Michelson-Interferometer – Wellenlänge messen, den Äther prüfen
PhysikOptikAlter 16–17Virtuelles Labor
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Als Nächstes in Optik
Bewegen Sie einen Spiegel und zählen Sie die Kreisringe, die durch die Mitte des Schirms laufen: Δd = Nλ/2 liefert die Wellenlänge eines Lasers, auch eines unbekannten. Eine zweite Ansicht dreht die Michelson-Morley-Apparatur in einem angenommenen Ätherwind und vergleicht die von der klassischen Physik vorhergesagte Streifenverschiebung mit dem Nullergebnis.
Lektion: Michelson-Interferometer, Wellenlängenmessung durch Streifenzählen, Michelson-Morley-Experiment, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
Was sie zeigt
Ein Michelson-Interferometer teilt einen Strahl in zwei, schickt jeden Teil zu einem Spiegel und führt beide wieder zusammen. Wird ein Spiegel um Δd bewegt, ändert sich der Weg um 2Δd; so läuft pro λ/2 Bewegung ein Streifen durch, und Δd = Nλ/2. 1887 drehten Michelson und Morley ein solches Instrument im angenommenen Ätherwind. Sie erwarteten eine Verschiebung von etwa 0,4 Streifen, fanden aber weniger als ein Zwanzigstel davon. Das Ergebnis ließ keinen Platz für einen Ätherwind, und die spezielle Relativitätstheorie setzte später die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter gleich.
So funktioniert es
Wählen Sie bei Streifen zählen Lichtquelle, Zu zählende Streifen und Tempo und drücken Sie Spiegel bewegen. Der Spiegel stoppt bei dieser Zahl, die Messung kommt in die Tabelle. Berechnen Sie λ = 2Δd/N. Messen Sie dann Laser X. Stellen Sie bei Michelson–Morley den Optischen Weg L und die Ätherwind-Geschwindigkeit v ein und drücken Sie Drehen. Die gestrichelte Kurve ist die Vorhersage, die Punkte sind die Ablesungen. Die Tabelle nennt die obere Grenze der Windgeschwindigkeit.
Einstellbare Parameter
- Ansicht Streifen zählen, Michelson–Morley
- Lichtquelle Roter Laser, Grüner Laser, Violetter Laser, Laser X
- Zu zählende Streifen 20–300
- Optischer Weg L 1,2–11 m
- Ätherwind-Geschwindigkeit v 5–60 km/s
Fragen zum Erkunden
- Wie weit bewegt sich der Spiegel für 100 Streifen roten Lichts, und welche Wellenlänge ergibt das?
- Welche Wellenlänge messen Sie für Laser X, und wie ändert mehr Streifenzählen Ihre Unsicherheit?
- Welche Verschiebung sagt die klassische Physik für L = 11 m und v = 30 km/s voraus, und was zeigen die Ablesungen?
