相对论、量子力学及其场论的，本质、规律，及其必然且必需的发展(12) 迈克尔逊实验的设计和结果

(接(11))

为此，他设计了如下的一个实验，即：用半镀银的透明薄片，将光束分为彼此正交的两束，使其传播方向分别平行或正交于与地球相对“以太” 的运动方向，经不同的光程差反射折回发生干涉，而形成干涉条纹。

设两分光束各单程的长度为s，地球绕太阳相对“以太”参考系的运动速度为v，大气(近乎真空)中3维空间的光速为c，平行参考系运动方向的光束往返光路所需时间为t(1)，垂直参考系运动方向的光束往返光路所需时间为t(2)，则按通常经典力学的伽利略变换，有：

t(1)= s/(c-v)+ s/(c+v)= (2 s /c)/ (1-v^2/ c^2),
t(2)= 2( s^2+( vt)^2)^(1/2)/c= (2 s /c) / (1-v^2/ c^2)^(1/2) ,
两光束往返光路所需时间差为
t(2)- t(1)= (2 s /c)(1/ (1-v^2/ c^2)^(1/2)-1/ (1-v^2/ c^2)) ,
因v/c甚小，上式近似为t(2)- t(1)~ s (v/ c) ^2/c，

实验中，还使整个仪器旋转90度，使原来垂直与平行参考系运动方向的光束互换，这两次的时间差就成为2s (v/ c) ^2/c。这样，仪器旋转前后，干涉条纹将发生移动的条纹数应是n=2s (v/ c) ^2/(cT)= 2s (v/ c) ^2/L，其中T，L分别为所用光的周期和波长。

由他最后几次实验所用光束的波长(5.9乘10^(-5)cm)、所用反射的光程(2乘11m)、和地球绕日运行的速度(3乘10^6 m/s)估计，干涉条纹应移动0.4条。而实验的观测精度可达百分之一条，应完全观测到干涉条纹的移动。

但是，在不同季节，不同地理条件，进行的多次实验观测，却都看不出干涉条纹的移动。

(未完待续)


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