Rayleighin ja Bracen kokeet

Rayleigh- ja Brace  -kokeet olivat kokeita, jotka suoritettiin vuosina 1902 ja 1904 sen osoittamiseksi, johtaako pituuden lyhentäminen kahtaistaitteiseen vai ei. Nämä olivat ensimmäisiä optisia kokeita, joissa mitattiin Maan ja valoeetterin suhteellinen liike , ja ne olivat riittävän tarkkoja havaitsemaan toisen kertaluvun suuret v / c :ssä . Tulokset olivat negatiivisia, mikä oli erittäin tärkeää Lorentzin muunnelmien ja siten suhteellisuusteorian kehittymiselle . Katso myös Erikoissuhteellisuusteorian kokeellinen verifiointi .

Kokemuksia

Selittääkseen Michelson-Morley-kokeen negatiivisen tuloksen George Fitzgerald (1889) ja Hendrik Lorentz (1892) esittelivät pituuden supistumisen hypoteesin , jonka mukaan keho supistuu liikkuessaan kiinteän eetterin läpi .

Lord Rayleigh (1902) tulkitsi tämän puristuksen mekaaniseksi puristukseksi, jonka pitäisi johtaa materiaalien optiseen anisotropiaan, joten erilaisten taitekertoimien pitäisi aiheuttaa kahtaistaitetta . Tämän vaikutuksen mittaamiseksi hän asetti 76 cm pitkän putken levysoittimelle. Putki suljettiin päistään lasilla ja täytettiin hiilidisulfidilla tai vedellä, ja neste oli kahden Nicol-prisman välissä . Nesteen läpi valoa (sähkölampun ja mikä tärkeintä valonheittimien valon säteilemä ) lähetettiin edestakaisin. Kokeilu oli riittävän tarkka viiveen mittaamiseksiyksi6000puolesta aallonpituudesta eli noin 1,2⋅10 -10 . _ Riippuen suunnasta suhteessa Maan liikkeeseen, kaksitaitteisuudesta johtuva odotettu hidastuminen oli luokkaa 10 -8 , mikä oli melko sopusoinnussa kokeen tarkkuuden kanssa. Siten Michelson-Morleyn ja Troughton-Noblen kokeiden lisäksi tämä oli yksi harvoista kokeista, joilla oli mahdollista havaita toisen asteen suuret v/c:ssä. Tulos oli kuitenkin täysin negatiivinen. Rayleigh toisti kokeet lasilevykerroksilla (vaikkakin 100-kertaisella tarkkuudella) ja sai jälleen negatiivisen tuloksen [1] .

DeWitt Bristol Brace (1904) kritisoi kuitenkin näitä kokeita . Hän väitti, että Rayleigh ei ottanut kunnolla huomioon puristuksen vaikutuksia ( 0,5⋅10 -8 10 -8 sijasta ) sekä taitekerrointa, joten tulokset eivät olleet vakuuttavia. Siksi Brace suoritti kokeita paljon suuremmalla tarkkuudella. Hän käytti laitetta, joka oli 4,13 m pitkä, 15 cm leveä ja 27 cm syvä, joka oli täytetty vedellä ja joka voi pyöriä (kokeen tyypistä riippuen) pysty- tai vaaka-akselin ympäri. Auringonvalo ohjattiin veteen linssien, peilien ja heijastavien prismien kautta ja heijastui 7 kertaa siten, että se kulki yhteensä 28,5 m. Näin ollen havaittiin suuruusluokkaa 7,8⋅10 -13 oleva viive . Brace sai kuitenkin myös negatiivisen tuloksen. Toisessa kokeellisessa asetelmassa, jossa veden sijasta käytettiin lasia ja jonka tarkkuus oli 4,5⋅10 -11 , ei myöskään havaittu merkkejä kahtaistaituksesta [2] .

Brace tulkitsi alun perin kahtaistaittavuuden puuttumisen pituuden supistumisen kumoamiseksi. Kuitenkin Lorentz (1904) ja Joseph Larmor (1904) osoittivat, että kun supistumishypoteesia tuetaan ja täydellistä Lorentzin muunnosa käytetään ( eli mukaan lukien aikamuunnos), negatiivinen tulos voidaan selittää. Lisäksi, jos suhteellisuusperiaatteen oletetaan alusta alkaen olevan totta, kuten Albert Einsteinin (1905) erityissuhteellisuusteoriassa , niin tulos on melko selvä, koska tasaisessa translaatioliikkeessä oleva havainnoija voi ajatella olevansa levossa, ja siksi se ei koe mitään vaikutusta omasta liikkeestä. Näin ollen pituuden lyhentymistä ei voi mitata liikkuva tarkkailija, vaan sitä on täydennettävä yhteistyöhaluttomien tarkkailijoiden aikalaajennuksella , mikä vahvistettiin myöhemmin myös Troughton-Rankinin (1908) ja Kennedy-Thorndiken kokeilla. (1932) [3] [4] [A 1] [A 2] .

Muistiinpanot

1. ↑ Lordi Rayleigh (1902). " Aiheuttaako liike eetterin läpi kaksinkertaisen taittumisen? ". Filosofinen aikakauslehti . 4 : 678-683. DOI : 10.1080/14786440209462891 .
2. ↑ Brace, DeWitt Bristol (1904). " Kaksoistaittumisesta eetterin läpi liikkuvassa aineena ". Filosofinen aikakauslehti . 7 (40): 317-329. DOI : 10.1080/14786440409463122 .
3. ↑ Lorentz, Hendrik Antoon (1904), Sähkömagneettiset ilmiöt järjestelmässä, joka liikkuu millä tahansa valon nopeutta pienemmällä nopeudella, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, osa 6: 809–831 
4. ↑ Larmor, Joseph (1904). "Eetterin kautta tapahtuvan liikkeen vaikutusten todetusta puuttumisesta suhteessa aineen rakenteeseen ja FitzGerald-Lorentzin hypoteesiin" (PDF) . Filosofinen aikakauslehti . 7 (42): 621-625. DOI : 10.1080/14786440409463156 . Arkistoitu alkuperäisestä 2022-01-30 . Haettu 30.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )

1. ↑ Laub, Jakob (1910). "Über die experimentellen Grundlagen des Relativitätsprinzips". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 7 : 405-463.
2. ↑ Whittaker, Edmund Taylor. Eetterin ja sähkön teorioiden historia . - 1. Ausgabe. - Dublin: Longman, Green and Co., 1910.