迈克尔逊最早用迈克尔逊干涉仪做什么
迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作,为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器
迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊-莫雷实验联系在一起的,实际上这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。在迈克尔逊的时代,人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播,而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性,在当时还是一个谜。有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”,来证明以太的存在和具有静止的特性,但由于仪器精度所限,遇到了困难。麦克斯韦曾于1879年写信给美国航海年历局的D.P.托德,建议用罗默的天文学方法研究这一问题。迈克尔逊知道这一情况后,决心设计出一种灵敏度提高到亿分之一的方法,测出与有关的效应。
1881年他在柏林大学亥姆霍兹实验室工作,为此他发明了高精度的迈克尔逊干涉仪,进行了著名的以太漂移实验。他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时,其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上,光通过相等距离所需时间不同,因此在仪器转动90°时,前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。迈克尔逊用最初建造的干涉仪进行实验,这台仪器的光学部分用蜡封在平台上,调节很不方便,测量一个数据往往要好几小时。实验得出了否定结果。
1884年在访美的瑞利、开尔文等的鼓励下,他和化学家莫雷(Morley,Edward Williams,1838~1923)合作,提高干涉仪的灵敏度,得到的结果仍然是否定的。1887年他们继续改进仪器,光路增加到11米,花了整整5天时间,仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动,结果仍然是否定的。这一实验引起科学家的震惊和关注,与热辐射中的“紫外灾难”并称为“科学史上的两朵乌云”。随后有10多人前后重复这一实验,历时50年之久。对它的进一步研究,导致了物理学的新发展。迈克尔逊的另一项重要贡献是对光速的测定。早在海军学院工作时,由于航海的实际需要,他对光速的测定开始感兴趣。
1879年开始光速的测定工作。他是继菲佐、傅科、科纽之后,第四个在地面测定光速的。他得到了岳父的赠款和政府的资助,使他能够有条件改进实验装置。他用正八角钢质棱镜代替傅科实验中的旋转镜,由此使光路延长600米。返回光的位移达133毫米,提高了精度,改进了傅科的方法。他多次并持续进行光速的测定工作,其中最精确的测定值是在1924~1926年,在南加利福尼亚山间22英里长的光路上进行的,其值为(299796±4)km/s。迈克尔逊从不满足已达到的精度,总是不断改进,反复实验,孜孜不倦,精益求精,整整花了半个世纪的时间,最后在一次精心设计的光速测定过程中,不幸因中风而去世,后来由他的同事发表了这次测量结果。