太观念提出后，很自然想到或许就是牛顿体系中的绝对空间。

因此，一度有许多实验企图去发现地球相对于以太的速度，从而规定出绝对空间。

实验分析：从'S 系来看，光线①从G M G →→1所需的时间)1(2221c v c l v c l v c l t -=++-=光线②从G M G →→2所需的时间为2/1222)1(2c v c lt -=两束光到达望远镜的时间差约为2221cv c l t t t ⋅≈-=∆ 于是两光束的光程差为22cv l t c ⋅≈∆=δ仪器旋转90˙过程中，望远镜视场中应看到干涉条纹移动N ∆条。

2222c lv N λλδ==∆ 实验观察不到预期的理论效果，没有预期的条纹移动。

为了解释迈克耳逊--莫雷实验的否定结果，曾经提出了以下一系列的假说。

1．充满运动物体内的以太，完全被这一物体所带走，正象飞机密封仓的空气被飞机所带走一样，因而不存在所谓“以太流”。

这与光行差的观测结果相矛盾。

2．通过以太的运动物体，纵向线度发生收缩（平行运动方向），其收缩的比例恰好使以太流的影响被抵消。

收缩长度与原来长度之间的关系具有形式22'/1c v l l -=。

这一假说称为收缩假说，由洛伦兹和斐兹杰惹所提出(后面将看到与爱因斯坦相对性原理矛盾)。

3．运动光源所发射出来的光线速度与光源速度以矢量方式相加。

迈克耳孙-莫雷实验

迈克耳孙-莫雷实验1、迈克耳孙 (Albert Abraban Michelson,1852-1931)美国物理学家。

1852 年12月19日出生于普鲁士斯特雷诺（现属波兰），后随父母移居美国，1837年毕业于美国海军学院，曾任芝加哥大学教授，美国科学促进协会主席,美国科学院院长；还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学会会员，1931年5月9日在帕萨迪纳逝世。

迈克耳孙主要从事光学和光谱学方面的研究，他以毕生精力从事光速的精密测量，在他的有生之年，一直是光速测定的国际中心人物。

他发明了一种用以测定微小长度、折射率和光波波长的干涉仪（迈克耳孙干涉仪），在研究光谱线方面起着重要的作用。

1887年他与美国物理学家E.W.莫雷合作，进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验，这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。

他研制出高分辨率的光谱学仪器，经改进的衍射光栅和测距仪。

迈克耳孙首倡用光波波长作为长度基准，提出在天文学中利用干涉效应的可能性，并且用自己设计的星体干涉仪测量了恒星参宿四的直径。

由于创制了精密的光学仪器和利用这些仪器所完成的光谱学和基本度量学研究，迈克耳孙于1907年获诺贝尔物理学奖金。

2、迈克耳孙-莫雷实验（Michelson-Morley experiment ）简介迈克耳孙-莫雷实验是迈克耳孙1881年在他发明的干涉仪上进行的，以后期又在1887年与莫雷使合作，进行了更精密的测量。

实验目的：测量地球队相对面于固定不动的以太的运动。

实验仪器：迈克耳孙干涉仪。

实验原理：将干涉仪固定在地上，且使其两臂长度相等，均为L 。

设想以太相对太阳固定，则干涉仪将以地球绕太阳系公转的速度v=3×104m/s 通过以太运动。

设地球相对以太速度方向为自左向右派。

光源S 发出的光经半反射模分成两相干光束，到达T 处发生干涉。

先计算两光束到达T 处时间差：设光束1从G 到M 1的往返时间为t 1，则设光束2从G 到M 2的往返时间为t 2，由于以太正以速度V 垂直于光路漂移，根据速度合成法则，可，则两束光到达望远镜T 的时间差为如果将整个装置转动90°，可得，设转动过程中干涉条纹移动数目为△N。

迈克耳逊--莫雷实验

M2
M1 G1 G2
①光从G1 光从顶风，光速 c –v 顶风， ①光从M1 光从
M1
G1
v
以太风Biblioteka 2l l l = 来回时间：来回时间： t1 = + 2 c − v c + v c1 − v 2
3
顺风，光速 c +v 顺风，

c
②光从G1 光从 ②光从M2 光从
c2 − v2
展开
2 2
lv 2l v v ∆t = 1 + 2 + L − 1 + 2 + L ≈ 3 c c c 2c
① ②光的光程差
2
lv δ = c∆t ≈ 2 c
2
2lv 3.将仪器旋转 °两路光的光程差变化为： δ = 将仪器旋转90°两路光的光程差变化为：将仪器旋转 2 2 c
2.迈克耳逊莫雷实验 2.迈克耳逊—莫雷实验迈克耳逊机械波的传播需要媒质，当时物理学家们认为机械波的传播需要媒质，光波的传播也需要一种媒质----以太。 ----以太光波的传播也需要一种媒质----以太。
2
迈克尔逊为证明以太的存在，迈克尔逊为证明以太的存在，设计了测量地球在以太中运动速度的实验。在以太中运动速度的实验。运动，地球相对以太以 v 运动，以太风从右边吹来。以太风从右边吹来。
6
2δ
2
5
2
2lv ∆ 干涉条纹移动数目为：干涉条纹移动数目为： N = = 2 = 0 .4 条 λ λc
可推算出以太风的速度。根据理论，可推算出以太风的速度。根据理论，干涉仪可观察到 0.4个条纹的移动，但实验没有发现条纹的移动。个条纹的移动，个条纹的移动但实验没有发现条纹的移动。后来又在德国、美国、瑞士多次重复该实验，后来又在德国、美国、瑞士多次重复该实验，得到结果” 的仍然是 “0结果”。迈克尔逊在 70 高龄时仍在做这结果方面的工作。方面的工作。 4.结论：结论：结论以太不存在， ①.以太不存在，光的传播不需任何媒质，可在真空中以太不存在光的传播不需任何媒质，传播，以太不能作绝对参照系。传播，以太不能作绝对参照系。地球上各方向光速相同， ②.地球上各方向光速相同，与地球运动状态无关。地球上各方向光速相同与地球运动状态无关。

光速不变的发现过程

光速不变的发现过程主要与著名的迈克尔逊-莫雷实验（Michelson-Morley Experiment）有关。

这实验是为了检测地球在其公转运动中是否影响光的传播速度，从而验证以太理论，而以太理论认为存在一种介质（以太），光波通过这个介质传播。

以下是光速不变的发现过程的主要步骤：1. 以太理论的背景：在19世纪，科学家认为，光是一种波动，而这种波动需要传播在一种介质中，被称为以太。

根据以太理论，地球在它的公转运动中会对这个以太产生一种“以太风”，从而影响光的传播速度。

2. 迈克尔逊-莫雷实验的设计：1887年，美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊（Albert A. Michelson）和爱德华·威廉·莫雷（Edward W. Morley）设计并执行了一项实验，旨在测量地球在其公转运动中对光速的影响。

他们使用干涉仪（interferometer）来比较光波在地球运动方向上和垂直地球运动方向上的传播时间。

3. 实验结果：迈克尔逊和莫雷的实验结果出乎意料。

无论地球在其公转运动中的哪个方向，都未观测到预期的以太风的影响。

光的传播速度似乎不受地球运动的影响，而是保持不变。

4. 相对论的提出：这一实验结果成为理论物理学的一个关键时刻。

爱因斯坦在1905年提出了狭义相对论，其中的一项基本假设是光速在真空中对于所有观察者都是恒定不变的，不受光源或观察者的运动状态的影响。

这推翻了以太理论，成为现代物理学的基础之一。

迈克尔逊-莫雷实验的失败推动了爱因斯坦相对论的发展，标志着光速不变原理的确立。

这一原理在现代物理学中扮演着至关重要的角色，改变了我们对时空的理解，也为后来的科学研究提供了重要的基础。

一些科学实验你最喜欢的是哪个？

一些科学实验你最喜欢的是哪个？科学实验作为一种探索未知的手段，可以帮助我们更好地了解世界和宇宙的奥秘。

在无数的科学实验中，总有一些令人难以忘怀的实验，它们或让我们大开眼界，或让我们对自然规律有了更深刻的理解。

下面将介绍一些我最喜欢的科学实验。

一、迈克尔逊-莫雷实验迈克尔逊-莫雷实验是光的干涉实验，由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷于1887年设计。

实验通过将光分成两束并经过不同路径传播，然后再合并在一起来观察光的干涉现象。

这个实验的目的是为了检验以太理论，即光在传播时需要媒质的理论。

实验结果令人震惊，迈克尔逊和莫雷发现，无论地球在任何季节、任何位置，光的传播速度都是恒定不变的。

这个结果挑战了当时主流的以太理论，同时也成为后来爱因斯坦提出相对论的重要基础。

二、双缝干涉实验双缝干涉实验是一个经典的物理实验，它能够展现出光波和粒子之间的双重性质。

实验的原理是将一束光通过两个非常窄的缝隙射入屏幕，观察光的干涉现象。

当只有一个缝隙时，光在屏幕上形成一个亮度分布均匀的光斑；但是当有两个缝隙时，光在屏幕上出现一系列交替的暗条纹和亮条纹。

这表明光具有波动性质，光波通过缝隙之后产生了干涉。

然而，当实验重复，一颗颗粒子通过双缝时，我们发现在屏幕上出现了与光波干涉相似的条纹。

这说明光还具有粒子性质，每个光粒子都可以通过两个缝之一，并在屏幕上形成干涉条纹。

这个实验结果引发了后来量子物理的诸多探讨。

三、朗缪尔实验朗缪尔实验是由法国物理学家亨利·朗缪尔于1851年设计的。

该实验通过实验证明了能量守恒定律和动量守恒定律。

实验装置包括一个名为"朗缪尔针"的装置，它是一个可以在无摩擦的表面上旋转的轮子。

在实验中，朗缪尔通过扭动绳索使朗缪尔针产生旋转，由于惯性力的作用，朗缪尔针会保持旋转不停。

而在实验过程中，朗缪尔针的旋转会产生摩擦热，使得整个系统的温度上升。

通过测量系统温度的变化以及朗缪尔针的转角变化，朗缪尔成功地证明了能量在转化过程中的守恒。

迈克尔逊莫雷实验英语版

迈克尔逊莫雷实验英语版（最新版）目录1.迈克尔逊 - 莫雷实验的背景和目的2.实验的过程和结果3.实验对科学理论的影响4.实验对相对论的贡献正文1.迈克尔逊 - 莫雷实验的背景和目的迈克尔逊 - 莫雷实验是一项在 19 世纪末进行的具有历史意义的科学实验。

当时的物理学界存在着一个名为“以太”的理论，即认为宇宙中存在一种神秘的物质，光和其他电磁波就是在这种物质中传播的。

然而，这一理论并未得到证实，因此，迈克尔逊和莫雷决定进行一项实验来验证这一理论。

2.实验的过程和结果迈克尔逊 - 莫雷实验的基本思路是测量地球在以太中运动的速度。

他们假设光在以太中传播，而地球在以太海中运动，于是预测光的速度会因地球的运动而产生变化。

为了实现这个目标，他们将一束光从一个装置发射出去，然后通过一个反射镜将其反射回来。

通过测量光往返所需的时间，他们可以计算出光在以太中的速度。

然而，实验的结果却出乎意料。

无论地球是否运动，光的速度都保持恒定。

这意味着光并不在以太中传播，而是遵循着一种新的规律。

这一结果直接否定了以太理论，也为相对论的诞生奠定了基础。

3.实验对科学理论的影响迈克尔逊 - 莫雷实验的结果对当时的物理学理论产生了巨大的冲击。

它证明了以太理论的错误，也让科学家们开始重新思考光的传播规律。

在此基础上，爱因斯坦提出了狭义相对论，将光的速度恒定作为基本假设，从而彻底改变了人们对物理世界的认识。

4.实验对相对论的贡献迈克尔逊 - 莫雷实验为相对论的诞生提供了关键的实验依据。

正是通过这一实验，科学家们才开始意识到光速的恒定，并进一步探索这一现象背后的原因。

最终，爱因斯坦成功地提出了狭义相对论，将光速恒定作为基本原理，并由此推导出了一系列令人惊奇的物理现象。

迈克尔逊莫雷实验的原理

迈克尔逊莫雷实验的原理今天咱们来聊一个超级有趣的科学实验，叫迈克尔逊莫雷实验。

这个实验就像是一场超级神秘的侦探游戏，科学家们想在里面找到一种很特别的东西。

想象一下，我们在一个很大很大的操场上。

操场上有两个小伙伴，一个叫光甲，一个叫光乙。

光甲呢，沿着操场的长边跑，光乙沿着操场的短边跑。

这就好比光在不同方向上传播啦。

那这个实验是怎么想的呢？就像我们在操场上感觉不到风的时候，以为空气是静止的。

以前啊，科学家们觉得有一种东西像空气一样充满了整个宇宙，这个东西叫以太。

他们觉得光在以太里面传播，就像船在水里航行一样。

如果以太存在的话，光甲和光乙跑起来的速度应该会不一样呢。

就像你在顺风顺水的河里划船，和在逆水的河里划船，速度肯定不一样。

迈克尔逊和莫雷这两位科学家就做了一个很厉害的仪器。

这个仪器就像一个特别的跑道，可以让光在上面跑。

他们想看看光甲和光乙跑回来的时间是不是不一样。

如果时间不一样，那就说明以太是存在的。

可是啊，结果特别让人惊讶。

不管他们怎么测试，光甲和光乙跑回来的时间都差不多。

这就好像两个小伙伴，不管是沿着操场长边跑还是短边跑，都花了差不多的时间。

这是为什么呢？这就好比是在告诉我们，也许根本就没有以太这种东西呢。

就像我们以为操场上有一股神秘的风在影响小伙伴跑步，但是不管怎么看，小伙伴的速度都不受影响，那就说明可能根本就没有这股神秘的风。

这个实验结果特别重要。

就像在一个拼图里，它是很关键的一块。

这个结果让科学家们重新思考光到底是怎么传播的，也让他们去寻找新的理论。

你们看，这个实验就像是打开了一扇新的大门。

以前的想法可能就像旧的房子，这个实验结果一来，我们就得重新盖房子，找新的想法啦。

它让我们知道，科学就是这样，不断地探索，不断地发现新东西，有时候结果可能和我们想的完全不一样，但这也是科学最有趣的地方呢。

迈克尔逊-莫雷实验(彩板)

迈克尔逊－莫雷实验迈克尔逊干涉仪是1880年美国物理学家迈克尔逊为研究“以太”漂移速度实验设计制造出来的。

1887年，他和美国物理学家莫雷合作进一步用实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论开辟了道路。

由于发明了精密的光学仪器和借助这些仪器所做的基本度量学的研究，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。

迈克尔逊－莫雷实验：在弄清光波的电磁本质之前，就已经提出光的波动理论并得到完善，以太存在的假设是很自然和必要的。

所谓以太就是光波借以传播的弹性介质，就象声波是借助空气而传播一样。

以太观念提出后，很自然想到或许就是牛顿体系中的绝对空间。

因此，一度有许多实验企图去发现地球相对于以太的速度，从而规定出绝对空间。

实验分析：从'S 系来看，光线①从G M G →→1所需的时间)1(2221c v c l v c l v c l t -=++-=光线②从G M G →→2所需的时间为2/1222)1(2cv c lt -=两束光到达望远镜的时间差约为2221cv c l t t t ⋅≈-=∆于是两光束的光程差为22cv l t c ⋅≈∆=δ仪器旋转90˙过程中，望远镜视场中应看到干涉条纹移动N ∆条。

2222clv N λλδ==∆ 实验观察不到预期的理论效果，没有预期的条纹移动。

为了解释迈克耳逊--莫雷实验的否定结果，曾经提出了以下一系列的假说。

1．充满运动物体内的以太，完全被这一物体所带走，正象飞机密封仓的空气被飞机所带走一样，因而不存在所谓“以太流”。

这与光行差的观测结果相矛盾。

2．通过以太的运动物体，纵向线度发生收缩（平行运动方向），其收缩的比例恰好使以太流的影响被抵消。

收缩长度与原来长度之间的关系具有形式22'/1c v l l -=。

这一假说称为收缩假说，由洛伦兹和斐兹杰惹所提出(后面将看到与爱因斯坦相对性原理矛盾)。

3．运动光源所发射出来的光线速度与光源速度以矢量方式相加。

迈克尔逊实验450个条纹

迈克尔逊实验450个条纹【实用版】目录1.迈克尔逊实验简介2.迈克尔逊实验的过程3.迈克尔逊实验的结果：450 个条纹4.迈克尔逊实验的意义正文1.迈克尔逊实验简介迈克尔逊实验，全名迈克尔逊 - 莫雷实验，是由美国物理学家艾伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷于 1887 年进行的一项著名光学实验。

该实验旨在验证光在以太中传播的假设，即光的传播需要依赖于一种假想的物质——以太。

如果实验结果证实了这一假设，那么光速将不再是一个绝对的常数，而是相对于以太的速度。

然而，实验结果却出乎意料地证明了光速是一个绝对的常数，为后来爱因斯坦的相对论理论奠定了基础。

2.迈克尔逊实验的过程迈克尔逊实验的基本原理是：当光线穿过一个透明介质时，其传播速度会发生改变。

为了检测这种速度变化，迈克尔逊和莫雷设计了一个巧妙的实验。

他们将一束光线分为两部分，一部分直接穿过一个透明介质（如水或玻璃），另一部分则经过一个反射镜后再穿过该介质。

根据光的波动理论，两束光线在介质中的传播速度不同，因此它们在介质中的干涉条纹间距也会有所不同。

通过观察这些干涉条纹，就可以判断光在介质中的传播速度。

3.迈克尔逊实验的结果：450 个条纹迈克尔逊实验的结果非常惊人。

当他们将实验数据进行处理后，发现两束光线在介质中的干涉条纹间距竟然是 450 个，而非他们预期的值。

这个结果说明，光线在透明介质中的传播速度与在真空中的传播速度相差无几。

换句话说，无论光线是否穿过透明介质，其传播速度都是一个绝对的常数，约为每秒 3×10^8 米。

4.迈克尔逊实验的意义迈克尔逊实验的结果对当时的物理学界产生了极大的震撼。

它直接否定了光在以太中传播的假设，证明了光速是一个绝对的常数。

这一发现为后来爱因斯坦的相对论理论奠定了基础，使得科学家们开始重新思考时空、物质和能量之间的关系。

迈克尔逊莫雷实验方法

迈克尔逊莫雷实验方法1. 迈克尔逊莫雷实验是一种精密的光学实验，可以用来测量光速和探测光的传播特性。

在这个实验中，一个光源向一组互相垂直的镜子发射光线，然后将这些光线重新组合，通过检测器来测量干涉效应。

2. 实验过程可以分为以下步骤：在实验室中，在光源前方设置一架透镜光源，将光线透过光源照射到半银镜上，并将光线分成两个相互垂直的光路，每个光路都包含一个标准长度和检测器。

3. 在实验过程中，我们用一个准确的时间计算光束在每个路径上行进的时间，通过比较这些时间，在测量均匀介质中光速的还可以检验相对论的影响。

4. 这个实验方法基于干涉测量技术，利用光路的干涉现象，可以测量精确的光周长时间，并且以此计算出光速和其他参数，因此该方法被认为是精密测量中最准确的之一。

5. 迈克尔逊莫雷实验中需要使用高精度的光学仪器，包括光源和检测器，半银镜和透镜等，这些仪器需要进行精密的校准和保养，以确保实验结果的准确性。

6. 实验中需要注意的一个关键因素是光路长度的可变性，这会导致干涉效应的变化，因此需要采取适当的措施来消除这些变化，例如使用恒定长度的光路或利用干涉效应来测量光路长度。

7. 迈克尔逊莫雷实验还可以用于测量其他物理量，例如检测风速和测量大气折射率等，这些测量均需要精密仪器和准确的实验方法。

8. 在科学研究中，迈克尔逊莫雷实验对量子力学和相对论的发展产生了深远的影响。

该实验证实了光的速度是恒定不变的，这为相对论的诞生提供了重要证据。

9. 迈克尔逊莫雷实验也对测量微小物理现象，如引力波产生的重要性，具有重要的意义。

实验结果可以为研究引力波产生提供重要的参考和标准。

10. 迈克尔逊莫雷实验是一种重要的精密测量方法，具有广泛的应用和重要的科学意义。

在未来的实验中，我们可以通过进一步的优化实验方法和仪器来更好地发掘这项技术的价值。

迈克尔逊—莫雷实验

迈克尔逊—莫雷实验迈克尔逊—莫雷实验1、“以太”的历史“以太”的概念有着漫长的历史。

古希腊时代，以太指的是青天或上层大气，有时也表示占据天体空间的物质；亚里士多德就曾把它视为构成天体的基本元素。

17世纪的笛卡儿首先将以太引入科学，并赋予它的力学性质。

在笛卡儿看来，物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任何超距作用。

因此，空间不可能是空无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。

以太虽然不能为人的感官所感觉，但却能传递力的作用，如磁力和月球对潮汐的作用力。

他甚至试图用以太的涡漩来说明天体的运动，例如提出涡漩携带着行星绕太阳转动。

光的波动说的始祖胡克和惠更斯为解释光现象，都假设存在着以太。

牛顿也像笛卡儿一样反对超距作用并承认以太的存在。

在他看来，以太不一定是单一的物质，因而能传递各种作用，如产生电、磁和引力等不同的现象。

牛顿也认为以太可以传播振动，但以太的振动不是光，因为光的波动学说（当时人们还不知道横波，光波被认为是和声波一样的纵波）不能解释现在称为的光的偏振现象，也不能解释光的直线传播现象。

18世纪是以太论没落的时期。

由于法国笛卡儿主义者拒绝引力的平方反比定律而使牛顿的追随者起来反对笛卡儿哲学体系，连同他倡导的以太论也在被反对之列。

随着引力的平方反比定律在天体力学方面的成功以及探寻以太未获实际结果，使得超距作用观点得以流行。

光的波动说也被放弃了，微粒说得到广泛的承认。

到18世纪后期，证实了电荷之间（以及磁极之间）的作用力同样是与距离平方成反比。

于是电磁以太的概念亦被抛弃，超距作用的观点在电学中也占了主导地位。

进入19世纪，由于光的波动论的复活和电磁理论的发展，以太问题成为科学家研究的热门课题。

在19世纪上半叶，所有研究以太问题的人都是期望建立一个合理的光理论而探讨它的，阿拉戈实验和光行差被看作是这个理论的试金石。

后来人们着手讨论光行差理论，也是期望它能提供一种以太模型，以便利用这种以太模型解决光的横波理论所面临的严重困难。

迈克尔孙-莫雷实验详细图解

Δ c t l v c
2 2
N
2Δ

2l
v
2 2
5
c
14-2 迈克尔逊莫雷实验
N 2Δ

2l
v
2 2
c
l 10 m , 500 nm , v 3 10
N 0 .4
4
m/s
仪器可测量精度 0 .0 1
实验结果
N 0
未观察到地球相对于“以太”的运动. 人们为维护“以太”观念作了种种努力，提出了各种理论，但这些理论或与天文观察，或与其它的实验相矛盾，最后均以失败告终 .
c
d
t1
d c
v cv
t2 d c v
t1 t 2
3
结果:观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球.
14-2 迈克尔逊莫雷实验
为了测量地球相对于“以太”的运动 , 1881
年迈克尔孙用他自制的干涉仪进行测量, 没有结果 .
1887年他与莫雷以更高的精度重新做了此类实验,
仍得到零结果, 运动. 即未观测到地球相对“以太”的
4
14-2 迈克尔逊莫雷实验
M2 G
M1
M2
c v
2 2
s
G T
v
c
M2 -v
G
c v
2 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ- v （从 s ' 系看）
c
s' 设“以太”参考系为S系，实验室为系 G M1 G G M2 G 2l l l t2 t1 2 2 c 1 v c cv cv
6
14-2 迈克尔逊莫雷实验结论

光速不变原理的验证

光速不变原理的验证光速不变原理是相对论的基本假设之一，它指出在任何参考系中，光在真空中的速度都是恒定的，即光速是一个不变量。

这一原理是由爱因斯坦在他的狭义相对论中提出的，并经过多次实验证实。

本文将探讨光速不变原理的验证方法和实验结果。

一、迈克尔逊-莫雷实验迈克尔逊-莫雷实验是验证光速不变原理的经典实验之一。

该实验由美国物理学家迈克尔逊和莫雷于1887年设计并进行。

实验的基本原理是利用干涉现象来测量光的速度。

实验装置由一个光源、一个分束器、两个反射镜和一个干涉仪组成。

光源发出的光经过分束器分成两束，分别沿着两条垂直的光路传播，然后分别被两个反射镜反射回来，再次通过分束器汇聚到干涉仪中。

当两束光的光程差为整数倍的波长时，它们会相长干涉，形成明亮的干涉条纹；当光程差为半波长时，它们会相消干涉，形成暗淡的干涉条纹。

迈克尔逊-莫雷实验的关键在于通过调整一个反射镜的位置，使得两束光的光程差为零。

如果地球相对于以太存在运动，那么光在地球运动方向上的速度应该比垂直于地球运动方向的速度更快或更慢，从而导致光程差不为零，干涉条纹会发生移动。

然而，实验结果却显示干涉条纹没有发生移动，这表明光速在不同方向上是相同的，验证了光速不变原理。

二、其他实验证据除了迈克尔逊-莫雷实验，还有许多其他实验也验证了光速不变原理。

例如：1. 粒子加速器实验：粒子加速器可以将粒子加速到接近光速。

实验结果表明，无论粒子的速度如何，它们的质量都会增加，而且增加的比例与相对于观察者的速度无关。

这与光速不变原理是一致的。

2. 时间膨胀实验：根据狭义相对论，当物体接近光速时，时间会变慢。

实验证明，无论观察者的速度如何，光的速度在不同参考系中都是相同的，时间膨胀的效应也得到了验证。

3. 卫星导航系统：全球定位系统（GPS）是基于卫星导航的技术，它利用卫星发射的信号来确定接收器的位置。

由于卫星的速度接近光速，而接收器的速度相对较低，因此需要考虑相对论效应。

迈克尔逊莫雷实验学习报告

迈克尔逊莫雷实验学习报告一、实验总结（1）实验背景：19世纪，认为光的传播介质是“以太”。

把这种无处不在的“以太”看作绝对惯性系, 用实验去验证“以太”的存在就成为许多科学家追求的目标。

1887年，阿尔贝特·麦克尔逊(后来成为美国第一个物理诺贝尔奖获得者)和爱德华·莫雷在克里夫兰的卡思应用科学学校进行了非常仔细的实验。

伽利略变换定理被大家普遍认可。

实验是在这些定理的基础上进行的。

（2）实验目的：测量地球在以太中的速度。

（3）实验原理：既然存在以太，则当地球穿过以太绕太阳公转时，在地球通过以太运动的方向测量的光速(当我们对光源运动时)应该大于在与运动垂直方向测量的光速(当我们不对光源运动时)。

实验中用迈克尔逊干涉仪测量两垂直方向上的光速差值。

如果测量结果与利用伽利略变换计算出的速度差值一致，则可验证以太的存在，并且测量地球在以太中的速度。

（4）实验过程：M2（图是迈克尔逊干涉仪的光路示意图。

）从半透射镜M 反射，光线1的传播方向如图，光的绝对传播速度为c ，地球相对以太的速度为v ，光MM 2的传播速率为，光线1完成来回路程的时间为：光线2在到达M 2和从M 2返回的传播速度为不同的，分别为c+v 和c –v ，完成往返路程所需时间为：光线2和光线1到达眼睛的光程差为：在实验中把干涉仪转动90°，光程差可以增加一倍。

移动的条纹数为：实验中用钠光源，λ=5.9×10-7ｍ；地球的轨道运动速率为：v ≈10-4c ；干涉仪光臂长度为11m ，应该移动的条纹为：∆N =2×11×(10-4)2/λ=0.4干涉仪的灵敏度，可观察到的条纹数为0.01条。

但实验结果是几乎没有条纹移动。

（5）实验结论：以太是不存在的。

光速与其所在的参照系无关，光22v c -222211122c v c d v c dt ---=()22221122c v c d v c dc v c d v c d t -=-=-++=222222222122111211112)(⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---++≈⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-=c v d c v c v d c v c v d t t c ΛΛδ⎪⎭⎫ ⎝⎛==∆c v d N λλδ22速是不变的。

课件：迈克耳孙-莫雷试验

5
1887年，迈克耳孙和莫雷一起完成了一项著名的实验，来检验以太假说．
设以太中的光速一定，那么当接收者以一定速度相对于以太运动，光相对于他的速度在不同方向应是不同的．
6
他看到迎面来的光速大，从后面追来的光速小．如果能测量到这个差别，就支持了以太假说．光速很大，一般物体速度都很小，所以，即使不同方向的光速是不相同的，我们也很难测量得出来．
迈克尔孙 — 莫雷实验
以
如果我们仔细观察一下在海面上
太ห้องสมุดไป่ตู้
行驶的船，就会发现，由船激起
假说
的海浪的传播速度，一般不与船
的速度有关．因为，对一定的海
面情况，海浪的速度是一定的，
它与船速并无关系．
1
迈克尔孙 — 莫雷实验
因此，自然会想到一种类比，
以也许光是在某种“海洋”中的
太假
波．它的速度只决定于“海洋”的
说性质，同光源的速度无关．光的确
有一系列的波动性质，这有利于
“海洋”解释．所以，历史上这种
观点流行一时，通常把传光的“海
洋”叫做以太．
2
迈克尔孙 — 莫雷实验
以
由于光线能到处传播，所以
太假定以太也充满整个宇宙．这种
假说
假想的以太除了起着光传播媒介
的作用外，我们却看不见它，也
不能用其它方式感知它．
T
v
G M2
c
- v
c2 v2
M2
-
v
c
G
c2 v2
（从 s'系看）
GM2 GM1 l
G M2 G
2l
t2 c
1 v2
c2
10