Het Michelson-Morley-experiment

[tuander]

Verder werden de spiegeltjes bijgesteld door Michelson&Morley tijdens het experiment, dat zou eigenlijk niet gemogen moeten hebben denk ik.

Bron? Lijkt me sterk.

Ik kan niet terug vinden waar ik dat ooit gelezen heb. Nou ja, fijn in ieder geval dat je het met mee eens bent dat dat niet mag. Dan kan ik mijn verkeerde idee uit mijn hoofd zetten. Wederom bedankt!

[tuander]

ik ben nog bezig geweest met de ruimtelijke fringe-patronen. In een v=0 situatie zijn die vrij simpel, zoals al gezien. Je construeert gewoon een plat 'cirkelpatroon, en dat patroon roteer je om de as door de twee golfbronnen. (figuur links)

in geval van een klassieke natuurkunde aetherwind, wordt het veel ingewikkelder. Je kunt je vlak met 'cirkelpatroon' gewoon construeren, maar je ziet dat je deze vorm niet meer simpelweg kunt roteren om de as door S1 en S2. (figuur rechts) In dit simpele geval van een aetherwind die waait in een richting loodrecht op de as door S1-S2 is het loodrechtvlak echter nog vrij simpel te construeren.

Je ziet trouwens dat in dit loodrechtvlak de golfsnelheid wordt verminderd door de zijwaartse aetherwind!

Maar als de 'aetherwind' waait onder een andere hoek wordt de ruimtelijke figuur nog weer ingewikkelder. Ik ben er nog niet aan toegekomen, slechts het vlak met cirkelpatronen voor een aetherwind onder een hoek van 30 graden

[tuander]

toch nog even een update van de samenvattings-afbeelding. Om verwarring te voorkomen met andere hoeken theta die ik op internet tegenkwam, heb ik die herbenoemd in hoek psi. psi is dus de hoek voor destructieve interferentie-banden (donkere fringes). twee projectieschermen toegevoegd, eentje in de richting S1-S2 (blauw). Eentje in de richting loodrecht daarop (oranje). Voor die laatste heb ik het verband weergegeven tussen golflente lambda, golfbronafstand d, en afstand van het projectiescherm tot de golfbronnen L. Golfbronnen zijn bij Michelson-Morley dus 2 spiegelbeelden van dezelfde laserbron. Bij een tweespleten-experiment zijn de golfbronnen de beide spleten.

Dit alles dus voor de situatie v=0, zowel in SRT als in klassieke lichttheorieën. Michelson-Morley hadden de veronderstelling dat licht een golfverschijnsel was in bewegende aetherwind, voor die situatie geldt deze afbeelding dus nadrukkelijk NIET.

[Xilvo]

Zo komen de patronen er inderdaad uit te zien. In het M&M experiment was het niet mogelijk een ringenpatroon, zoals rechtsonder in jouw tekening, te zien, omdat daar wit licht werd gebruikt.

Michelson-Morley hadden de veronderstelling dat licht een golfverschijnsel was in bewegende aetherwind, voor die situatie geldt deze afbeelding dus nadrukkelijk NIET.

Zou er een effect door etherwind zijn, dan zou dat leiden tot een klein schijnbaar verschil in weglengte. Dat zou leiden tot een kleine verschuiving van het lijnenpatroon in het patroon dat je linksboven tekende.

[tuander]

ik had eerder in dit topic al interferentiepatronen getekend van 2 naast elkaar staande dopplerbronnen onder dezelfde hoek, en als je dan die hoek (gelijk voor alle twee golfbronnen) verandert, zie je eigenlijk in elke richting wel een verschuiving optreden, in elke richting wel een gedeeltelijke fringeshift. de groenige afbeeldingen met het lichtblauwe interferentiepatroon

Mijn aanname daarbij was dat je een dopplerpatroon in een spiegel kon spiegelen, en dat daarbij de 'schijn' positie van het spiegelbeeld op dezelfde plek komt te staan als wanneer er geen aetherwind zou zijn. de rode stip en de zwarte stip in de afbeelding. Die aanname klopt dus, met bepaalde voetnoten, denk ik nu. Dus een gespiegelde dopplerbron, mag je gewoon beschouwen als een dopplerbron op de positie van het spiegelbeeld S1 (onder voorbehoud)

Verder nog even een verfijning gemaakt van de niet-doppler tekening, het raakt haast een beetje off-topic, maar misschien is het toch nuttig. Uitkomst: Δy = L*n*λ / d*cosθ

[Marko]

er werd wel gedeeltelijke fringeshift waargenomen meen ik, maar die vielen buiten de nauwkeurigheid van de gebruikte apparatuur. Verder werden de spiegeltjes bijgesteld door Michelson&Morley tijdens het experiment, dat zou eigenlijk niet gemogen moeten hebben denk ik. Ik dacht dat het MM-experiment later nog wel herhaald is met grotere nauwkeurigheid

(spiegeltjes bijdraaien is hetzelfde als de positie van S1 en S2 veranderen)

Als je niet zeker bent over de precieze uitvoering dan loont het de moeite om het daadwerkelijke artikel te lezen.

https://history.aip.org/exhibits/gap/PDF/michelson.pdf

Nut en noodzaak van het verstellen van de spiegeltjes wordt in ieder geval duidelijk beschreven.

[tuander]

Er staat dat ze alleen aanpassingen deden aan de spiegeltjes voorafgaand aan elk experiment. Niet tijdens het experiment. Dus dat is geen probleem. Waar ik dat toch gelezen had? Nou ja.

Er staat ook dat elk experiment 6 minuten duurde. dat is ongeveer 1/239e van een siderische dag. gedurende die tijd zal het vlak waarin MM hun opstelling roteerden zelf niet meer dan 1,5 graad gedraaid zijn. Weet niet of dat heel belangrijk is.

De verwachtte grootte van de aetherwind zou misschien iets van 600 km/s zijn. (snelheid van de aarde t.o.v. de achtergrondstraling) De x,y-component daarvan is natuurlijk hoogstwaarschijnlijk kleiner. De loodrechte z-component zal dus gedurende die 6 minuten niet heel veel veranderd zijn. De baansnelheid van de aarde en de aardrotatie zijn niet zo heel relevant in dit verhaal, denk ik

Gedurende het experiment draaien de 2 doppler-patronen ten opzichte van de opstelling. de posities van S1 en S2 veranderen daarbij niet, omdat er niet aan de spiegeltjes gedraaid is. Dan zou je verwachten dat de hoeken van de fringe-spaken, veranderd zijn tijdens een kwart-rotatie. M.a.w. dat er een gedeeltelijke fringeshift had moeten worden waargenomen. Maar er is dus nooit iets gemeten.

[tuander]

ik zat na te denken over faseverschuivingen. Bij twee golfbronnen. Bij een Aetherwind-situatie. Bij een Michelson-Morley opstelling.

Als je twee golfbronnen hebt die synchroon blijven lopen, heb je géén faseverschil tussen de 2 bronnen. Per definitie. Je krijgt echter wél een fringe-verschuiving, vanwege het draaien van je 2 dopplervormen, om S1 en om S2.

Maar, er zou ook een faseverschil gedurende een rotatie kunnen ontstaan. Dan neem ik aan dat ook een faseverschil zorgt voor een fringe-verschuiving. Het faseverschil ontstaat volgens mij doordat de lichtsnelheid in beide armen verschillend is. dus een golf die op t=0 vanaf de lichtbron vertrekt, komt eerder aan bij S1, en dus later bij S2. Maar, na 90 graden rotatie, komt een golf die op t'=0 vertrekt, eerder aan bij S2, en later bij S1. Volgens mij staat ook dit gelijk aan een zekere fase-verschuiving.

[tuander]

de periodes van de beide fringeverschuivingen zijn verschillend.

De doppler-rotatie-fringeverschuiving (DR-shift) maakt 1 volledige cyclus gedurende een 360 degr rotatie van de MM-opstelling.

De lichtsnelheids-faseverschuiving (Vv-shift) maakt 2 volledige cycli gedurende een 360 degr rotatie van de MM-opstelling.

[Xilvo]

Om discussie helder te houden zou ik zorgvuldig en duidelijk zijn met de woordkeuze.

Er zijn geen Dopplerbronnen, er kan een Doppler-effect optreden als een golf door een medium gaat
Wat zijn synchrone bronnen? Op z'n minst moeten die gelijke frequentie hebben. Maar ook met een faseverschil zou ik ze synchroon noemen. Maakt niet uit wat je kiest maar het moet wel duidelijk zijn wat je bedoelt.

Zelfde geldt voor doppler-rotatie-fringeverschuiving en lichtsnelheids-faseverschuiving. Het mag voor jou duidelijk zijn wat je bedoelt, voor mij (en ik vermoed ook voor anderen) allerminst.

[tuander]

Om discussie helder te houden zou ik zorgvuldig en duidelijk zijn met de woordkeuze.

Er zijn geen Dopplerbronnen, er kan een Doppler-effect optreden als een golf door een medium gaat
Wat zijn synchrone bronnen? Op z'n minst moeten die gelijke frequentie hebben. Maar ook met een faseverschil zou ik ze synchroon noemen. Maakt niet uit wat je kiest maar het moet wel duidelijk zijn wat je bedoelt.

Zelfde geldt voor doppler-rotatie-fringeverschuiving en lichtsnelheids-faseverschuiving. Het mag voor jou duidelijk zijn wat je bedoelt, voor mij (en ik vermoed ook voor anderen) allerminst.

Dank voor de vragen.

Het woord 'dopplerbron' is misschien inderdaad verwarrend. Ik gebruikte dit woord ik alleen bij de uitleg van de positie S1 van een lichtbron in een spiegel, in het geval van aetherwind. Misschien moet ik het daarbij laten.

Wat ik een 'synchrone bron' noem is een moeilijkere vraag. misschien moet ik dat definiëren als twee bronnen die op t=0 allebei een lichtpuls p0 uitzenden, op t=1 allebei een lichtpuls p1 uitzenden, op t=2 allebei een lichtpuls p2 uitzenden, etc. lichtbronnen kunnen dan wel 'in fase' zijn, terwijl ze niet 'synchroon' zijn. Heb je misschien een suggestie voor een betere benaming voor een tweetal van deze bronnen?

Wat DR-shift is en wat Vv-shift is zou inmiddels duidelijk moeten zijn. Als dat niet zo is, raad ik je aan jezelf wat beter te verdiepen, en te proberen te begrijpen wat ik hier over geschreven heb.

[tuander]

of moet ik het toch duidelijker uitleggen?

[Xilvo]

of moet ik het toch duidelijker uitleggen?

Als je wil dat anderen de moeite nemen het te volgen wel. Dat doen ze alleen als je het niet nodeloos lastig te volgen maakt. Als je het alleen voor jezelf doet heb je daar geen forum voor nodig.

Hoe een interferometer werkt, hoe het M&M experiment in grote lijnen werd uitgevoerd weet ik. Daarvoor hoef ik dit topic niet te volgen.

[tuander]

deze uitleg voldoende?

[Xilvo]

Nee, sorry. Ik snap niet wat je bedoelt.
"Etherwind", indien bestaand, veroorzaakt een weglengteverschil, net als een kleine verplaatsing van één van de spiegels dat zou doen zonder die etherwind.