Percobaan Michelson-Morley
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Michelsonmorley-boxplot.svg/220px-Michelsonmorley-boxplot.svg.png)
Percobaan Michelson-Morley, salah satu percobaan paling penting dan masyhur dalam sejarah fisika, dilakukan pada tahun 1887 oleh Albert Michelson dan Edward Morley di tempat yang sekarang menjadi kampus Case Western Reserve University di Cleveland, Ohio, Amerika Serikat.[1] Percobaan ini dianggap sebagai petunjuk pertama terkuat untuk menyangkal keberadaan ether sebagai medium gelombang cahaya.[A 1] Percobaan ini juga telah disebut sebagai "titik tolak untuk aspek teoretis revolusi ilmiah kedua".[A 2] Albert Michelson dianugerahi Hadiah Nobel Fisika tahun 1907 terutama untuk melaksanakan percobaan ini.
Dalam percobaan ini Michelson dan Morley berusaha mengukur kecepatan planet Bumi terhadap ether, yang pada waktu itu dianggap sebagai medium perambatan gelombang cahaya. Analisis terhadap hasil percobaan menunjukkan kegagalan pengamatan pergerakan bumi terhadap ether.[2]
Eksperimen sejenis Michelson–Morley ini telah diulangi berkali-kali dengan kepekaan yang bertambah tinggi. Termasuk di dalamnya adalah sejumlah percobaan dari tahun 1902 sampai 1905, dan suatu seri eksperimen pada tahun 1920-an. Percobaan resonator paling baru menguatkan kenyataan tidak adanya angin aether pada tingkat 10−17.[3][4] Bersama dengan percobaan Ives–Stilwell dan Kennedy-Thorndike, percobaan Michelson–Morley merupakan suatu uji teori relativitas spesial yang fundamental.[A 3]
Hasil percobaan
Dalam tabel di bawah ini, nilai-nilai yang diharapkan dikaitkan dengan kecepatan relatif antara Bumi dan Matahari sebesar 30 km/detik (=km/s). Dengan perbandingan kecepatan tata surya terhadap pusat galaksi Bima Sakti sebesar 220 km/detik, atau kecepatan tata surya relatif terhadap CMB rest frame sekitar 368 km/detik, hasil "nol" (null results) percobaan-percobaan ini lebih nyata jelas.
Nama | Lokasi | Tahun | Panjang lengan (meter) | Fringe shift yang diharapkan | Fringe shift terukur | Rasio | Batas atas Vaether | Resolusi percobaan | Hasil nol |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Michelson[5] | Potsdam | 1881 | 1.2 | 0.04 | ≤ 0.02 | 2 | ∼ 20 km/s | 0.02 | ya |
Michelson and Morley[1] | Cleveland | 1887 | 11.0 | 0.4 | < 0.02 or ≤ 0.01 | 40 | ∼ 4–8 km/s | 0.01 | ya |
Morley and Miller[6][7] | Cleveland | 1902–1904 | 32.2 | 1.13 | ≤ 0.015 | 80 | ∼ 3.5 km/s | 0.015 | ya |
Miller[8] | Mt. Wilson | 1921 | 32.0 | 1.12 | ≤ 0.08 | 15 | ∼ 8–10 km/s | tidak jelas | tidak jelas |
Miller[8] | Cleveland | 1923–1924 | 32.0 | 1.12 | ≤ 0.03 | 40 | ∼ 5 km/s | 0.03 | ya |
Miller (sunlight)[8] | Cleveland | 1924 | 32.0 | 1.12 | ≤ 0.014 | 80 | ∼ 3 km/s | 0.014 | ya |
Tomaschek (star light)[9] | Heidelberg | 1924 | 8.6 | 0.3 | ≤ 0.02 | 15 | ∼ 7 km/s | 0.02 | ya |
Miller[8][A 4] | Mt. Wilson | 1925–1926 | 32.0 | 1.12 | ≤ 0.088 | 13 | ∼ 8–10 km/s | tidak jelas | tidak jelas |
Kennedy[10] | Pasadena/Mt. Wilson | 1926 | 2.0 | 0.07 | ≤ 0.002 | 35 | ∼ 5 km/s | 0.002 | ya |
Illingworth[11] | Pasadena | 1927 | 2.0 | 0.07 | ≤ 0.0004 | 175 | ∼ 2 km/s | 0.0004 | ya |
Piccard & Stahel[12] | dengan sebuah balon | 1926 | 2.8 | 0.13 | ≤ 0.006 | 20 | ∼ 7 km/s | 0.006 | ya |
Piccard & Stahel[13] | Brussels | 1927 | 2.8 | 0.13 | ≤ 0.0002 | 185 | ∼ 2.5 km/s | 0.0007 | ya |
Piccard & Stahel[14] | Rigi | 1927 | 2.8 | 0.13 | ≤ 0.0003 | 185 | ∼ 2.5 km/s | 0.0007 | ya |
Michelson et al.[15] | Mt. Wilson | 1929 | 25.9 | 0.9 | ≤ 0.01 | 90 | ∼ 3 km/s | 0.01 | ya |
Joos[16] | Jena | 1930 | 21.0 | 0.75 | ≤ 0.002 | 375 | ∼ 1.5 km/s | 0.002 | ya |
Percobaan-percobaan selanjutnya
Uji optik
Pengujian optik isotropi kecepatan cahaya menjadi lebih umum.[A 5] Teknologi baru, termasuk penggunaan laser dan maser, telah meningkatkan ketepatan pengukuran secara signifikan.
Penulis | Tahun | Pemerian | Upper bound |
---|---|---|---|
Louis Essen[17] | 1955 | Frekuensi suatu cavity resonator microwave berputar dibandingkan dengan suatu jam kuarsa | ~3 km/s |
Cedarholm et al.[18][19] | 1958 | Dua maser ammonia dipasang pada suatu meja berputar, dan sinarnya diarahkan pada arah berkebalikan. | ~30 m/s |
Mössbauer rotor experiments | 1960–63 | Dalam suatu seri percobaan oleh peneliti berbeda, frekuensi sinar gamma diamati menggunakan efek Mössbauer. | ~3–4 m/s |
Jaseja et al.[20] | 1964 | Frekuensi dua maser He–Ne, dipasang pada suatu meja berputar, dibandingkan. | ~30 m/s |
Shamir and Fox[21] | 1969 | Kedua lengan interferometer diletakkan di dalam suatu benda padat transparan (plexiglass). Sumber cahaya adalah suatu laser He-Ne. | ~7 km/s |
Trimmer et al.[22][23] | 1973 | Pengukuran anisotropi kecepatan cahaya yang berkelakuan sebagai polinomial Legendre pertama dan ketiga. Menggunakan interferometer segitiga, dengan satu bagian jalur dalam kaca.[A 6] | ~2.5 cm/s |
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/MMX_with_optical_resonators.svg/250px-MMX_with_optical_resonators.svg.png)
Percobaan dengan resonator optik
Batas (limit) anisotropi kecepatan cahaya yang dihasilkan dari gerakan Bumi ditetapkan Δc/c ≈ 10−15, di mana Δc adalah perbedaan antara kecepatan cahaya pada arah x dan y.[25]
Penulis | Tahun | Pemerian | Δc/c |
---|---|---|---|
Wolf et al.[26] | 2003 | Frekuensi suatu stationary cryogenic microwave oscillator, terbuat dari sapphire crystal beroperasi dalam suatu whispering gallery mode, dibandingkan dengan suatu maser hidrogen yang frekuensinya dibandingkan dengan jam pancuran atom caesium dan rubidium. Perubahan dari rotasi bumi dilacak. Memuat analisis data dari tahun 2001–2002. | |
Müller et al.[24] | 2003 | Dua resonator optik dibuat dari crystalline sapphire, mengontrol frekuensi dua Nd:YAG laser, diletakkan pada sudut siku di dalam suatu helium cryostat. Suatu alat pembanding frekuensi mengukur frekuensi detak output gabungan kedua resonator itu. | |
Wolf et al.[27] | 2004 | Lihat Wolf et al. (2003). Menerapkan kontrol temperatur aktif. Memuat analisis data tahun 2002–2003. | |
Wolf et al.[28] | 2004 | Lihat Wolf et al. (2003). Memuat analisis data tahun 2002–2004. | |
Antonini et al.[29] | 2005 | Mirip dengan Müller et al. (2003) Memuat analisis data tahun 2002–2004. | |
Stanwix et al.[30] | 2005 | Mirip dengan Wolf et al. (2003).Memuat analisis data tahun 2004–2005. | |
Herrmann et al.[31] | 2005 | Mirip dengan Müller et al. (2003). Memuat analisis data tahun 2004–2005. | |
Stanwix et al.[32] | 2006 | Lihat Stanwix et al. (2005). Memuat analisis data tahun 2004–2006. | |
Müller et al.[33] | 2007 | Lihat Herrmann et al. (2005) dan Stanwix et al. (2006). Data kedua grup ini yang dikumpulkan dari tahun 2004–2006 digabungkan dan dianalisis lebih lanjut. | |
Eisele et al.[3] | 2009 | Frekuensi sepasang orthogonal oriented optical standing wave cavities dibandingkan. Semua cavities ini diinterogasi oleh suatu Nd:YAG laser. Memuat analisis data tahun 2007–2008. | |
Herrmann et al.[4] | 2009 | Mirip dengan Herrmann et al. (2005). Frekuensi sepasang rotating, orthogonal optical Fabry–Pérot resonators dibandingkan. Frekuensi dua Nd:YAG laser distabilkan terhadap resonansi resonator-resonator ini. |
Pengujian lain terhadap invariansi Lorentz
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Lithium-7-NMR_spectrum_of_LiCl_%281M%29_in_D2O.gif/225px-Lithium-7-NMR_spectrum_of_LiCl_%281M%29_in_D2O.gif)
Contoh-contoh percobaan yang tidak didasarkan pada prinsip Michelson–Morley, yaitu pengujian isotropi non-optik yang menghasilkan tingkat ketepatan yang bahkan lebih tinggi, adalah Perbandingan jam atau percobaan Hughes–Drever.[A 7]
Lihat pula
Referensi
Eksperimen
- ^ a b Michelson, Albert A.; Morley, Edward W. (1887). "On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether". American Journal of Science. 34: 333–345. doi:10.2475/ajs.s3-34.203.333.
- ^ Experimental Basis of Special Relativity:The Michelson-Morley Experiment
- ^ a b Eisele, Ch.; Nevsky, A. Yu.; Schiller, S. (2009). "Laboratory Test of the Isotropy of Light Propagation at the 10−17 level" (PDF). Physical Review Letters. 103 (9): 090401. Bibcode:2009PhRvL.103i0401E. doi:10.1103/PhysRevLett.103.090401. PMID 19792767. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2022-01-26. Diakses tanggal 2015-05-03. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ a b Herrmann, S.; Senger, A.; Möhle, K.; Nagel, M.; Kovalchuk, E. V.; Peters, A. (2009). "Rotating optical cavity experiment testing Lorentz invariance at the 10−17 level". Physical Review D. 80 (100): 105011. arXiv:1002.1284
. Bibcode:2009PhRvD..80j5011H. doi:10.1103/PhysRevD.80.105011. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Michelson, Albert A. (1881). "The Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether". American Journal of Science. 22: 120–129. doi:10.2475/ajs.s3-22.128.120.
- ^ Edward W. Morley and Dayton C. Miller (1904). "Extract from a Letter dated Cleveland, Ohio, August 5th, 1904, to Lord Kelvin from Profs. Edward W. Morley and Dayton C. Miller". Philosophical Magazine. 6. 8 (48): 753–754. doi:10.1080/14786440409463248.
- ^ Edward W. Morley and Dayton C. Miller (1905). "Report of an experiment to detect the Fitzgerald–Lorentz Effect". Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. XLI (12): 321–8. doi:10.2307/20022071.
- ^ a b c d Miller, Dayton C. (1925). "Ether-Drift Experiments at Mount Wilson". Proceedings of the National Academy of Sciences. 11 (6): 306–314. Bibcode:1925PNAS...11..306M. doi:10.1073/pnas.11.6.306.
- ^ Tomaschek, R. (1924). "Über das Verhalten des Lichtes außerirdischer Lichtquellen". Annalen der Physik. 378 (1): 105–126. Bibcode:1924AnP...378..105T. doi:10.1002/andp.19243780107.
- ^ Kennedy, Roy J. (1926). "A Refinement of the Michelson–Morley Experiment". Proceedings of the National Academy of Sciences. 12 (11): 621–629. Bibcode:1926PNAS...12..621K. doi:10.1073/pnas.12.11.621.
- ^ Illingworth, K. K. (1927). "A Repetition of the Michelson–Morley Experiment Using Kennedy's Refinement". Physical Review. 30 (5): 692–696. Bibcode:1927PhRv...30..692I. doi:10.1103/PhysRev.30.692.
- ^ Piccard, A.; Stahel, E. (1926). "L'expérience de Michelson, réalisée en ballon libre". Comptes Rendus. 183 (7): 420–421. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Piccard, A.; Stahel, E. (1927). "Nouveaux résultats obtenus par l'expérience de Michelson". Comptes Rendus. 184: 152. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Piccard, A.; Stahel, E. (1927). "L'absence du vent d'éther au Rigi". Comptes Rendus. 184: 1198–1200. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Michelson, A. A.; Pease, F. G.; Pearson, F. (1929). "Results of repetition of the Michelson–Morley experiment". Journal of the Optical Society of America. 18 (3): 181. Bibcode:1929JOSA...18..181M. doi:10.1364/josa.18.000181.
- ^ Joos, G. (1930). "Die Jenaer Wiederholung des Michelsonversuchs". Annalen der Physik. 399 (4): 385–407. Bibcode:1930AnP...399..385J. doi:10.1002/andp.19303990402.
- ^ Essen, L. (1955). "A New Æther-Drift Experiment". Nature. 175 (4462): 793–794. Bibcode:1955Natur.175..793E. doi:10.1038/175793a0.
- ^ Cedarholm, J. P.; Bland, G. F.; Havens, B. L.; Townes, C. H. (1958). "New Experimental Test of Special Relativity". Physical Review Letters. 1 (9): 342–343. Bibcode:1958PhRvL...1..342C. doi:10.1103/PhysRevLett.1.342. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Cedarholm, J. P.; Townes, C. H. (1959). "New Experimental Test of Special Relativity". Nature. 184 (4696): 1350–1351. Bibcode:1959Natur.184.1350C. doi:10.1038/1841350a0. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Jaseja, T. S.; Javan, A.; Murray, J.; Townes, C. H. (1964). "Test of Special Relativity or of the Isotropy of Space by Use of Infrared Masers". Phys. Rev. 133 (5a): 1221–1225. Bibcode:1964PhRv..133.1221J. doi:10.1103/PhysRev.133.A1221. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Shamir, J.; Fox, R. (1969). "A new experimental test of special relativity". Il Nuovo Cimento B. 62 (2): 258–264. Bibcode:1969NCimB..62..258S. doi:10.1007/BF02710136. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Trimmer, William S.; Baierlein, Ralph F.; Faller, James E.; Hill, Henry A. (1973). "Experimental Search for Anisotropy in the Speed of Light". Physical Review D. 8 (10): 3321–3326. Bibcode:1973PhRvD...8.3321T. doi:10.1103/PhysRevD.8.3321. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Trimmer, William S.; Baierlein, Ralph F.; Faller, James E.; Hill, Henry A. (1974). "Erratum: Experimental search for anisotropy in the speed of light". Physical Review D. 9 (8): 2489–2489. Bibcode:1974PhRvD...9R2489T. doi:10.1103/PhysRevD.9.2489.2. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ a b Müller, H.; Herrmann, S.; Braxmaier, C.; Schiller, S.; Peters, A. (2003). "Modern Michelson–Morley experiment using cryogenic optical resonators". Phys. Rev. Lett. 91 (2): 020401. arXiv:physics/0305117
. Bibcode:2003PhRvL..91b0401M. doi:10.1103/PhysRevLett.91.020401. PMID 12906465. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Brillet, A.; Hall, J. L. (1979). "Improved laser test of the isotropy of space". Phys. Rev. Lett. 42 (9): 549–552. Bibcode:1979PhRvL..42..549B. doi:10.1103/PhysRevLett.42.549. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Wolf; et al. (2003). "Tests of Lorentz Invariance using a Microwave Resonator". Physical Review Letters. 90 (6): 060402. arXiv:gr-qc/0210049
. Bibcode:2003PhRvL..90f0402W. doi:10.1103/PhysRevLett.90.060402. PMID 12633279. Pemeliharaan CS1: Penggunaan et al. yang eksplisit (link)
- ^ Wolf, P.; Tobar, M. E.; Bize, S.; Clairon, A.; Luiten, A. N.; Santarelli, G. (2004). "Whispering Gallery Resonators and Tests of Lorentz Invariance". General Relativity and Gravitation. 36 (10): 2351–2372. arXiv:gr-qc/0401017
. Bibcode:2004GReGr..36.2351W. doi:10.1023/B:GERG.0000046188.87741.51. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Wolf, P.; Bize, S.; Clairon, A.; Santarelli, G.; Tobar, M. E.; Luiten, A. N. (2004). "Improved test of Lorentz invariance in electrodynamics". Physical Review D. 70 (5): 051902. arXiv:hep-ph/0407232
. Bibcode:2004PhRvD..70e1902W. doi:10.1103/PhysRevD.70.051902. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Antonini, P.; Okhapkin, M.; Göklü, E.; Schiller, S. (2005). "Test of constancy of speed of light with rotating cryogenic optical resonators". Physical Review A. 71 (5): 050101. arXiv:gr-qc/0504109
. Bibcode:2005PhRvA..71e0101A. doi:10.1103/PhysRevA.71.050101. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Stanwix, P. L.; Tobar, M. E.; Wolf, P.; Susli, M.; Locke, C. R.; Ivanov, E. N.; Winterflood, J.; van Kann, F. (2005). "Test of Lorentz Invariance in Electrodynamics Using Rotating Cryogenic Sapphire Microwave Oscillators". Physical Review Letters. 95 (4): 040404. arXiv:hep-ph/0506074
. Bibcode:2005PhRvL..95d0404S. doi:10.1103/PhysRevLett.95.040404. PMID 16090785. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Herrmann, S.; Senger, A.; Kovalchuk, E.; Müller, H.; Peters, A. (2005). "Test of the Isotropy of the Speed of Light Using a Continuously Rotating Optical Resonator". Phys. Rev. Lett. 95 (15): 150401. arXiv:physics/0508097
. Bibcode:2005PhRvL..95o0401H. doi:10.1103/PhysRevLett.95.150401. PMID 16241700. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Stanwix, P. L.; Tobar, M. E.; Wolf, P.; Locke, C. R.; Ivanov, E. N. (2006). "Improved test of Lorentz invariance in electrodynamics using rotating cryogenic sapphire oscillators". Physical Review D. 74 (8): 081101. arXiv:gr-qc/0609072
. Bibcode:2006PhRvD..74h1101S. doi:10.1103/PhysRevD.74.081101. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
- ^ Müller, H.; Stanwix, Paul L.; Tobar, M. E.; Ivanov, E.; Wolf, P.; Herrmann, S.; Senger, A.; Kovalchuk, E.; Peters, A. (2007). "Relativity tests by complementary rotating Michelson–Morley experiments". Phys. Rev. Lett. 99 (5): 050401. arXiv:0706.2031
. Bibcode:2007PhRvL..99e0401M. doi:10.1103/PhysRevLett.99.050401. PMID 17930733. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
Catatan
[1]
Bibliografi (referensi seri "A")
- ^ Staley, Richard (2009), "Albert Michelson, the Velocity of Light, and the Ether Drift", Einstein's generation. The origins of the relativity revolution, Chicago: University of Chicago Press, ISBN 0-226-77057-5
- ^ Hoover, Earl R. (1977). Cradle of Greatness: National and World Achievements of Ohio's Western Reserve. Cleveland: Shaker Savings Association. OCLC 2936545.
- ^ Robertson, H. P. (1949). "Postulate versus Observation in the Special Theory of Relativity". Reviews of Modern Physics. 21 (3): 378–382. Bibcode:1949RvMP...21..378R. doi:10.1103/RevModPhys.21.378.
- ^ Miller, Dayton C. (1933). "The Ether-Drift Experiment and the Determination of the Absolute Motion of the Earth". Reviews of Modern Physics. 5 (3): 203–242. Bibcode:1933RvMP....5..203M. doi:10.1103/RevModPhys.5.203.
- ^ Relativity FAQ (2007): What is the experimental basis of Special Relativity?
- ^ Mansouri R., Sexl R.U. (1977). "A test theory of special relativity: III. Second-order tests". General. Relat. Gravit. 8 (10): 809–814. Bibcode:1977GReGr...8..809M. doi:10.1007/BF00759585.
- ^ Haugan, Mark P.; Will, Clifford M. (May 1987). "Modern tests of special relativity" (PDF). Physics Today. 40 (5): 67–76. doi:10.1063/1.881074. Diakses tanggal 14 July 2012.
Lihat pula
Pranala luar
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Commons-logo.svg/30px-Commons-logo.svg.png)
Mathematical analysis of the Michelson Morley Experiment di Wikibuku
- Roberts, T; Schleif, S; Dlugosz, JM (ed.) (2007). "What is the experimental basis of Special Relativity?". Usenet Physics FAQ. University of California, Riverside. Pemeliharaan CS1: Teks tambahan: authors list (link)
- (Inggris) Interferometer yang digunakan dalam percobaan hanyutan ether dari 1881-1931 Diarsipkan 2007-03-11 di Wayback Machine.
- (Inggris) Modern Michelson-Morley Experiment improves the best previous result by two orders of magnitude, dari 2003
- ^ E.W. silversmith "Special Relativity", Nature magazine, vol. 322 [AUG. 1986], P.590: the filed exists, per the United States Air Force research, and it measured precisely as Michaelson and Morely predicted.