Witam ponownie. Ostatni mój wpis na blogu otwarł dyskusję na temat tego doświadczenia. Dziękuję komentatorom za udział i czas poświęcony analizie tego zjawiska. Niezależnie od pobudek, każdy włożył swoje trzy grosze. Całość można czytać tutaj:
ludwiczek.salon24.pl/382200,predkosc-swiatla
Oraz tutaj:
manipulatorzy.salon24.pl/382470,odkrylem-sens-eksperymentu-michelsona-morleya
Starło się tam parę opcji. Przedmiotem notki nie jest jednak badanie poglądów dyskutantów, ale samo zjawisko. Wyrysowałem sobie więc taki interferometr w programie graficznym. Jednak przy obrotach tworzył się okropny mętlik i trudno było zrozumieć o co naprawdę chodzi.
Postanowiłem więc że będę rysował tylko te etapy, jakie w danym momencie są aktywne.
Zacznijmy więc od rysunku samego interferometru i oznaczmy punkty jakie nas w nim interesują:
Opis:
E – źródło światła
K- ekran interferometru
L1- lustro pierwsze
L2- lustro drugie
A- Punkt stały platformy na jakiej obraca się nasz interferometr
A1,A2,An- kolejne położenia platformy
Teraz wymazuję linię, K i lustro L2 dla większej czytelności obrazu.
Wygląda to tak:
No to zaczynamy:
Cały rysunek obracamy o kąt alfa do punktu A1. Pozostawiamy linię światła bez przesunięcia. Lustro L1 przesunęło się nam zgodnie ze strzałkom.
Teraz obejrzyjmy nasz rysunek. Pierwsze co się rzuca w oczy to to, że promień nie trafia nam w środek lustra L1. To akurat nie jest problem. Jak się dokładnie przyjrzymy, to stwierdzimy ze linia światła z poprzedniego rysunku nie dochodzi do lustra L1. Światło oczywiście sobie poradzi i dotrze do lustra, ale będzie pokonywać dłuższą drogę.
Dłuższa droga, oznacza i dłuższy czas jej pokonywania przez światło. Wiemy już że bez żadnych udziwnień STW droga i czas pomiędzy lustrami rośnie przy kierunku padania zgodnie z kierunkiem obrotu platformy z interferometrem. Dla pewności zróbmy kolejne odbicie. Zobaczymy czy efekt się podwoi, czy będzie miał charakter stały.
Rysujemy więc lustro L2. Ja żeby mieć pewność że lustro jest we właściwej pozycji, kopiowałem oryginalny rysunek, a następnie wklejałem wynik jaki uzyskałem po dotarciu światła do lustra L1. Ręczne przerysowanie mogło by wprowadzić niedokładności. Po tej operacji trzeba przedłużyć promień oryginalnej drogi światła tak żeby dotarło do lustra L1. Teraz wiem z jakiego miejsca odbije się promień i rysujemy go do lustra L2. Pamiętajmy że kąt padania, musi być równy kątowi odbicia. Trzeba więc wyrysować prostopadłą do lustr i nowy promień poprowadzić pod tym samym katem, co pierwszy promień.
Mi wyszło cos takiego:
Jak widać wyszła katastrofa. Powód jest dość prosty. Prędkość kątowa platformy interferometru jest zbyt duża. Niestety to prawda, realnie nie da się osiągnąć tak dużej prędkości obrotowej w stosunku do prędkości światła. Rozpadła by się ona w drobne kawałki.
Wyjścia są dwa:
a/ zmniejszyć prędkość kątową
b/ zwiększyć lustra
Jeżeli chodzi o rozwiązanie a: to by była dobra droga, ale żeby zobaczyć różnicę dróg, rysunek musiał bym bardzo powiększyć, a to by spowodował problem z umieszczeniem go na stronie. Po przemyśleniu postanawiam spróbować wersję b. Zwiększę długość lustra L2, tak by trafił w niego promień z lustra L1. No to do dzieła:
Jako tako trafia nam promień w drugie lustro. Możemy teraz dokonać kolejnego obrotu platformy o ten sam kąt alfa co poprzednio, do punktu A2. Żeby rysunek nadal był czytelny, usuwam promień wcześniejszy (pomiędzy pryzmatem, a lustrem L1). Następnie bracamy naszą platformę. Teraz trzeba wyrysować linię prostopadłą do lustra L2 i wyrysować promień odbicia taki sam jak padania. No i gotowe…
No to opiszemy wrażenia (przynajmniej moje).
-- promień w ogóle nie pada nam na pryzmat (prostokąt na rysunku) Powodem jest zbyt duża prędkość kątowa w stosunku do prędkości światła.
-- długość drogi wydaje się być prawidłowa, a więc i czas przebycia wygląda na ten jaki powinien być. Czyli żadnych zmian. Rysunek jednak nie gwarantuje dostatecznej precyzji.
-- nie mamy możliwości określenia czy trzecie odbicie będzie coś wnosiło do tematu
PODSUMOWANIE
Metodą graficzną nie możemy określić jak zachowuje się promień światła w tym doświadczeniu. Możemy powiedzieć na pewno, że drogi jakie przebywa światło nie są jednakowe. Na dodatek z dużym prawdopodobieństwem możemy stwierdzić że kąt padania światła na pryzmat będzie przesunięty w stosunku do kąta, gdy platforma jest nieruchoma. Z ciekawostek można jeszcze stwierdzić, że istnieje obrotowa prędkość graniczna, dla jakiej światło w ogóle dotrze do pryzmatu. Zależy ona od szerokości luster i wielkości pryzmatu.
Na dodatek mogę powiedzieć ze 100% pewnością że obraz na ekranie interferometru będzie przesunięty wobec obrazu z nieruchomej platformy. Można przypuszczać że promień przeciwbieżny będzie miał tendencję odwrotną. To jednak będzie tematem przyszłej notki.
Różnice obrazów na ekranie interferometru wystąpią ze 100% pewnością. Mogę powiedzieć że będzie to przesunięcie liniowe. Przy przesunięciu wielkości różnej długości fali światła będzie występował obraz interferencyjny.
Czas przebycia poszczególnych etapów przez światło nie jest możliwy do ustalenia ta metodą (oczywiście czas porównawczy). Żeby go określić, trzeba wykonać to metodą obliczeniową.
Rysunki wykonałem programem CorelDraw. Dołożyłem wszelkich starań by były na tyle precyzyjne, na ile pozwala wielkość strony internetowej. Dla siebie mogę je powiększyć dowolnie, ale nie piszę tej notki dla siebie. Jeżeli popełniłem jakieśbłędy logiczne lub rysunkowe, bardzo proszę o zwrócenie mi uwagi.
Jak zwykle krytyka bardzo wskazana. Dobrze żeby tyczyła się notki.
Pozdrawiam wszystkich i cdn
(r) all rights reserved by Mariusz Szczepek
Inne tematy w dziale Technologie
