7/18/2019 chimie

1/17

Referat laFizica

Student: Cristea

IonutProl: Automatica

Anul I

7/18/2019 chimie

2/17

Experimentul Morley Michelson

sau cum a fost trasat!

"ntunecata er! actual!# de

analiza con$en%ional! eronat! a

acestui infam experiment&

Experimentul Michelson-Morley a fost realizat n anul 1887 cu scopuldenitiv de a detecta (destul de prost gndit! conceptul de vnt eteric" #arexperimentul a fost apt mai mult s$ sta%ileasc$ defapt dac$ exist$asemenea lucruri& ca mi'care a%solut$ 'i spaiu a%solut" )entru cei cu ocunoa'tere limitat$ a aspectelor legate de experiment& paragrafele de mai*os ar tre%ui s$ le e de a*utor"

+eoriile zice de la sfr'itul secolului 1, postulau c$& a'a cum undele

din ap$ au un mediu prin care s$ se propage (apa!& 'i undele sonorenecesit$ un mediu prin care s$ se propage (cum sunt aerul sau apa!& la fel'i lumina necesit$ un mediu& eterul luminiscent."#eoarece lumina se poate deplasa prin vid& s-a presupus c$ vidul coninemediul pentru lumin$" #eoarece viteza luminii este att de mare&

7/18/2019 chimie

3/17

conceperea unui experiment care s$ detecteze prezena 'i propriet$ileacestui eter au necesitat o considera%il$ ingeniozitate"

)$mntul c$l$tore'te distane uria'e pe or%ita sa n *urul /orelui& la ovitez$ de aproximativ 02m3s sau altfel spus 18& 2m3h" /oarele nsu'ic$l$tore'te n *urul 4entrului 5alactic la o vitez$ 'i mai mare& 'i exist$ 'i

alte mi'c$ri la nivele mai mari ale structurii universului" #eoarece)$mntul este n mi'care& se a'tepta ca& curgerea eterului n *urul)$mntului s$ produc$ un vnt eteric. detecta%il" #e'i ar posi%il& nteorie& ca mi'carea )$mntului s$ se potriveasc$ cu cea a eterului la unmoment dat& nu era posi%il pentru )$mnt s$ r$mn$ nemi'cat fa$ deeter tot timpul& datorit$ variaiei direciei 'i vitezei de mi'care"

6n orice punct de pe suprafaa )$mntului& m$rimea 'i direciavntului ar varia cu perioada din zi 'i sezon" )rin analiza vitezei luminii

returnate n diferite direcii la diferii timpi& s-a crezut c$ este posi%il s$ sem$soare mi'carea )$mntului fa$ de eter"

Michelson a avut o soluie la pro%lema cum s$ construiasc$ undispozitiv sucient de precis pentru a detecta curgerea eterului"#ispozitivul pe care acesta la conceput& cunoscut mai trziu cainterferometru& trimitea o singur$ surs$ de lumin$ printr-o oglind$ pe*um$tate argintat$ care era utilizat$ pentru mp$rirea acesteia n dou$fascicule& care c$l$toreau la un unghi drept unul fa$ de cel$lalt" #up$ cetreceau de oglind$& fasciculele c$l$toreau pn$ la cap$tul %raului& unde

erau reectate napoi n mi*locul unor mici oglinzi" poi acestea serecom%inau pe cealalt$ fa$ a oglinzii pe *umatate argintat$ ntr-untelescop& producnd un model de interferen$ constructiv$ 'i distructiv$&%azat pe timpul consumat pentru

1

7/18/2019 chimie

4/17

parcurgerea lungimii %raelor" #ac$ )$mntul c$l$tore'te prin eter& unfascicul mi'cndu-se nainte 'i napoi paralel cu mi'carea eterului ar tre%uis$ ia mai mult timp decat un fascicul reectat perpendicular pe direcia demi'care a eterului& deoarece timpul c'tigat prin c$l$toria pe direciavntului eteric este mai mic dect timpul pierdut prin c$l$toria mpotriva

vntului eteric" 9ezultatul ar tre%uit s$ e o ntrziere pentru unul dinfasciculele de lumin$& care putea detectat$ cnd fasciculele eraurecom%inate& datorit$ interferenei" :rice u'oar$ schim%are n timpulconsumat ar tre%ui apoi s$ e o%servant ca o deplasare a fran*elor deinterferen$"

)aragrafele de mai sus sunt din ;i )rimul& deoarecedescrierea lui simov se potrive'te mai %ine scopurilor mele (de a c$utami'carea 'i spaiul a%solut!? 'i al doilea& deoarece n descrierea lui simovam g$sit o frumoas$ alunecare a lim%ii. despre modul n care %unul sima fost deposedat de sensul s$u real de c$tre o presupunere proast$& ovedere dogmatic$& 'i o teri%il$ traducere matematic$" 6nainte de a a*ungela aceasta& vreau s$-i ar$t mai *os o animaie cu o imagine de %az$ ainterferometrului utilizat n experiment" (=nterferometrul meu poate arat$diferit de cel al lui Michelson& dar cu toate acestea& el conine toate

caracteristicile relevante ale interferometrului original" 6n animaia de mai*os S este sursa de lumin$& cele dou$ M sunt dou$ oglinzi& 'i cei doi dreprezint$ lungimea %raelor interferometrului" 9estul animaiei se explic$singur$ foarte u'or& a'a c$ nu voi mai zice nimic despre aceasta"!

7/18/2019 chimie

5/17

@

7/18/2019 chimie

6/17

6n analiza experimentului ar tre%ui s$ evalu$m individual cele dou$c$i parcurse de fasciculele de lumin$" stfel& n cazul n care lumina esteemis$ n direcia de mi'care a )$mntului& de la sursa Sc$tre oglinda Mpedistana d& lumina c$l$tore'te la viteza cplus viteza )$mntului" cestaeste primul drum al c$l$toriei& 'i matematic este exprimat astfel> d/(c+v).

l doilea drum al acestei c$l$torii (paralele! are loc de la oglindaMnapoila sursaS&pe distana d" 6n acest caz& oricum& lumina c$l$tore'te la vitezacminus viteza )$mntului v" Matematic acest al doilea drum al c$l$torieieste exprimat astfel> d/(c-v).6n continuare cu cuvintele lui simov>

+impul total al c$l$toriei dus-ntors este>

4om%innd alge%ric termenii& o%inem>

cum s$ presupunem c$ fasciculul de lumin$ este emis la o oglind$aat$ la aceia'i distan$ dar la un unghi drept fa$ de mi'carea )$mntuluiprin eter" Aasciculul de lumin$ este emis din S(sursa! c$tre M(oglinda! pedistana d" :ricum& pe durata timpului pn$ cnd lumina a*unge la oglind$&

mi'carea )$mntului a deplasat oglinda din M n M& a'a c$ traseul realparcurs de fasciculul de lumin$ este de la Sla M"

7/18/2019 chimie

7/17

0

7/18/2019 chimie

8/17

ceast$ distan$ o denumimx& 'i distana de la Mla Mo denumimy(vezi desenul de mai sus!" )e durata ct lumina se deplaseaz$ pe distana

x la viteza c& oglinda se deplaseaz$ pe distanayla viteza de mi'care a)$mntului" #eoarece amandou$& lumina 'i oglinda a*ung la Msimultan&distana parcurs$ tre%uie s$ e exact proporional$ cu respectivele viteze"

stfel>

cum putem aa valoarea luixutiliznd teorema lui)itagora""" n triunghiul dreptunghic SMMsu%stituim peycu vx/c>

7/18/2019 chimie

9/17

B

7/18/2019 chimie

10/17

Cumina este reectat$ de la oglinda Mla surs$& care ntre timp aparcurs distana pn$ la S" #eoarece distana SSeste egal$ cu SS&distana MS este egal$ cu x" +raseul total parcurs de fasciculul delumin$ este astfel>

+impul necesar fasciculului de lumin$ s$ str$%at$ aceast$ distan$la viteza ceste>

4um se compar$ aceast$ valoare cu timpul necesar luminii s$parcurg$ traseul dus-ntors n direcia de deplasare a )amntuluiD /$diviz$m timpul din cazul paralel cu timpul din cazul perpendicular""">

cum& orice num$r divizat de r$d$cina lui p$trat$ d$ aceia'ir$d$cin$ p$trat$ ca 'i coecient""" 'a c$ ultima ecuaie se simplic$la>

7/18/2019 chimie

11/17

7/18/2019 chimie

12/17

ceast$ expresie poate mai departe simplicat$ dac$multiplic$m num$r$torul 'i numitorul (ca mai *os!>

Fi iat$-ne a*un'i aici" cesta este raportul de timp necesar luminii n

direcia de deplasare a )$mntului comparat$ cu timpul necesar pentrudirecia perpendicular$ la deplasarea )$mntului" )entru orice valoare a luivmai mare dect zero& expresia de mai sus este mai mare dect 1" stfel&dac$ )$mntul se deplaseaz$ printr-un eter nemi'cat& ar tre%ui s$ i ia maimult timp luminii n direcia de deplasare a )$mntului dect pe direcieperpendicular$" (#e fapt& mi'carea paralel$ ar lua timpul maxim iarmi'carea perpendicular$ timpul minim"! Michelson 'i Morley au realizatexperimentul lor pentru a ncerca s$ detecteze diferena direcional$ detimp a luminii" )rin ncercarea fasciculului de lumin$ n toate direciile& 'i

m$surnd timpul de ntoarcere cu interferomentrul lor incredi%il de delicat&au considerat c$ ar tre%ui s$ o%in$ diferenele n viteza aparent$"""

Ei nu au g$ sit nici o diferen$ n viteza luminii prin schim%areadirecieiG 4u alte cuvinte& viteza luminii a fost mereu egal$ cu c& indiferentde mi'carea sursei H o clar$ contradicie cu legea mi'c$rii a lui IeJton" 6nncercarea de a m$sura mi'carea a%solut$ a )$mntului& Michelson 'iMorley& au reu'it astfel nu doar s$ pun$ la ndoial$ existena eterului& ct 'ia ntregului concept de nemi'care a%solut$ 'i mi'care a%solut$& pe %azans$'i a sistemului IeJtonian despre univers" (=" simov H Ioul ghid de

'tiin$ a lui simov& paginile 811-81B!

9ezultatele experimentului au generat un raionament 'i odezvoltare teoretic$ liniar$ ulterior& care eventual a atins maximul cucrearea de c$tre Einstein a lozoei relativiste" stfel& urmnd caleadeschis$ de experimentul lui Michelson-Morley& n 18,0"""

""" zicianul irlandez 5eorge Arancis Aitz5erald a venit cu o nou$explicaie pentru rezultatele negative ale experimentului lui M-M" El asugerat c$ toat$ materia se contract$ n direcia de deplasare 'i c$

m$rimea contraciei cre'te cu rata de mi'care" 4onform acesteiinterpret$ri& interferometrul este mereu scurtat n direcia de mi'carereal$. a )$mntului cu o m$rime care compenseaz$ exact diferena ndistan$ pe care fasciculul de lumin$ tre%uie s$-l parcurg$" Mai mult dectatt& toate dispozitivele posi%ile de m$surare& incluznd organele umane

7/18/2019 chimie

13/17

de sim& ar scurtate. n acela'i mod& astfel nct scurtarea nu poate nnici un fel m$surat$"

K

7/18/2019 chimie

14/17

poi>

Aizicianul olandez Lendri< ntoon Corentz a dus curnd idea luiAitz5erald un pas mai departe" 5ndindu-se la razele catodice& la careCorentz lucra n acel timp& el a motivat c$ dac$ sarcina unei particulenc$rcate era comprimat$ ntr-un volum mic& masa particulei ar cre'te" )rin

urmare o particul$ z%ur$toare scurtat$ n direcia de deplasare a acesteiade contracia Aitz5erald ar tre%ui s$-'i m$reasc$ masa"

)n$ cnd& n nal>

Einstein a introdus o a doua idee important$ n teoria sa special$ arelativit$ii> aceea c$ viteza luminii n vid niciodat$ nu variaz$& indiferentde mi'carea sursei acesteia" 6n viziunea lui IeJton despre univers& unfascicul de lumin$ de la o surs$ deplasndu-se c$tre o%servator& ar tre%uis$ se mi'te mult mai repede dect una de la o surs$ care se deplaseaz$ n

oricare alt$ direcie" 6n viziunea lui Einstein& aceasta pare s$ nu sentmple& 'i de la aceast$ presupunere el a fost capa%il s$ dezvolteecuaiile Corentz-Aitz5erald" El a ar$tat c$ cre'terea masei odat$ cu viteza&pe care Corentz a aplicat-o doar particulelor nc$rcate& poate aplicat$tuturor o%iectelor din orice categorie" Einstein a raionat mai departe c$cre'terea n vitez$ nu doar c$ scurteaz$ lungimea 'i cre'te masa& dar deasemenea ncetine'te ritmul timpului? cu alte cuvinte& ceasurile ar ncetini&mpreun$ cu scurtarea reperelor" (=" simov H Ioul ghid de 'tiin$ a luisimov& paginile 0@-07!

Fi aceasta este H dezvoltarea teoretic$ care a urmat experimentuluilui Michelson-Morley" 4onform instituiei convenionale& drumul de laexperimentul lui Michelson-Morley pn$ la crearea relativit$ii a fost unulnatural& 'i un sensi%il progres care a culminat cu viziunea lui Einstein"+eoria special$ a relativit$ii a devenit una dintre cele mai preioase%i*uterii n coroana zicii& 'i astfel aceasta a domnit a%solut aproape pesteun secol" 4ei mai muli zicieni& care sunt relativi'ti nveterai& nu se maindoiesc de teoria special$ a relativit$ii H n ciuda multelor aparenteciud$enii" #ar& n ultimii patru sau cinci ani& un mic numar de zicieniconvenionali au g$sit necesitatea ('i cura*ul! s$ se ndoiasc$ devaliditatea a%solut$ a primei teorii a relativit$ii a lui Einstein" nul dintreei& Cee /molin& crede de exemplu& c$ teoria special$ a relativit$ii tre%uies$ e schim%at$& cumva& (de'i nu pare s$ 'tie exact cumpoate aceastaf$cut$& sau ceanume tre%uie schim%at!" +otu'i& este clar faptul c$ zicienica Cee /molin sunt a'a de puini n acest timp& c$ teoria special$ arelativit$ii ar tre%ui s$ se %ucure nc$ de statutul s$u a%solut pentru ovreme"

+eoriei speciale a relativit$ii i s-au opus cu toate acestea& mulioameni& nc$ de la nceputurile ei& 'i aceast$ realitate se mai manifest$nc$ 'i ast$zi" Aizicienii convenionali pot s$ strige tot ceea ce vor desprevaliditatea irefuta%il$. a teoriei& realitatea este c$ din ce n ce mai mulioameni nu mai sunt fascinai de imaginea %om%astic$ desenat$ de

7/18/2019 chimie

15/17

relativi'ti" 6n schim% num$rul celor care ntrea%$> 4e tot spunei& #omnilorAizicieniD. cre'te" Ca care& desigur& relativi'tii zilelor noastre pot doar s$r$spund$ cu acelea'i argumente 'i cu aceia'i imagine mental$ utilizat$ derelativi'tii de la nceputurile secolului dou$zeci" Iu s-au schim%at preamulte n povestea relativit$ii& cu excepia unor noi peticeli. care erau

necesare" #e exemplu& Einstein a admis c$ viteza cunoscut$ a luminii nuva niciodat$

7

7/18/2019 chimie

16/17

nlocuit$" ceast$ presupunere a tre%uit p$strat$& altfel lucrurile ar putut trimise napoi n timp" #ar realitatea de fapt este c$ viteza luminii a fostnlocuit$ ('i n cel mai r$u dintre scenariile posi%ile& su% forma unui semnalde net$g$duit!G 'a c$& relativi'tii no'tri nu au nici o 'ans$ dect s$peticeasc$& cumva& teoria" Ca nal& nimeni nu este destul de sigur dac$

acea gaur particular$ n teoria special$ a relativit$ii a fost Npeticit$.& de'ipoi paria 'i ultimul%$nu c$ nici un relativist nu va accepta c$ gaura.exist$ nc$ 'i poate v$zut$ de toiG #e fapt nimeni nu este destul de sigurcum relativi'tii pot susine c$ nu exist$ alte g$uri. n teoria special$ arelativit$ii (su% forma gemenilor 'i paradoxurile ceasului!" Ooi reveni laaceste su%iecte puin mai t$rziu" 6n continuare& oricum& vom re-evaluaexperimentul Michelson-Morley din perspectiva %unului sim."

7/18/2019 chimie

17/17

8