的迈克耳孙-莫雷实验

出生于德国的美国物理学家嗜迈克耳逊早期的测量标准光的速度在1870年代末,确定速度在0.02%的现代价值。迈克耳逊最值得注意的测量光速,但是,还没有出现。从第一个猜测波自然的光通过逐步更精致的惠更斯的理论年轻,菲涅耳,麦克斯韦,假设一个底层物理媒介支持光的透射,在空中一样,支持的传播声音。被称为醚,或者是发光的醚,这个媒介被认为渗透所有的空间。推断醚的物理性质是有问题的支持高频横向振荡的光,它必须非常严格,但其缺乏对行星的影响运动事实上它并没有观察到任何陆地环境要求脆弱的和化学检测不到。虽然没有引用的属性支持介质麦克斯韦电磁理论的数学,就连他订阅了以太的存在,写一篇文章关于这个主题的第九版的Encyclopædia大yabo亚博网站首页手机英百科全书在1870年代。1887年,美国化学家合作。迈克耳逊爱德华·莫理设计,完成一套精确的光学测量检测的运动地球通过醚绕太阳。

的测量迈克耳孙-莫雷实验是基于假设观察者静止醚将决定不同的速度从一个观察者移动通过醚。因为地球的速度相对于太阳大约是29000米每秒,或大约0.01%的光速,地球提供了一个方便的测量角度的任何改变相对光速运动。利用迈克耳逊光学干涉仪、干扰影响两光束平行于旅行,和垂直于地球的轨道运动过程中监控它的轨道。仪器能检测不同光干涉仪的速度沿着两条路径,小如5000米每秒(小于2部分100000年光速)。没有发现差异。如果地球真的穿过醚,运动似乎一点也不影响测量光速。

现在被称为最著名的实验零结果物理是协调1905年,当阿尔伯特·爱因斯坦,在他的配方狭义相对论假设,光速都是一样的参考帧;即。测量了光速是独立于观察者的相对运动和光源。的假设醚,其优先参考系,最终放弃了作为一个不必要的构造。

自然的基本常数

自从爱因斯坦工作光速被认为是基本不变的自然的。其意义远比其更广泛的角色在描述电磁波的性质。它是单一限制速度在宇宙,被一个上界传播速度信号,所有材料粒子的速度。在著名的相对论方程,E=米c²光的速度(c)作为一个比例常数链接过去不同的质量的概念(米),能源(E)。

测量光速的先后精制在20世纪,最终达成有限精度的定义——米,长度和第二单位。1983年第17届大会度量衡固定光速是一个常数以每秒299792458米的定义。米成为导出单位,等于距离受光1/299,792,458秒(看到国际单位制)。

横向波

有两种品种。在一个纵波的振荡扰动传播方向平行。一个熟悉的例子是奢华的声波振荡运动的空气分子诱导的方向前进波。横电波的干扰包括成直角的方向传播;例如,像波传播水平通过身体的水,其表面上下上下摆动。

许多令人费解的光学效果,首先观察到17世纪中叶,是解决当光理解为一波现象,其振动的方向被发现。第一个所谓的极化效应是由丹麦医生发现的伊拉斯谟巴氏在1669年。巴氏观察双折射或双折射方解石(常见的碳酸钙晶形)。当光线经过方解石,水晶分裂,产生两个图像互相抵消。牛顿是意识到这个效应和猜测,也许他小体的光有一个不对称或“本位主义”可以解释这两个图像的形成。牛顿同时代的,惠更斯可能占双折射与元波理论,但他没有认识到真正的影响的效果。双折射仍然是一个谜,直到托马斯年轻独立,法国物理学家Augustin-Jean菲涅耳表明,光波是横向的。这个简单的概念提供了一个自然和简单的极化效应的分析框架。(输入光波的偏振可以被描述为两个垂直偏振的组合,每个都有自己的波速。因为他们的不同的波速度,两个偏振分量具有不同的折射指数,并通过材料,因此他们折射不同生产两个图像。)菲涅耳迅速发展全面的模型的横向光波占双折射和其他光学效果。四十年后,麦克斯韦电磁理论提供了优雅的基础横向光的性质。

麦克斯韦电磁波是横向,电场和磁场方向垂直于传播方向摆动。也垂直于另一个领域,电场方向,磁场方向,传播方向形成一个右撇子坐标系统。一波的频率f和波长λλ(相关f=c)传播在积极的x方向,数学描述的字段

方程表明,电场和磁场阶段彼此;在任何给定的点在空间,他们达到最大值,E₀和B₀,在同一时间。字段的振幅不独立;麦克斯韦方程表明,E₀=cB₀电磁波在真空。

在描述的方向光波的电场和磁场,这是常见的做法仅指定电场的方向;磁场方向然后从要求遵循垂直于另一个字段,以及方向波传播。一个线性极化波的属性字段固定方向的振动波传播。其他偏振状态是可能的。圆偏振光波的电场和磁场矢量旋转方向传播,同时保持固定的振幅。椭圆偏振光是指直线和圆偏振状态之间的中间。