【诺贝尔奖】助攻爱因斯坦的伟大实验

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精华笔记 

狭义相对论的基石性原理，叫做光速不变原理。迈克尔逊和莫雷两位科学家在1887年用一个实验证明了该原理，后世称为迈克尔逊-莫雷实验。因为这个实验，迈克尔逊被授予了1907年的诺贝尔物理学奖。

一、光速不变原理

1. 光速不变原理，就是无论观察者的运动速度是多少，它探测到的光速都是恒定不变的；

2. 光速不变原理非常反常识，但是很早人们就发现，麦克斯韦方程组必须引入光速不变原理，才能自恰，否则会出现矛盾。

二、以太

1. 几乎所有的波的传播都需要介质，并且波相对于其介质的传播速度是恒定的。但是光似乎不需要介质，在真空中也能传播；

2. 科学家们假想了一种介质，叫做以太。以太弥漫在全宇宙当中，光的传播速度相对于以太是不变的；

3. 假设以太在宇宙中是绝对静止的，由于地球相对于太阳有公转，地球可以看成是在以太中穿行。

三、迈克尔逊-莫雷干涉实验

1. 首先要理解光的干涉现象。两束同频的光射向同一个方位，由于存在干涉现象，会出现明暗相间的条纹；

2. 迈克尔逊干涉仪从左边射出一束光，打到中间的分光镜分成两束，其中一束光向右，另一束光向上；

3. 两束光分别会碰到一面镜子被反射回来，再汇聚到干涉仪下方的接收器上，形成干涉条纹；

4. 由于地球在以太中穿行，且光速在以太中是恒定的，所以往不同方向射出的光的速度，相对于地面的观察者必然是不同的。两束垂直的光线在汇聚到下方时，会有一个时间差；

5. 如果转动干涉仪，两束光相对于地面的速度一直在发生变化，我们会观察到不断变化的干涉条纹；

6. 然而实验的结果是并没有观察到干涉条纹的任何变化。所以以太假说不成立，光传播也不需要介质，它相对于任何观察的速度都是一样的，光速不变原理就有了实验依据。