摘要:迈克尔逊莫雷实验之所以出现零移动的实验结果,是因为忽略了光波的波长形变。随着光线方向的改变,波长发生了形变。要验证这一点并不难,测量一束光的光波波长及反射光的波长。如果波长并不相同,那可能揭开这个世纪谜题。
迈克尔逊莫雷实验被称为现代物理上方的两朵乌云之一,并催生出了相对论。但是,其实验结果零移动或许可以用经典物理来解释,因为光源移动会影响光波的波长,而一百年前的这个实验受时代的局限,两位设计者并没有考虑这一点。
实际上光源移动会引发光波形变被后世所公认,比如红移和蓝移。如下图。
光源逆着光线传播的方向移动就会引发红移,波长会变大。因为频率并没有发生变化,所以λf是变大的,但是这个速度是相对于光源而言的,如果抵消掉光源速度v,那么光线在空间中的传播速度恒为一个常数。
简单来说,如果光源的速度是v,那么λf=c+v。
或者(λ0 ± △λ)f=c+v 。其中 △λf=v。 △λ代表波长形变量。
如果光源的速度是1000米每秒,那么波长×频率=c+1000,
如果光源的速度是5000米每秒,那么波长×频率=c+5000。
无论波长形变量是多少,在抵消掉光源速度后,光线的传播速度恒为一个常数,这可以由光行差等现象证明,这也是麦克斯韦方程组的真实意思。
然后再看迈克尔逊莫雷实验,实验并没有考虑钠光源的移动速度,没有考虑波长形变,尽管这一形变量及其微小,而是按照钠光波长590纳米来计算,认为初始第m个波与第n个波干涉,装置整体旋转90°后变成第m+0.2个波与第n-0.2个波相干涉,产生了大约0.4个波长的相位差,理论上明暗条纹应该移动0.4个条纹间距。
是的,整个实验是按照固定不变的波长计算的。
但如果考虑波长形变的话,没有出现相位差则是正常的。
光传播方向与光源移动方向相同,因此蓝移,波长=λ-△λ,水平方向的速度沿用伽利略速度变换公式,去追镜子时是C-V,折返时C+V。
由上图可见,由于波长的改变,速度与波长的正比关系恰好没有变化,因此两光路的波的数目并没有发生变化,都是2k个波,并不会变成2k+0.2个波和2k-0.2个波,波的数目没有变,也就没有产生波的相位差,没有相位差,所以明暗条纹也就没有移动。
要验证这一点其实很简单,测量任意一束入射光的波长,以及用镜子180度反射光的波长,比较是否相等。仪器可以放置在一个水平转盘上,测量反射光时将其轻轻旋转180即可。
单次实验十分简单,另外可以改变入射光的水平方向以及与地平线的倾斜角度,360°全方位立体式的测量,如果光波波长随着光线角度的改变呈现有规律的递增或递减,则更有说服力。
以100年前迈莫实验的钠光源的钠光波长590纳米计算,以光源速度取太阳系整体前进速度210千米每秒计算,光源速度约为光速7‰,则波长形变量也约为7‰,即形变量在±0.4纳米,入射光与反射光波长最大相差0.8纳米,以现有的仪器精度来说并没有难度。
一百年前的迈克尔逊莫雷实验忽视了波长形变所带来的影响,现在,理应补上这个漏洞。
《与资本为伍》刘顺国
2022.2.20
迈克尔逊莫雷实验被称为现代物理上方的两朵乌云之一,并催生出了相对论。但是,其实验结果零移动或许可以用经典物理来解释,因为光源移动会影响光波的波长,而一百年前的这个实验受时代的局限,两位设计者并没有考虑这一点。
实际上光源移动会引发光波形变被后世所公认,比如红移和蓝移。如下图。
光源逆着光线传播的方向移动就会引发红移,波长会变大。因为频率并没有发生变化,所以λf是变大的,但是这个速度是相对于光源而言的,如果抵消掉光源速度v,那么光线在空间中的传播速度恒为一个常数。
简单来说,如果光源的速度是v,那么λf=c+v。
或者(λ0 ± △λ)f=c+v 。其中 △λf=v。 △λ代表波长形变量。
如果光源的速度是1000米每秒,那么波长×频率=c+1000,
如果光源的速度是5000米每秒,那么波长×频率=c+5000。
无论波长形变量是多少,在抵消掉光源速度后,光线的传播速度恒为一个常数,这可以由光行差等现象证明,这也是麦克斯韦方程组的真实意思。
然后再看迈克尔逊莫雷实验,实验并没有考虑钠光源的移动速度,没有考虑波长形变,尽管这一形变量及其微小,而是按照钠光波长590纳米来计算,认为初始第m个波与第n个波干涉,装置整体旋转90°后变成第m+0.2个波与第n-0.2个波相干涉,产生了大约0.4个波长的相位差,理论上明暗条纹应该移动0.4个条纹间距。
是的,整个实验是按照固定不变的波长计算的。
但如果考虑波长形变的话,没有出现相位差则是正常的。
光传播方向与光源移动方向相同,因此蓝移,波长=λ-△λ,水平方向的速度沿用伽利略速度变换公式,去追镜子时是C-V,折返时C+V。
由上图可见,由于波长的改变,速度与波长的正比关系恰好没有变化,因此两光路的波的数目并没有发生变化,都是2k个波,并不会变成2k+0.2个波和2k-0.2个波,波的数目没有变,也就没有产生波的相位差,没有相位差,所以明暗条纹也就没有移动。
要验证这一点其实很简单,测量任意一束入射光的波长,以及用镜子180度反射光的波长,比较是否相等。仪器可以放置在一个水平转盘上,测量反射光时将其轻轻旋转180即可。
单次实验十分简单,另外可以改变入射光的水平方向以及与地平线的倾斜角度,360°全方位立体式的测量,如果光波波长随着光线角度的改变呈现有规律的递增或递减,则更有说服力。
以100年前迈莫实验的钠光源的钠光波长590纳米计算,以光源速度取太阳系整体前进速度210千米每秒计算,光源速度约为光速7‰,则波长形变量也约为7‰,即形变量在±0.4纳米,入射光与反射光波长最大相差0.8纳米,以现有的仪器精度来说并没有难度。
一百年前的迈克尔逊莫雷实验忽视了波长形变所带来的影响,现在,理应补上这个漏洞。
《与资本为伍》刘顺国
2022.2.20