迈克耳孙-莫雷实验的结果说明了什么?

迈克耳孙莫雷实验原理介绍如下：迈克尔逊－莫雷实验，是1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在，从而动摇了经典物理学基础，成为近代物理学的一个开端，在物理学发展史上占有十分重要的地位。实验背景：19 世纪流行着一种“以太”学说，它是随着光的波动理论发展起来的。那时，由于对光的本性知之甚少，人们套用机械波的概念，想像必然有一种能够传播光波的弹性物质，它的名字叫“以太”。许多物理学家们相信“以太”的存在，把这种无处不在的“以太”看作绝对惯性系，用实验去验证“以太”的存在就成为许多科学家追求的目标。当时认为光的传播介质是“以太”。由此产生了一个新的问题：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。如果存在以太，则当地球穿过以太绕太阳公转时，在地球通过以太运动的方向测量的光速（当我们对光源运动时）应该大于在与运动垂直方向测量的光速（当我们不对光源运动时）。

迈克尔逊莫雷实验与同时的相对性之间忽略的关系 迈克尔逊一莫雷实验证明了地球参照系的运动对光速没有影响，证明了相对性原理的成立，我们不能用光速验证参考系的运动与否，参考系的运动对光速没有影响。 同时的相对性 假设一列很长的火车在沿平直轨道飞快地匀速行驶.车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁，这是两个事件.车上的观察者认为两个事件是同时的.在他看来这很好解释，因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速度相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁.车下的观察者则不以为然.他观测到，闪光先到达后壁，后到达前壁.【1】 通常我们说迈克尔逊一莫雷实验证明了光速不变原理，由光速不变原理又得出同时的相对性，那么同时的相对性与迈克尔逊一莫雷实验应是相容的。真的是这样吗？ 首先，光速不变可以由两个不同的原理得出，1是麦克斯韦方程组联解得出光速不变，即c^2=1/(εμ)，光波的速度由真空介电常数与磁导率决定；2是相对性原理的成立说明光速不变。 同时的相对性中火车上的观察者得出光速不变用的是相对性原理中的光速不变。迈克尔逊莫雷实验得出光速不变用的也是相对性原理中的光速不变。与迈克尔逊莫雷实验对比，火车就相当于地球，车上的观察者就是地球上的观察者，因此，地球上的观察者会得出， 光速不变，不会产生干涉现象。而我们通常认为这个不会产生干涉现象与观察者的位置无关，与观察者是否运动无关，例如在月球上的观察者也会得出光速不变，不会产生干涉现象。 假设这个结论正确，那么我们用同时的相对性的观点，我们会得出什么？根据同时的相对性的观点，那么月球上的观察者就相当与同时相对性实验中地面上的观察者，那么在月球上的观察者看来，光就不是同时到达的，就会产生干涉现象。那么如果在月球上的观察者得出产生干涉现象，是不是说迈克尔逊莫雷实验就验证了光速是可变的？我们之所以得出这样的结论是因为，月球上的观察者用的是麦克斯韦方程组得出光速不变。就是说相对性原理现象说明的光速不变，对于所有的观察者来说都是根据相对性原理得出光速不变，而不是不同的观察者对于相对性原理得出的光速不变可以变成是根据麦克斯韦方程组得出光速不变现象。就是说在同时的相对性中，地面上的观察者看来，光速符合相对性原理，光速是符合相对性原理的光速不变，光是同时到达火车前后壁的。 所以同时的相对性与迈克尔逊莫雷实验是矛盾的，不相容的。 参考文献：【1】《同时的相对性》宝坻教研网【2】天涯论坛《摆的等时性与同时的相对性》同时的相对性》【8】《狭义相对论讲义之时间的相对性》【9】《狭义相对论讲义之光速不 变》【10】《歪解光速不变原理》【11】《真空中的光速对任何观察者来说都是相同的如何理解》吴兴广【12】《光速不变原理理论的另一种推导》 2013年11月23日7:28:19吴兴广

不能证明的...为什么迈克尔逊——莫雷实验不能证明光速不变迈克尔逊——莫雷实验在设计的时候,就主观地认定迭加在光速上的那个速度v,必然地是在某个特定的平面内,甚至是认为沿某个特定的方向.但是迈克尔逊和莫雷并没有给出这个观点的严格证明.十分明显,这样的观点只不过是想当然.所以科学的实验方法是检测光在三维空间的速度是否相等.首先测量出在某个平面内垂直的两个光速,根据测到的光速调整测量光速的方向,使测到的光速相等.迭加到光速上的速度v,必然在这两个光速的角平分面上.然后在这个平面上测量三次,就可以找到v的方向,并确定其值.即使用这种方法得到光速在三维空间没有迭加,也不可能证明光速不变.因为这只是在我们这个小环境中,证明了同一参考系内不同方向的光速不变.而相对论用到的,或者说宇宙中存在的（实际上不存在）的光速不变有两种：1、 同一参考系内不同方向的光速不变.迈克尔逊——莫雷实验就是试图证明这个光速不变.这个光速不变,在一定条件下可以成立,但不是必然成立.2、 同一光的速度,在任意参考系不变.这是错误的,多普勒效应证明这个光速不变不成立.

迈克尔逊干涉仪改进 迈克尔逊干涉仪,由美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂 移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。利用该 仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。 迈克尔逊干涉仪的好处： ﹙1﹚ 由于干涉仪所产生的干涉条纹由平面M1和M2之间的空气薄膜所产 生的干涉条纹是完全一样的。M1和M2之间所夹的空气层可以任意调 节。如果M1和M2平行、不平行、相交甚至重合。 ﹙2﹚ 迈克尔逊干涉仪光路中把两束相干光相互分离很远，这样就可以在任 一光路里放进被研究的东西。通过干涉图像变化可以研究物质的某些 物理特性。如气体折射|测透明度的厚度等。 问题讨论：由实验中需要调节M1和M2相互垂直﹙M1和M2相互平行﹚时， 是在没有干涉条纹出现的情况下，利用视场中两个光点的位置来操作的，但实际 会发现这样的光点一般都有很多。这些光点的出现是源于入射光束在被分光镜分 为两束以及它们在传输过程中所经历的多个玻璃的折射、反射。由下图所示的主 光路传输路径总结一套快速选对对应观测光点的方法。 由图可见，入射光束在分光镜的第一表面和分束面都会有部分光向M1方 向反射，经M1再次反射后，从观察屏上看到右边光点是由分束面反射，即我们 所需的对应光点。透过分光镜的光经M2镜反射后，在补偿镜的两个形成两个向 观察方向反射的光点，右边第三个光点才是由分束面反射。即我们要找的对应光 点。 一、 迈克尔逊干涉仪的原理 干涉条纹是等光程差点的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图 样，必求出相干光的光程差位置分布的函数。 若干涉条纹发生移动，一定是场点对应的光程差发生了变化，引 起光程差变化的原因，可能是光线长度L发生变化，或是光路中某段 介质的折射率n发生了变化，或是薄膜的厚度e发生了变化。 （一） 图示迈克尔逊干涉仪原理 1. 图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中 M1是固定的；M2由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻 度转盘(由粗读和细读2组刻度盘组合而成)读出。在两臂轴线相交处，有一 与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1，它的第二个平面上镀有半透（半反 射）的银膜，以便将入射光分成振幅接近相等的反射光⑴和透射光⑵，故 G1又称为分光板。G2也是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率 均与G1相同。由于它补偿了光线⑴和⑵因穿越G1次数不同而产生的光程差， 故称为补偿板 2. 透过G1向着M1前进，这两束光分别在M2、M1上反射后逆着各自的 入射方向返回，最后都达到E处。因为这两束光是相干光，因而在E处的观 察者就能够看到干涉条纹。 由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时，如同平面镜反射 一样，使M1在M2附近形成M1的虚像M1′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自 M2和M1的反射相当于自M2和M1′的反射。由此可见，在迈克尔逊干涉仪 中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。 当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干 涉条纹。一般情况下，M1和M2形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的 干涉条纹(等厚干涉条纹)。 （二） 公式解释迈克尔逊干涉仪原理 1．单色光波长的测定 用波长为λ的单色光照明时，迈克尔逊干涉仪所产生的环形等倾干涉圆条 纹的位置取决于相干光束间的光程差，而由M2和M1反射的两列相干光波的 光程差为 Δ＝2dcos i (1) 其中i为反射光⑴在平面镜M2上的入射角。对于第k条纹，则有 2dcos ik＝kλ (2) 当M2和M1′的间距d逐渐增大时，对任一级干涉条纹，例如k级，必定是以减少cosik的值来满足式(2)的，故该干涉条纹间距向ik变大(cos ik值变小)的方向移动，即向外扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”，且每当间距d增加λ/2时，就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为λ/2。 因此，当M2镜移动时，若有N个条纹陷入中心，则表明M2相对于M1移近了 Δd＝N (3) 反之，若有N个条纹从中心涌出来时，则表明M2相对于M1移远了同样的距离。 如果精确地测出M2移动的距离Δd，则可由式(3)计算出入射光波的波长。 2． 测量钠光的双线波长差Δλ 钠光2条强谱线的波长分别为λ1＝589.0 nm和λ2＝589.6 nm，移动M2，当光程差满足两列光波⑴和⑵的光程差恰为λ1的整数倍，而同时又为λ2的半整数倍，即 Δk1λ1＝(k2＋)λ2 这时λ1光波生成亮环的地方，恰好是λ2光波生成暗环的地方。如果两列光波的强度相等，则在此处干涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)。那么干涉场中相邻的2次视见度为零时，光程差的变化应为 ΔL＝kλ1＝(k＋1)λ2 (k为一较大整数) 由此得 λ1－λ2＝＝ 于是 Δλ=λ1－λ2＝＝ 式中λ为λ1、λ2的平均波长。 对于视场中心来说，设M2镜在相继2次视见度为零时移动距离为Δd，则光程差的变化ΔL应等于2Δd，所以 Δλ＝ (4) 二、 迈克尔逊干涉仪的操作步骤 （一） 观察扩展光源的等倾干涉条纹并测波长 1. 点燃钠光灯，使之与分光板G1等高并且位于沿分光板和M1镜的中心线上，转动粗调手轮，使M1镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等(拖板上的标志线在主尺32 cm 位置)。 2. 在光源与分光板G1之间插入针孔板，用眼睛透过G1直视M2镜，可看到2组针孔像。细心调节M1镜后面的 3 个调节螺钉，使 2 组针孔像重合，如果难以重合，可略微调节一下M2镜后的3个螺钉。当2组针孔像完全重合时，就可去掉针孔板，换上毛玻璃，将看到有明暗相间的干涉圆环，若干涉环模糊，可轻轻转动粗调手轮，使M2镜移动一下位置，干涉环就会出现。 3. 再仔细调节M1镜的2个拉簧螺丝，直到把干涉环中心调到视场中央，并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动，但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象，这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉。 4. 测钠光D双线的平均波长。先调仪器零点，方法是：将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零，同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向；保持 刻度轮旋向不变，转动粗调手轮，让读数窗口基准线对准某一刻度，使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合。 5. 始终沿原调零方向，细心转动微调手轮，观察并记录每“涌出”或“陷入”50个干涉环时，M1镜位置，连续记录6次。 6. 根据式(5-8)，用逐差法求出钠光D双线的平均波长，并与标准值进行比较。 （二） 观察等厚干涉和白光干涉条纹 在等倾干涉基础上，移动M2镜，使干涉环由细密变粗疏，直到整个视 场条纹变成等轴双曲线形状时，说明M2与M1′接近重合。细心调节水平式垂直拉簧螺丝，使M2与M1′有一很小夹角，视场中便出现等厚干涉条纹，观察和记录条纹的形状、特点。 2.用白炽灯照明毛玻璃(钠光灯不熄灭)，细心缓慢地旋转微动手轮，M2与M1′达到“零程”时，在M2与M1′的交线附近就会出现彩色条纹。此时可挡住钠光，再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹，记录观察到的条纹形状和颜色分布。 （三） 测定钠光D双线的波长差 1.以钠光为光源调出等倾干涉条纹。 2.移动M2镜，使视场中心的视见度最小，记录M2镜的位置；沿原方向继续移动M2镜，使视场中心的视见度由最小到最大直至又为最小，再记录M2镜位置，连续测出6个视见度最小时M2镜位置。 3.用逐差法求Δd的平均值，计算D双线的波长差。 三、 迈克尔逊干涉仪的应用 （一）精密测量长度或光波波长 在实际测量中，通过调节迈克尔逊干涉仪两臂上M1和M"2之间的空气 层的距离Δd，来改变在光屏上的干涉条纹的移动数目ΔN。根据公式： 我们可以很容易算出光波的波长。 同样，如果已知光波波长λ，我们也可以很容易测量精密的距离。 （二）迈克尔逊－莫雷实验 在弄清光波的电磁本质之前，就已经提出光的波动理论并得到完善，以 太存在的假设是很自然和必要的。所谓以太就是光波借以传播的弹性介质，就象声波是借助空 气而传播一样。以太观念提出后，很自然想到或许就是牛顿体系中的绝对空间。因此，一度有许多实验企图去发现地球相对于以太的速度，从而规定出绝对空间，如 迈克尔逊－莫雷实验。 实验分析 ： 从系来看，光线①从所需的时间为 光线②从所需的时间为 两束光到达望远镜的时间差约为 于是两光束的光程差为 条。 仪器旋转90˙过程中，望远镜视场中应看到干涉条纹移动

波长等于双缝到屏的距离乘以双缝之间的距离再除以单个条纹间距。迈克尔逊—莫雷实验，是1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。

在我们高中学习物理的时候，我们学习了一种常见的物理现象，名叫波粒二象性，波粒二象性的解释大致是指波和粒子是双重属性的物质。在我们如今学习的物理课本中，明确给我们解释了这一现象的产生经过结论。但是在当时的人们还没发现波粒二象性之前，他们还在为光究竟是波的传输还是粒子传输而争论不休。最终舆论的导向停留在了19世纪，在19世纪时，越来越多的人认为光是一种波，它并不是粒子。原因则是因为波的传播是需要介质的，光的传播也一样需要介质。那时的专家和物理学爱好者为了方便记忆，把这种介质命了一个名字叫作“以太”。19世纪大家才正确地认识到了“以太”，但是可能大家不知道的是，早在18世纪的时候，就有一名物理学家研究出了以太的存在，这名物理学家就是迈克尔逊。迈克尔逊通过研究地球围绕着太阳公转以及研究地球上不同方向发出来的光的速度之间的差异，进行了一个巧妙的实验。在这个实践中，迈克尔逊发已经发现了光其实是“互换的”，从这一个证明就可以证明“以太”的存在。迈克尔逊在当时的那个实验中虽然发现了“以太”，但是我们大家都知道没有事实的论据都不能叫做结论。迈克尔逊不断地研究实验，但最终还是失败了，他并没有成功地完成实验。因为迈克尔逊实验的失败，让很多人们都认为以太这种介质应该是不存在的。即便在这之后，迈克尔逊又利用了更高的科技进行了迈克尔逊莫雷实验，也没有得到想要的实验，结果最终还是以失败告终。这个实验虽然已经宣告失败，但让众人没想到的是，这个实验会出现“转机”。在19世纪著名物理学家爱因斯坦在光速不变的原理上进行了一个假设实验，创造了狭义相对论。因为狭义相对论的出现，也让更多的人认为迈克尔逊的莫雷实验，从狭义相对论的角度去理解是完全可行的。岁月的不断打磨，慢慢让迈克尔逊的实验结果得到了大众信服和肯定。19世纪，迈克尔逊因为迈克尔逊莫雷实验，成为了世界历史上第一位以失败实验获得诺贝尔文学奖的物理学家。即便是“失败”的实验，也通过不懈努力走到了诺贝尔物理学奖的大舞台。

关于迈克尔逊-莫雷实验，下列说法正确的有（） A.实验很成功，得到了预期结果 B.实验装置利用了光的干涉原理 C.实验目的是试图测量地球相对以太的运动速度 D.实验结果引起了当时物理学家们的充分重视 正确答案：BCD

以太理论被推翻最根本的原因是一个现象和一个实验，现象是光行差，实验是迈克尔逊莫雷实验。假设以太存在，如果它随地球一起运动就不应该有光行差，如果它不随地球一起运动那迈克尔逊实验的结果就不应该是零位移。存在光行差，而且迈克尔逊实验的结果是接近零位移，所以以太不存在。 完美反证法，那证明过程有没有问题呢？我认为可能有，那就是气态介质跟液态介质和固态介质传播波的特性可能不同。 无意间我发现了一个特殊的现象，超声波的束射，我们可以利用超声波的束射重现迈克尔逊莫雷实验。 在一个有匀速风（风向平行于实验转动面）的环境下，用一个超声波发射器发射一束超声波，用一个反射板A挡住一半的波束反射到90 方向的接受屏D上，另一半波一直向前被正前方的反射板C反射回来，然后快到反射板A时再被另一个反射板B反射到接收屏D上，两波叠加产生干涉条纹，转动整个系统看干涉条纹会不会动。 干涉条纹动则说明用气态介质定义以太可能有问题，如果不动则说明迈克尔逊莫雷实验不能证明地表以太相对于地球静止。

迈克尔逊-莫雷实验解决了绝对非运动和光速恒定这两个问题。为狭义相对论的诞生做足了准备，迈克尔逊-莫雷实验(1887年)是一个残酷的实验。所谓残酷的实验，意思是说，这个实验决定了一个科学理论的生死。当时，这个实验验证的是以太理论。不过同样重要的是，他们的实验导出了爱因斯坦革命性新理论的数学基础。迈克尔逊—莫雷实验做了什么实验的依据迈克尔逊-莫雷实验的想法在于断定地球通过以太海的运动情形。不过问题在于怎么做？如果是两艘船在海上航行，两者都可以断定彼此的相对运动。可是，如果只是一艘船在平静的海上航行，那么这艘船就没有参考点来测定自己前进的状态。若是以前，水手会从船边放一个测速仪在海面上，然后再测船相对于测速仪的运动。迈克尔逊和莫雷的方法一样，只是他们丢在船边的不是测速仪，而是一束光线罢了。如果是地球动而以太海静止，那么地球在以太海中的运动必然会造成以太风(etherbreeze)。这样的话，如果有一束光在以太风中逆向前进，那么这束光的速度必然比横向穿越以太海的光束慢。迈克尔逊一莫雷实验的核心要旨就在这里。每一个飞行员都知道，如果来回飞行的行程里面有一趟逆风，那么(即使另一趟是顺风)如果要飞行一样远的距离，这趟飞行耗费的时间会比横越同样的风要久。同理，如果以太海理论正确，那么一束光先是在以太风中逆流而上，然后再折回顺流而下，回到起点，所耗费的时间必然比横向来回穿越以太风的光束长。实验过程迈克尔逊和莫雷制造了一部干涉仪来检测这种速度的差异。这种干涉仪工作的原理是，一个光源对着一面半反射镜(和从外面看像镜子，从里面看是透明的太阳眼镜很像)射出一束光。半反射镜把这一束光分为透射光与反射光，两者互成正角行进一段相同的距离然后折回。折回之后，经由同一面半反射镜再恢复为原来的光，然后射进干涉仪里面。我们只要观察这两股光聚合之后在干涉仪里面产生的干涉形态，就可以断定两者速度的差值。检测到的结果令人不安但是，在做完这个实验之后，我们却测不到两者的速度有何不同。将干涉仪方位调整九十度，使原来逆以太风的光变为横越以太风，原来横越以太风的光转为逆以太风，然后再测量两者的速度，结果发现两者速度依然一样。换句话说，迈克尔逊一莫雷实验没有办法证明以太的存在。这样，物理学家若无法找到合理的解释，便不得不面对两种令人不安的选择，一个是，地球不动(而哥白尼错误),再一个是，以太不存在。但是两者都令人难以接受。

迈克耳孙-莫雷实验是为了观测“以太”是否存在而作的一个实验。迈克尔逊－莫雷实验(Michelson-Morley Experiment)，是1887年迈克尔逊和莫雷在德国做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在，从而动摇了经典物理学基础，成为近代物理学的一个发端，在物理学发展史上占有十分重要的地位。

在1887年到1905年之间，人们曾经好几次企图去解释迈克尔逊——莫雷实验。1.乔治·菲茨杰拉德（GeorgeFitzGerald）根据麦克斯韦电磁理论在1889年对迈克尔逊－莫雷实验提出了一种解释。菲茨杰拉德指出如果物质是由带电荷的粒子组成，一根相对于以太静止的量杆的长度，将完全由量杆粒子间取得的静电平衡决定，而量杆相对于以太在运动时，量杆就会缩短，因为组成量杆的带电粒子将会产生磁场，从而改变这些粒子之间的间隔平衡。这一来，迈克尔逊－莫雷实验所使用的仪器，当它指向地球运动的方向时就会缩短，而缩短的程度正好抵消光速的减慢。有些人曾经试行测量菲茨杰拉德的缩短值，但都没有成功。这类实验表明菲茨杰拉德的缩短，在一个运动体系内是不能被处在这个运动体系内的观察者测量到的，所以他们无法判断他们体系内的绝对速度，光学的定律和各种电磁现象是不受绝对速度的影响的。再者，动系中的短缩，乃是所有物体皆短缩，而动系中的人，是无法测量到自己短缩值的。2.里茨在1908年设想光速是依赖于光源的速度的，即运动光源所发射出来的光线速度与光源速度以矢量方式相加，光速，也就是以太流的影响被以太内的光速和光源的速度所抵消。一般称为弹道假说，企图以此解释迈克尔逊－莫雷实验。弹道假说由天文学上观测双星运动结果易于排除，德·希特于1931年在莱顿大学指出，如果是这样的话，那么一对相互环绕运动的星体将会出现表观上的异常运动，而这种现象并没有观察到。观测发现，光的速度与光源的速度无关。由此也证明了爱因斯坦提出的光速和不受光源速度和观察者的影响是正确的，而且既然没有一种静止的以太传播光波振动，牛顿关于光速可以增加的看法就必须抛弃。3.1892年，荷兰物理学家洛仑兹也提出了与乔治·菲茨杰拉德相同的量杆收缩解释。这一观点可以解释迈克尔逊－莫雷实验，并承认以太存在，光速变化。1895年洛仑兹提出了更为精确的长度收缩公式，顺手把时间也调慢了一点，这就是著名的洛仑兹变换。通过以太的运动物体，纵向线度发生收缩（平行运动方向），其收缩的比例恰好符合迈克尔逊——莫雷实验的计算。同时这个方向的时间也变慢，这样这个方向的光的速度保持不变。这是光速不变的最早模型。为什么要改动时间？没有人知道，也没有理论依据。这个光速不变的版本，承认以太存在。没有悖论。根据他的设想，观察者相对于以太以一定速度运动时，长度在运动方向上发生收缩，以解释迈克尔逊-莫雷实验，时间变慢，以满足光速在量杆运动方向没有发生变化。这样洛仑兹就在不抛弃以太概念的前提下，提出光速不变。 4.1905年，在洛仑兹提出光速不变观点10年后，爱因斯坦认为既然光速不变，作为静止参考系的以太就没有理由存在。于是抛弃静止参考系以太、以光速不变原理和狭义相对性原理为基本假设的基础上建立了狭义相对论。同时保留洛仑兹变换来解释迈克尔逊-莫雷实验和光速不变。爱因斯坦的洛仑兹变换是指纯数学的空间缩短，不再是组成量杆的带电粒子距离缩短。而且这种空间缩短不具有任何实质性的物理意义。（比如两辆速度不同的火箭经过太阳系，那么从慢速火箭上看地球与太阳的空间距离与快速火箭上的看到的空间距离不同，空间距离的物理意义在于引力大小，和阳光辐射强度紧密相关。而实际地球与太阳引力大小和阳光辐射强度与两辆火箭的速度没有任何关系。）相对论认为空间和时间并不相互独立，而是一个统一的四维时空整体。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的。结合狭义相对性原理和上述时空的性质,也可以推导出洛仑兹变换。几个星期之后，一位法国最重要的数学家亨利·庞加莱也提出类似的观点。爱因斯坦的论证比庞加莱的论证更接近物理，因为后者将此考虑为数学问题。通常这个新理论是归功于爱因斯坦，但庞加莱的确在其中起了重要的作用。

1881年4月上旬他进行了观测，但实验结果否定了“静止以太”。后来在1887年7月，他改进了实验设备，与莫雷一起重新进行了测量。这就是历史上著名的迈克耳逊—莫雷实验。他们把设备放在水银面上，使之既能在水平面内自由转动又能避免振动的干扰，还利用两组平面镜来回反射两束相干光，使光程增大到11米。经过几天的紧张观察，仍然没有得到预期的结果，迈克耳逊认为实验是失败的。这一困惑，直到爱因斯坦的相对论发表才得以解释：“光以太”的引入是多余的。

那看看迈克尔逊-莫雷实验是怎么回事你就知道了。并不是以太没有找到，而是说“以太”假说是不成立的。在人们对光的本质有正确的认识以前，人们认为，光不可能在没有介质的条件下传播。物理学家们假设了一种特殊的物质“以太”，光就是通过“以太”传播的。当然，现在我们知道，所谓的“以太”是没有意义的不存在的。因为如果光通过以太传播，通过计算，那以太的密度几乎要无限大。但是，在当时的理论和试验水平下，“以太”似乎是一种必须存在的物质，否则人们就无法理解很多物理现象。人们要描述一个物体的运动速度，必须得选定一个参考系。我们所说的这个速度应该只对这个参考系有意义。物理学家们同样希望找到一个参照物，这个参照物是绝对静止的。任何物体相对这个物质的速度就是绝对速度。物理学家把这个物质锁定在了“以太”身上。主意：以太是绝对静止的。后来，人们认识到了光的本质是一种电磁波。电磁波是向空间各个方向传播的。在人们传统的思想里，如果有一个相对地面速度是V的车，你站在车上以V1的速度往前走。那么你自己相对地面的速度是V+V1。如果你以V1的速度往车后走，那么你相对地面的速度是V-V1。按照这样的想法，如果光源相对“以太”静止，那么光的传播速度各个方向都是一样的，速度我们假设为C。但是如果光源相对“以太”以V的速度运动。那么在光源运动的方向上光相对以太的速度是V+C。在光源运动的反方向上是光相对“以太”的速度是V-C。你可以把“以太”当作地面，把光源当作车，把你自己当作要传播的光。你就好理解一些了。由于光源运动使光在不同的方向上有速度差。所以可以设计一个实验，根据人们已经掌握的公式，可以测得地球相对“以太”的速度。麦克尔逊-莫雷实验就是这个目的。由于地球相对太阳的速度大约的30公里/秒。太阳又是运动的。所以地球相对以太的速度应该不少于30公里/秒。然而试验的结果却显示，光在各个方向的速度似乎是相等的。试验做了很多次，结果都是这样。于是，事实向人们传统的时空观念提出了挑战。后来就有了爱因斯坦的狭义相对论。对人们的时空观念带来了一场革命。并不是以太没有找到，而是说“以太”假说是不成立的。麦克尔逊-莫雷实验在物理学上有十分重要的意义。虽然寻找地球绝对速度的目的没有达到。但是这个试验的思想，以及这个试验的装置，对后来物理学的发展都十分具有借鉴意义。由于该试验的装置十分严密而且很有创意，因此获得诺贝尔奖。到现在，这套装置仍发挥这巨大的作用。

莫雷不确信他自己的结论，继续与达通·米勒做更多的实验。米勒制作了更大的实验设备，最大的安装于威尔逊山天文台的臂长32米（有效长度）的仪器。为了避免实体墙可能造成的对以太风的阻挡，他使用了帆布为主体的流动墙。他每次旋转设备都会观测到不同的小偏移，不论是恒星日还是年。他的测量值仅达到~10 km/s，而不是从地球轨道运动所期待的~30 km/s。他仍然不确信这是由于局部拖拽造成的，他没有尝试进行详细的解释。肯尼迪后来在威尔逊山上作了实验，米勒发现1/10的漂移，并且不受季节影响。米勒的发现当时认为非常重要，并于1928年在一份会议报告上与迈克耳孙、洛伦兹等人讨论。普遍认为需要更多的实验来检验米勒的结果。洛伦兹认可这个结论，造成漂移的原因不符合他的以太说或者爱因斯坦的狭义相对论。爱因斯坦没有出席会议，但是感觉这个实验结果恐怕是实验误差。后来的实验没能重新获得米勒的结果，现代实验的精度推翻了此实验结论。 实验者 年份 臂长 (米) 期待的条纹偏移 测到的条纹偏移 实验精度 V以太的上限。 迈克耳孙（Michelson） 1881 1.2 0.04 0.02 　　　　迈克耳孙（Michelson）和莫雷（Morley） 1887 11.0 0.4 < 0.01 　　8 km/s 莫雷（Morley）和米勒（Miller） 1902–1904 32.2 1.13 0.015 　　　　米勒（Miller） 1921 32.0 1.12 0.08 　　　　米勒（Miller） 1923–1924 32.0 1.12 0.03 　　　　米勒（Miller，阳光） 1924 32.0 1.12 0.014 　　　　托马斯查克（Tomascheck，星光） 1924 8.6 0.3 0.02 　　　　米勒（Miller） 1925–1926 32.0 1.12 0.088 　　　　肯尼迪（Kennedy，威尔逊山天文台） 1926 2.0 0.07 0.002 　　　　伊林渥斯（Illingworth） 1927 2.0 0.07 0.0002 0.0006 1 km/s 皮卡德（Piccard）和斯塔赫尔（Stahel) (Rigi） 1927 2.8 0.13 0.006 　　　　迈克耳孙（Michelson）et al. 1929 25.9 0.9 0.01 　　　　琼斯（Joos） 1930 21.0 0.75 0.002 　　　　近代版的迈克耳孙－莫雷实验变得司空见惯。激光和激微波通过让光线在充满高能原子的精心调整的空间内来回反射，以放大光线。这样的有效长度可达千米。还有一个好处，同一光源在不同光线角度产生同样的相位，给干涉计增加了额外精确度。第一个这样的实验是由查尔斯·H·汤斯（Charles H. Townes）做的，第一个激微波制作者之一。他们1958年的实验把漂移的上限，包括可能的实验误差，降低到仅仅30m/s。在1974年通过三角形内修剪工具精确的激光重复实验把这个值降低到0.025m/s，并且在一个光臂上放上玻璃来测试拖拽效果。在1979年Brillet-Hall实验把人以方向的上限降低到30m/s，但是双向因素降低到0.000001 m/s (i.e.，静止或者夹带以太)。Hils和Hall在经过一年的重复实验之后，于1990年公布，各向异性的极限降低到2×10。实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。当时迈克耳孙因此认为这个结果表明以太是随着地球运动的。

以太理论“以太”的提出，是为了解释光在真空中以及在高速的空间中都能传播这一事实。当时，认为光必须有一个载体才能传播，而这种载体当光在真空中传播时更显得必要。为了解释真空不空，笛卡儿于17世纪第一个提出了“以太”的假说，并把“以太”描述为：以太是充满整个空间的一种物质。真空中没有空气，但却有这种无所不入的“以太”。至19世纪上半叶，当光具有波动性被大多数物理学家承认时，以太假说又获得了新的支持，于是，19世纪末的物理学界，牢固地确立了一种思想，认为有一种到处存在的、能穿透一切的介质，并充满所有物质的内部和它们之间的空间，它的作用是作为光传播的基础。惠更斯把它叫做以太（光以太），后来又被叫做法拉第管（电磁以太），被认为是引起带电体和磁化物之间相互作用的原因。麦克斯韦的工作使这两种假想的介质统一起来了。他指出光是传播的电磁波，并建立了一个优美的数学理论，把所有涉及光、电和磁的现象结合在一起，光以太也就是电磁以太。这时，“以太”的存在似乎无可置疑了。迈克尔逊-莫雷实验1881年(爱因斯坦当时才8岁)，迈克尔逊(1852~1931)设计了一个精密的仪器，即后来的迈克尔逊干涉仪。仪器装置如图所示，A是半镀银镜，B和C是两个反射镜，且AC=AB=L，光从S出发，经A分为两束，再经B和C反射后到达T处。当两个光速有一定光程差时，即在T处出现干涉条纹。为了保持仪器的水平，迈克尔逊把仪器放在水银槽上。更多信息可以参考迈克尔逊莫雷

实验是不可能有错的。迈克尔逊自己在1881年做了一次，在1886年和莫雷合作做了第二次，六年时间地完善，结果是不会有问题的。而且这个实验号称是当时物理史上最精密的实验。光源通过半透镜的时候，那一束反射走的光最后镜平面反射才回来了，两束光都通过中间半透镜两次。另外，现在教科书里的原理图都很简单，一个光源、两个平面镜、一个半透镜和一个接收器，但是真正去做这个实验的时候不可能这么简单。实验装置中肯定会有其它的精密设备，最后数据处理肯定也会是一个精确的补偿修正过程。毕竟这个经典实验130年了，还没有谁有证据说它错了。

迈克尔逊干涉仪实验误差来源：一、实验中没有全部清除空程对实验结果的影响；二、实验中，每个人判定每一百条条纹的开始和结束技术点的结果不同；三、实验中实验员对结果的读书有误差；四、环境中的振动等因素的对实验器材造成了一定程度的影响，产生了实验误差。扩展资料：迈克尔逊干涉仪实验注意事项：一、千万不要用手触摸光学表面，且要防止唾液溅到光学表面上。二、在调节螺钉和转动手轮时，一定要轻、慢，决不能强扭硬扳。三、反射镜背后的粗调螺钉不可旋得太紧，用来防止镜面的变形。四、在调整反射镜背后粗调螺钉时，先要把微调螺钉调在中间位置，以便能在两个方向上作微调。五、测量中，转动手轮只能缓慢地沿一个方向前进（或后退），否则会引起较大的空回误差。迈克尔逊干涉仪的应用：迈克尔逊干涉仪的最著名应用即是它在迈克尔逊-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果，这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。除此之外，由于激光干涉仪能够非常精确地测量干涉中的光程差，在当今的引力波探测中迈克尔逊干涉仪以及其他种类的干涉仪都得到了相当广泛的应用。激光干涉引力波天文台（LIGO）等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理就是通过迈克尔逊干涉仪来测量由引力波引起的激光的光程变化，而在计划中的激光干涉空间天线（LISA）中，应用迈克尔逊干涉仪原理的基本构想也已经被提出。迈克尔逊干涉仪还被应用于寻找太阳系外行星的探测中，虽然在这种探测中马赫-曾特干涉仪的应用更加广泛。迈克尔逊干涉仪还在延迟干涉仪，即光学差分相移键控解调器（Optical DPSK）的制造中有所应用，这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。参考资料来源：百度百科—迈克尔逊干涉仪

在物理学界,通常把迈克尔逊-莫雷实验和黑体辐射实验称为十九世纪末叶飘在物理学晴朗天空的“两朵乌云”.迈克尔逊-莫雷实验这朵乌云实际上不存在 事实情况是：根据迈克尔逊和莫雷的实验方案,不管有没有以太飘移,也不管以太的飘移速度为何值,在迈克尔逊-莫雷实验中,都不可能发生干涉条纹移动现象.迈克尔逊和莫雷当然观测不到干涉条纹移动. 所以说,从迈克尔逊-莫雷实验没发现干涉条纹移动不能得出不存在飘移以太的结论.因此,这朵乌云也就不存在了.

迈克尔逊干涉仪的历史以太漂移实验迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊－莫雷实验联系在一起的，实际上这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性，在当时还是一个谜。有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”，来证明以太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到了困难。麦克斯韦曾于1879年写信给美国航海年历局的D.P.托德，建议用罗默的天文学方法研究这一问题。迈克尔逊知道这一情况后，决心设计出一种灵敏度提高到亿分之一的方法，测出与有关的效应。1881年他在柏林大学亥姆霍兹实验室工作，为此他发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了著名的以太漂移实验。他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动90°时，前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。迈克尔逊用最初建造的干涉仪进行实验，这台仪器的光学部分用蜡封在平台上，调节很不方便，测量一个数据往往要好几小时。实验得出了否定结果。

根据我的理解，我跟楼主讨论一下。这些顶极科学家的想法，不会被任何其他人左右，他只会相信自己的结论。这从某种意义上来说是他们的一种信仰。在真空中，究竟有没有以太或以太以外的物质存在，地球上的所谓的科学家的证明，不过是在地球上按现行的物理理论而言。就如同，没有相对论之前，没有人怀疑时间的连续性和均匀性。如果所有人都认为以太是不存在的，那么如果这确实是个事实，还好，如果不是，这个观念又要阻止人类不知道几千年。你明白我的意思吗？牛顿力学完美精准的预测了星球的轨道，天体的运行，但是牛顿却相信上帝的存在，这其实只是一种信仰，牛顿晚年试图证明上帝的存在，如果你不是上帝存在论的信仰者，相信你也会觉得荒谬。

当时认为光的传播介质是“以太”。由此产生了一个新的问题：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。迈克耳孙－莫雷实验就是在这个基础上进行的。当“以太风”的速度为0时，两束光应同时到达，因而相位相同；如“以太风”速度不为零，即装置相对以太运动，则两列光波相位不同。假设装置在以太中向右以速度v运动，且从部分镀银的玻璃片到两面镜子的距离为L，那么向右的那一束光在向右的过程中相对装置速度为cu2212 v，花费的时间t1= L/ (cu2212 v)，返回时速度为c+ v，时间t2= L/ (c+ v)。所以总的时间是而对于向上的那一束光，设它到达镜子所需的时间为t3，在这段时间里镜子向右移动了vt3，所以光走过的路程是一个直角三角形的斜边，于是有由此可得而返回时间与此相同，所以总时间所以两束光的到达时间是不同的，根据这个实验应该能测量出地球通过以太的速度。

说明光速与参照系的速度无关，或者说，光速不变。

0.0001mm。迈克尔逊干涉仪的最著名应用即是它在迈克尔逊-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果，迈克尔逊干涉仪的最小长度变化量是0.0001mm，这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。

迈克尔逊干涉仪，是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊－莫雷实验联系在一起的，实际上这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性，在当时还是一个谜。有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”，来证明以太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到了困难。麦克斯韦曾于1879年写信给美国航海年历局的D.P.托德，建议用罗默的天文学方法研究这一问题。迈克尔逊知道这一情况后，决心设计出一种灵敏度提高到亿分之一的方法，测出与有关的效应。1881年他在柏林大学亥姆霍兹实验室工作，为此他发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了著名的以太漂移实验。他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动90°时，前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。迈克尔逊用最初建造的干涉仪进行实验，这台仪器的光学部分用蜡封在平台上，调节很不方便，测量一个数据往往要好几小时。实验得出了否定结果。 1884年在访美的瑞利、开尔文等的鼓励下，他和化学家莫雷（Morley,Edward Williams，1838～1923）合作，提高干涉仪的灵敏度，得到的结果仍然是否定的。1887年他们继续改进仪器，光路增加到11米，花了整整5天时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动，结果仍然是否定的。这一实验引起科学家的震惊和关注，与热辐射中的“紫外灾难”并称为“科学史上的两朵乌云”。随后有10多人前后重复这一实验，历时50年之久。对它的进一步研究，导致了物理学的新发展。迈克尔逊的另一项重要贡献是对光速的测定。早在海军学院工作时，由于航海的实际需要，他对光速的测定开始感兴趣。 1879年开始光速的测定工作。他是继菲佐、傅科、科纽之后，第四个在地面测定光速的。他得到了岳父的赠款和政府的资助，使他能够有条件改进实验装置。他用正八角钢质棱镜代替傅科实验中的旋转镜，由此使光路延长600米。返回光的位移达133毫米，提高了精度，改进了傅科的方法。他多次并持续进行光速的测定工作，其中最精确的测定值是在1924～1926年，在南加利福尼亚山间22英里长的光路上进行的，其值为（299796±4）km/s。迈克尔逊从不满足已达到的精度，总是不断改进，反复实验，孜孜不倦，精益求精，整整花了半个世纪的时间，最后在一次精心设计的光速测定过程中，不幸因中风而去世，后来由他的同事发表了这次测量结果。

1、实际情况是，在老的观点下，认为可以测出速度，而不是有任何实验真的测出速度，测不出地球速度，说明此观点、此认为是错的。2、观点可以有很多，实际情况是没有在任何情况下能测出速度。3、老观点下光速是变的，相对论下不变，相对论下不是本来就测不出速度吗。4、即使条纹粗细会变，那也是看不出来的，哪有那么精确的干涉仪。当然是看条纹移动。

一、 经典时空观 存在绝对静止的参照系是经典时空观的核心。人们在原始状态下，总从自我的感觉出发认识世界。并总以自我为中心，来处理一切事物。从这点上说，哥白尼的贡献是相当伟大的。他启示了人们要站在公正的角度看问题。 “以太”（ether）一词来自古希腊亚里士多德，他以为，人们用纯粹思维可以找出制约宇宙的定律，不必要用观测去检验它。他把地上物质与天上物质人为划开，认为天上是由与地上污浊的物质不同的纯洁的物质即“以太”组成。此外他相信存在一个优越的静止状态，任何没有受到外力和冲击的物体都采取这种状态。特别是他以为地球是静止的。经典力学打破了天上与人间的不同，并且否定静止存在唯一标准。人们可以讲，物体A静止而物体B以不变的速度相对于物体A运动，或物体B静止而物体A运动，这两种讲法是等价的。 牛顿对绝对位置或被称为绝对空间的不存在感到非常忧虑，因为这和他的绝对上帝的观念不一致。事实上，即使绝对空间的不存在被隐含在他的定律中，他也拒绝接受。他思考了这样一个实验，即水桶中水的旋转。 （１） 开始时，桶旋转得很快，但水几乎静止不动。在粘滞力经过足够的时间使它旋转起来之前，水面是平的，完全与水桶转动之前一样。 （２） 水和桶一起旋转，水面变成凹状的抛物面。 （３） 突然使捅停止旋转，水面仍然保持凹状的抛物面。 牛顿就此分析道，在第（１）（３）阶段里，水和桶都有相对运动，而前者是水平的，而后者水面凹下：在第（２）（３）阶段里，无论水和桶有无相对运动，水面都是凹下的。牛顿由此得出结论：桶和水的相对运动不是水面凹下的原因，这个现象的根本原因是水在空间里绝对运动（即相对于牛顿的绝对空间的运动）的加速度。 绝对空间在哪里?牛顿曾经设想,在恒星所在的遥远地方,或许在它们之外更遥远的地方.他提出假设,宇宙的中心是不动的,这就是他所想象的绝对空间.从现今的观点来看,牛顿的绝对空间观是不对的.不过，牛顿当时了清楚地意识到，要给惯性原理以一个确切的意义，那就必须把空间作为独立于物体惯性行为之外的原因引进来。爱因斯坦说：“对此，牛顿自己和他同时的最有批判眼光的人都是感到不安；但是人们要想给力学以清晰的意义，在当时却没有别的办法。”爱因斯坦还认为，牛顿引入绝对空间，对于建立他的力学体是必要的。 亚里士多德和牛顿都相信绝对时间。也就是说，他们相信人们可以毫不含糊地测量两个事件之间的时间间隔，只要用好的钟，不管谁去测量，这个时间都是一样的。时间相对于空间是完全分开并独立的。这就是大部份人当作常识的观点。 二、 关于光速研究 光以有限但非常高的速度传播的这一事实，由丹麦的天文学家欧尔·克里斯琴森·罗麦（Roemer）于1676年第一次发现。他观察到，木星的月亮不是以等时间间隔从木星背后出来。当地球和木星都绕着太阳公转时，它们之间的距离在变化着。罗麦注意到我们离木星越远则木星的月食出现得越晚。他的论点是，因为当我们离开更远时，光从木星月亮那儿要花更长的时间才能达到我们这儿。然而，他测量到的木星到地球的距离变化不是非常准确，所以他的光速的数值为每秒22.5万公里。 1725年英国天文学家布喇德雷（Jams Bradley）通过观察三角视差法来测量恒星的距离，发现了恒星的光行差。 地球的周年变化导致恒星表观位置的系统变化 V V 太阳 地球 3 2 4 1 恒星 在图中在位置２，４，地球速度矢量同从太阳到恒星的 δ θ δ Ｃ －V Ｃ′ 连线交成直角，这两个位置光行差有最大值。 １，３位置地球的速度矢量同从太阳 到恒星的连线构成角θ， 由右图见： sinδ＝Vsinθ/C 其中ｖ=30km/s 从对几个恒星的光行差 的观察，求出光速为： C=3.04×106m/s 麦克斯韦理论求出电磁波速度： 算出在真空中的速度为3×106m/s与已知的光速一致因此认定光是一种电磁波。麦克斯韦理论预言，无线电波或光波应以某一固定的速度运动。但是牛顿理论已经摆脱了绝对静止实物的观念，所以如果假定光是以固定的速度传播，人们必须说清这固定的速度是相对于何物来测量的。这样人们提出，甚至在“真空”中也存在着一种无所不在的物体，这时古老的“以太”一词被用来表述这一神秘物体。正如声波在空气中一样，光波应该通过这以太传播，所以光速应是相对于以太而言。相对于以太运动的不同观察者，应看到光以不同的速度冲他们而来，但是光对以太的速度是不变的。 三、 迈克尔逊—莫雷实验 既然存在以太，则当地球穿过以太绕太阳公转时，在地球通过以太运动的方向测量的光速（当我们对光源运动时）应该大于在与运动垂直方向测量的光速（当我们不对光源运动时）。 1887年，阿尔贝特·麦克尔逊（后来成为美国第一个物理诺贝尔奖获得者）和爱德华·莫雷在克里夫兰的卡思应用科学学校进行了非常仔细的实验。目的是测量地球在以太中的速度。 由于光在不同的方向相对地球的速度不同， 达到眼睛的光程差不同，产生干涉条纹。 从镜子M反射，光线1的传播方向在MA方向上， 光的绝对传播速度为ｃ，地球相对以太的速度为υ， 光MM2的传播速率为 光线1完成来回路程的时间为： 光线2在到达M2和从M2返回的传播速度为不同的， 分别为C+υ和C－υ，完成往返路程所需时间为： 光线２和光线１到达眼睛的光程差为： 在实验中把干涉仪转动90°，光程差可以增加一倍。移动的条纹数为： 实验中用钠光源，λ=5.9×10－7ｍ； 地球的轨道运动速率为：υ≈10－4C；干涉仪光臂长度为11m， 应该移动的条纹为：ΔＮ＝２×11×(10－4)2／λ＝0.4 干涉仪的灵敏度，可观察到的条纹数为0.01条。但实验结果是几乎没有条纹移动。 在1887年到1905年之间，人们曾经好几次企图去解释麦克尔逊——莫雷实验。最著名者为荷兰物理学家亨得利克·罗洛兹，他是依据相对于以太运动的物体的收缩和钟变慢的机制。然而，一位迄至当时还不知名的瑞士专利局的职员阿尔贝特·爱因斯坦，在1905年的一篇著名的论文中指出，只要人们愿意抛弃绝对时间的观念的话，整个以太的观念则是多余的。几个星期之后，一位法国最重要的数学家亨利·彭加勒也提出类似的观点。爱因斯坦的论证比彭加勒的论证更接近物理，因为后者将此考虑为数学问题。通常这个新理论是归功于爱因斯坦，但彭加勒的名字在其中起了重要的作用。麻烦采纳，谢谢!

迈克耳逊干涉仪的原理是一束入射光经过分光镜分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，因为这两束光频率相同、振动方向相同且相位差恒定（即满足干涉条件），所以能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。干涉条纹是等光程差的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必需求出相干光的光程差位置分布的函数。

在物理学界,通常把迈克尔逊-莫雷实验和黑体辐射实验称为十九世纪末叶飘在物理学晴朗天空的“两朵乌云”.迈克尔逊-莫雷实验这朵乌云实际上不存在事实情况是：根据迈克尔逊和莫雷的实验方案,不管有没有以太飘移,也不管以太的飘移速度为何值,在迈克尔逊-莫雷实验中,都不可能发生干涉条纹移动现象.迈克尔逊和莫雷当然观测不到干涉条纹移动.所以说,从迈克尔逊-莫雷实验没发现干涉条纹移动不能得出不存在飘移以太的结论.因此,这朵乌云也就不存在了.

迈克尔逊实验和当时物理学中的的以太学说难题是矛盾的 以太学说观点：假设太阳静止在以太系中，由于地球在围绕太阳公转，相对于以太具有一个速度v，因此如果在地球上测量光速，在不同的方向上测得的数值应该是不同的，最大为c +v，最小为cv。如果太阳在以太系上不是静止的，地球上测量不同方向的光速，也应该有所不同。 1881年-1884年，阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷为测量地球和以太的相对速度，进行了著名的迈克尔逊-莫雷实验。实验结果显示，不同方向上的光速没有差异。这实际上证明了光速不变原理，即真空中光速在任何参照系下具有相同的数值，与参照系的相对速度无关，以太其实并不存在。 爱因斯坦则大胆抛弃了以太学说，认为光速不变是基本的原理，并以此为出发点之一创立了狭义相对论。

　　相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是光速不变原理，相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”，“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念　　【狭义相对论】　　马赫和休谟的哲学对爱因斯坦影响很大。马赫认为时间和空间的量度与物质运动有关。时空的观念是通过经验形成的。绝对时空无论依据什么经验也不能把握。休谟更具体的说：空间和广延不是别的，而是按一定次序分布的可见的对象充满空间。而时间总是又能够变化的对象的可觉察的变化而发现的。1905年爱因斯坦指出，迈克尔逊和莫雷实验实际上说明关于“以太”的整个概念是多余的，光速是不变的。而牛顿的绝对时空观念是错误的。不存在绝对静止的参照物，时间测量也是随参照系不同而不同的。他用光速不变和相对性原理提出了洛仑兹变换。创立了狭义相对论。　　狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。　　四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。我在一个帖子上说过一个例子，一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种“此消彼长”的关系。　　四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。　　相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。　　狭义相对论基本原理　　物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。　　伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。　　著名的麦克尔逊u2022莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理，光速不变原理。　　由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m/s，一个人在车上相对车的速度也是10m/s，地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是0。99倍光速，人的速度也是0。99倍光速，那么地面观测者的结论不是1。98倍光速，而是0。999949倍光速。车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明，是无可挑剔的。正因为光的这一独特性质，因此被选为四维时空的唯一标尺。　　狭义相对论效应　　根据狭义相对性原理，惯性系是完全等价的，因此，在同一个惯性系中，存在统一的时间，称为同时性，而相对论证明，在不同的惯性系中，却没有统一的同时性，也就是两个事件(时空点)在一个关性系内同时，在另一个惯性系内就可能不同时，这就是同时的相对性，在惯性系中，同一物理过程的时间进程是完全相同的，如果用同一物理过程来度量时间，就可在整个惯性系中得到统一的时间。在今后的广义相对论中可以知道，非惯性系中，时空是不均匀的，也就是说，在同一非惯性系中，没有统一的时间，因此不能建立统一的同时性。　　相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。　　尺子的长度就是在一惯性系中"同时"得到的两个端点的坐标值的差。由于"同时"的相对性，不同惯性系中测量的长度也不同。相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。　　由以上陈述可知，钟慢和尺缩的原理就是时间进度有相对性。也就是说，时间进度与参考系有关。这就从根本上否定了牛顿的绝对时空观，相对论认为，绝对时间是不存在的，然而时间仍是个客观量。比如在下期将讨论的双生子理想实验中，哥哥乘飞船回来后是15岁，弟弟可能已经是45岁了，说明时间是相对的，但哥哥的确是活了15年，弟弟也的确认为自己活了45年，这是与参考系无关的，时间又是"绝对的"。这说明，不论物体运动状态如何，它本身所经历的时间是一个客观量，是绝对的，这称为固有时。也就是说，无论你以什么形式运动，你都认为你喝咖啡的速度很正常，你的生活规律都没有被打乱，但别人可能看到你喝咖啡用了100年，而从放下杯子到寿终正寝只用了一秒钟。　　时钟佯谬或双生子佯谬　　相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬。一对双生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，重逢时B将比A年轻。许多人有疑问，认为A看B在运动，B看A也在运动，为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系，B要经历加速与减速过程，是变加速运动参考系，真正讨论起来非常复杂，因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了，只是要用到许多数学知识和公式。在此只是用语言来描述一种最简单的情形。不过只用语言无法更详细说明细节，有兴趣的请参考一些相对论书籍。我们的结论是，无论在那个参考系中，B都比A年轻。　　为使问题简化，只讨论这种情形，火箭经过极短时间加速到亚光速，飞行一段时间后，用极短时间掉头，又飞行一段时间，用极短时间减速与地球相遇。这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。在地球参考系中很好讨论，火箭始终是动钟，重逢时B比A年轻。在火箭参考系内，地球在匀速过程中是动钟，时间进程比火箭内慢，但最关键的地方是火箭掉头的过程。在掉头过程中，地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周，到达火箭的前方很远的地方。这是一个"超光速"过程。只是这种超光速与相对论并不矛盾，这种"超光速"并不能传递任何信息，不是真正意义上的超光速。如果没有这个掉头过程，火箭与地球就不能相遇，由于不同的参考系没有统一的时间，因此无法比较他们的年龄，只有在他们相遇时才可以比较。火箭掉头后，B不能直接接受A的信息，因为信息传递需要时间。B看到的实际过程是在掉头过程中，地球的时间进度猛地加快了。在B看来，A现实比B年轻，接着在掉头时迅速衰老，返航时，A又比自己衰老的慢了。重逢时，自己仍比A年轻。也就是说，相对论不存在逻辑上的矛盾。　　【广义相对论】　　相对论问世，人们看到的结论就是：四维弯曲时空，有限无边宇宙，引力波，引力透镜，大爆炸宇宙学说，以及二十一世纪的主旋律--黑洞等等。这一切来的都太突然，让人们觉得相对论神秘莫测，因此在相对论问世头几年，一些人扬言"全世界只有十二个人懂相对论"。甚至有人说"全世界只有两个半人懂相对论"。更有甚者将相对论与"通灵术"，"招魂术"之类相提并论。其实相对论并不神秘，它是最脚踏实地的理论，是经历了千百次实践检验的真理，更不是高不可攀的。　　相对论应用的几何学并不是普通的欧几里得几何，而是黎曼几何。相信很多人都知道非欧几何，它分为罗氏几何与黎氏几何两种。黎曼从更高的角度统一了三种几何，称为黎曼几何。在非欧几何里，有很多奇怪的结论。三角形内角和不是180度，圆周率也不是3。14等等。因此在刚出台时，倍受嘲讽，被认为是最无用的理论。直到在球面几何中发现了它的应用才受到重视。　　空间如果不存在物质，时空是平直的，用欧氏几何就足够了。比如在狭义相对论中应用的，就是四维伪欧几里得空间。加一个伪字是因为时间坐标前面还有个虚数单位i。当空间存在物质时，物质与时空相互作用，使时空发生了弯曲，这是就要用非欧几何。　　相对论预言了引力波的存在，发现了引力场与引力波都是以光速传播的，否定了万有引力定律的超距作用。当光线由恒星发出，遇到大质量天体，光线会重新汇聚，也就是说，我们可以观测到被天体挡住的恒星。一般情况下，看到的是个环，被称为爱因斯坦环。爱因斯坦将场方程应用到宇宙时，发现宇宙不是稳定的，它要么膨胀要么收缩。当时宇宙学认为，宇宙是无限的，静止的，恒星也是无限的。于是他不惜修改场方程，加入了一个宇宙项，得到一个稳定解，提出有限无边宇宙模型。不久哈勃发现著名的哈勃定律，提出了宇宙膨胀学说。爱因斯坦为此后悔不已，放弃了宇宙项，称这是他一生最大的错误。在以后的研究中，物理学家们惊奇的发现，宇宙何止是在膨胀，简直是在爆炸。极早期的宇宙分布在极小的尺度内，宇宙学家们需要研究粒子物理的内容来提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理学家需要宇宙学家们的观测结果和理论来丰富和发展粒子物理。这样，物理学中研究最大和最小的两个目前最活跃的分支：粒子物理学和宇宙学竟这样相互结合起来。就像高中物理序言中说的那样，如同一头怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是，虽然爱因斯坦的静态宇宙被抛弃了，但它的有限无边宇宙模型却是宇宙未来三种可能的命运之一，而且是最有希望的。近年来宇宙项又被重新重视起来了。黑洞问题将在今后的文章中讨论。黑洞与大爆炸虽然是相对论的预言，它们的内容却已经超出了相对论的限制，与量子力学，热力学结合的相当紧密。今后的理论有希望在这里找到突破口。　　广义相对论基本原理　　由于惯性系无法定义，爱因斯坦将相对性原理推广到非惯性系，提出了广义相对论的第一个原理：广义相对性原理。其内容是，所有参考系在描述自然定律时都是等效的。这与狭义相对性原理有很大区别。在不同参考系中，一切物理定律完全等价，没有任何描述上的区别。但在一切参考系中，这是不可能的，只能说不同参考系可以同样有效的描述自然律。这就需要我们寻找一种更好的描述方法来适应这种要求。通过狭义相对论，很容易证明旋转圆盘的圆周率大于3.14。因此，普通参考系应该用黎曼几何来描述。第二个原理是光速不变原理：光速在任意参考系内都是不变的。它等效于在四维时空中光的时空点是不动的。当时空是平直的，在三维空间中光以光速直线运动，当时空弯曲时，在三维空间中光沿着弯曲的空间运动。可以说引力可使光线偏折，但不可加速光子。第三个原理是最著名的等效原理。质量有两种，惯性质量是用来度量物体惯性大小的，起初由牛顿第二定律定义。引力质量度量物体引力荷的大小，起初由牛顿的万有引力定律定义。它们是互不相干的两个定律。惯性质量不等于电荷，甚至目前为止没有任何关系。那么惯性质量与引力质量(引力荷)在牛顿力学中不应该有任何关系。然而通过当代最精密的试验也无法发现它们之间的区别，惯性质量与引力质量严格成比例(选择适当系数可使它们严格相等)。广义相对论将惯性质量与引力质量完全相等作为等效原理的内容。惯性质量联系着惯性力，引力质量与引力相联系。这样，非惯性系与引力之间也建立了联系。那么在引力场中的任意一点都可以引入一个很小的自由降落参考系。由于惯性质量与引力质量相等，在此参考系内既不受惯性力也不受引力，可以使用狭义相对论的一切理论。初始条件相同时，等质量不等电荷的质点在同一电场中有不同的轨道，但是所有质点在同一引力场中只有唯一的轨道。等效原理使爱因斯坦认识到，引力场很可能不是时空中的外来场，而是一种几何场，是时空本身的一种性质。由于物质的存在，原本平直的时空变成了弯曲的黎曼时空。在广义相对论建立之初，曾有第四条原理，惯性定律：不受力(除去引力，因为引力不是真正的力)的物体做惯性运动。在黎曼时空中，就是沿着测地线运动。测地线是直线的推广，是两点间最短(或最长)的线，是唯一的。比如，球面的测地线是过球心的平面与球面截得的大圆的弧。但广义相对论的场方程建立后，这一定律可由场方程导出，于是惯性定律变成了惯性定理。值得一提的是，伽利略曾认为匀速圆周运动才是惯性运动，匀速直线运动总会闭合为一个圆。这样提出是为了解释行星运动。他自然被牛顿力学批的体无完肤，然而相对论又将它复活了，行星做的的确是惯性运动，只是不是标准的匀速圆周而已。　　蚂蚁与蜜蜂的几何学　　设想有一种生活在二维面上的扁平蚂蚁，因为是二维生物，所以没有第三维感觉。如果蚂蚁生活在大平面上，就从实践中创立欧氏几何。如果它生活在一个球面上，就会创立一种三角和大于180度，圆周率小于3。14的球面几何学。但是，如果蚂蚁生活在一个很大的球面上，当它的"科学"还不够发达，活动范围还不够大，它不足以发现球面的弯曲，它生活的小块球面近似于平面，因此它将先创立欧氏几何学。当它的"科学技术"发展起来时，它会发现三角和大于180度，圆周率小于3。14等"实验事实"。如果蚂蚁够聪明，它会得到结论，它们的宇宙是一个弯曲的二维空间，当它把自己的"宇宙"测量遍了时，会得出结论，它们的宇宙是封闭的(绕一圈还会回到原地)，有限的，而且由于"空间"(曲面)的弯曲程度(曲率)处处相同，它们会将宇宙与自己的宇宙中的圆类比起来，认为宇宙是"圆形的"。由于没有第三维感觉，所以它无法想象，它们的宇宙是怎样弯曲成一个球的，更无法想象它们这个"无边无际"的宇宙是存在于一个三维平直空间中的有限面积的球面。它们很难回答"宇宙外面是什么"这类问题。因为，它们的宇宙是有限无边的封闭的二维空间，很难形成"外面"这一概念。　　对于蚂蚁必须借助"发达的科技"才能发现的抽象的事实，一只蜜蜂却可以很容易凭直观形象的描述出来。因为蜜蜂是三维空间的生物，对于嵌在三维空间的二维曲面是"一目了然"的，也很容易形成球面的概念。蚂蚁凭借自己的"科学技术"得到了同样的结论，却很不形象，是严格数学化的。　　由此可见，并不是只有高维空间的生物才能发现低维空间的情况，聪明的蚂蚁一样可以发现球面的弯曲，并最终建立起完善的球面几何学，其认识深度并不比蜜蜂差多少。　　黎曼几何是一个庞大的几何公理体系，专门用于研究弯曲空间的各种性质。球面几何只是它极小的一个分支。它不仅可用于研究球面，椭圆面，双曲面等二维曲面，还可用于高维弯曲空间的研究。它是广义相对论最重要的数学工具。黎曼在建立黎曼几何时曾预言，真实的宇宙可能是弯曲的，物质的存在就是空间弯曲的原因。这实际上就是广义相对论的核心内容。只是当时黎曼没有像爱因斯坦那样丰富的物理学知识，因此无法建立广义相对论。

天文观测所得到的公历，得到了地球围绕太阳的周期，随着观测的手段提高，精度越来越高，得到了日地距离的精确值和地球围绕太阳一周时间的精确值就可以得到地球相对于太阳的线速度的精确值。但这不是地球在宇宙中的速度。地球在宇宙中的速度，这个概念牵扯甚广，大概的讲，首先，这是将宇宙看做一个绝对静止的参照物，第二认为弥散宇宙中有雨中 神秘刚性物质（不然怎么测相对速度啊）。这个实验叫：迈克尔逊-莫雷实验。当年光测速实验成功后，发现光是以不可思议的高速前进的。于是人们想象宇宙中充满有一种介质，这种介质必须非常刚硬才能传递光的高速。这种物质被叫做：以太。实际就代表了宇宙绝对参照系。1881年，迈克尔逊设计了一个及其精密的实验，用平面镜将光线分到不同方向然后汇聚干涉，假设地球在宇宙刚性物质（实际就是经典的宇宙空间的意思）中有相对速度，那么这个实验就可以观测到光速在向着地球个方向和侧着地球方向速度的区别，进而得到地球在宇宙中的绝对速度。然而实验以非常精密的数据显示：光速在各个方向上是不变的。也就是宇宙不存在一个绝对的，静止的参考系。所以证明了谈论地球在宇宙中的速度是没有意义的。这个实验是非常成功的失败实验。他想要证明的东西失败了，却成功的颠覆了人类对宇宙绝对静止思想的常识。这是人类经典实验之一。光速不变原理是相对论的基石之一，而相对论几乎改变世界格局（核武器）。

任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。 所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。 基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff)，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。 绝对黑体的热辐射的规律比较简单，在19世纪末许多人做了大量研究，黑体辐射的波长并不是单一的，它同时辐射各种波长的电磁波。不同波长的电磁波，它们的强度也不一样。随着温度的升高，一方面各种波长的辐射长度都有所增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，或者可以忽略的说，“温度越高，辐射的电磁波的波长越短。”{烧红的铁块如果继续升温，就会达到“白”热，这是因为温度升高后，在它的辐射光中，波长较短的如蓝光紫光所占的比率就会增加，更接近日光灯的各种颜色比例，因此看起来是白色的。 简单就说这些。 1881年-1884年，阿尔伯特·迈克尔逊（Albert Michelson）和爱德华·莫雷（Edward Morley）为测量地球和以太的相对速度，进行了著名的迈克尔逊—莫雷实验，测量了不同方向上的光速。然而实验结果显示，并不存在这个速度差异。这实际上证明了光速不变原理，即真空中光速在任何参照系下具有相同的数值，与参照系的相对速度无关，以太其实并不存在。后来又有许多实验支持了上面的结论。实验中用一个分光镜将一束光分成两束相互垂直的光，让它们经过一系列的反射后再进行干涉，如果真的有以太存在，则这两珠光的速度是不同的，因为有地球的自转带动着以太。而实验结果却证明了光速不变，是爱因斯坦相对论的重要实验依据。

一、性质不同1、定量实验：定量实验的目的是测量一个物体的价值，或者要求在物体和数量之间建立经验公式。2、定性实验：定性试验是为了判断因素是否存在，某些因素间是否存在联系，某些对象的结构如何等等。二、实验的发现不同1、定量实验实验的发现：著名的实验是斐索测定光速的实验、汤姆逊求出电子荷质比计算实验。汤姆森在用稀薄气体密封的玻璃管两端施加高压电，阴极发出射线。根据阴极射线在电场和磁场作用下的弯曲程度，可以测量阴极射线粒子的速度及其电荷E的比值M/E。结果表明，这个粒子质量是氢原子核质量的1/2000。2、定性实验实验的发现：1887年，迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做了著名的物理实验，用迈克尔逊干涉仪测量了两个垂直光的速度差。然而，结果表明，在不同的惯性系和方向上，光速是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在。扩展资料：定性实验与定量实验的实验背景：19世纪，随着光波理论的发展，出现了一种流行的“以太”理论。当时，由于人们对光的本质知之甚少，他们用机械波的概念来想象一定有一种弹性物质能够传播光波，它的名字叫“以太”。许多物理学家相信“以太”的存在，并认为这个无处不在的“以太”是一个绝对惯性系统。通过实验验证“以太”的存在已成为许多科学家的目标。参考资料来源：百度百科-定性实验参考资料来源：百度百科-定量实验参考资料来源：百度百科-迈克尔逊-莫雷实验

迈克尔逊干涉迈克尔逊干涉仪是1881年由美国物理学家迈克尔逊和莫雷为研究“以太”漂移而设计制造的精密光学仪器。历史上，迈克尔逊－莫雷实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础。迈克尔逊和莫雷因在这方面的杰出成就获得了1883年诺贝尔物理学奖。在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔逊干涉仪具有重大的影响，得到了广泛应用，特别是20世纪60年代激光出现以后，各种应用就更为广泛。它不仅可以观察光的等厚、等倾干涉现象，精密地测定光波波长、微小长度、光源的相干长度等，还可以测量气体、液体的折射率等。 迈克尔逊干涉仪是历史上最著名的经典干涉仪，其基本原理已经被推广到许多方面，研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于生产和科学研究领域。 这是一个经典的近代物理实验，也是一个学习干涉仪调整、研究各种干涉现象的基本实验，难度系数1.05，适合于理工科各专业的学生选做。实验操作过程难度比较大，实验技巧与实验原理紧密相连。操作时必须手脑并用，仔细观察，细心调节。但是，实验数据处理非常简单。 实验内容　1、调节和观察非定域干涉条纹。在屏上看到非定域的同心圆干涉条纹，且圆心位于光场的中间。观察中心条纹的“冒出”或“缩进”、干涉条纹的粗细和密度变化规律（即与平面镜M1和M‘2 之间距离d的关系），并解释之。2、利用非定域干涉条纹测量He－Ne激光波长。转动微调手轮，当干涉条纹“冒出”或“缩进”时记下初始读数，继续沿原方向转动微调手轮，每“冒出”或“缩进”30个条纹记录一次读数，连续测量270个条纹。用逐差法处理数据，计算不确定度，表示测量结果。3、调节和观察等倾干涉条纹。调出严格的等倾干涉条纹，观察总结条纹粗细和密度（间距）的变化规律，并解释之。4、调节和观察等厚干涉条纹。调出等厚干涉条纹，观察总结条纹形状、粗细和密度（间距）的变化规律，并解释之。

设想在迈克尔逊干涉仪处于静止时和匀速直线运动时分别做实验，以形成两个干涉条纹图案。由于干涉条纹是平面的图案，所以只要都以垂直角度观察，静止系和动系里的观察者所见应是一致的。而比较这俩图案，结果只可能是相同或不相同这两者中的一种。若分别以这两种可能的情形为据进行分析，就可以考察狭义相对论所宣称的“钟慢尺缩”物理效应和光速不变原理，在其理论框架中的相容性。由于是思想实验，那不妨先假设运动前后干涉条纹相同。为简化问题起见，设静止时实验装置两个方向（x和y）的光路是一样长的，即lx=ly。按光速不变原理，这两个方向的光速均为c。若在分光镜处放上一个精度足够高的钟，就可记录自分光镜分成两路的光，再各自回到分光镜所需的时间tx和ty。由lx=ly、tx=2lx/c、ty=2ly/c，可知钟记录两路光来回的时间值是相等的，即tx=ty。（按相对论的说法钟记录的时间被称为固有时，具有物理意义，而非坐标时的数学意义。）现设迈克尔逊干涉仪沿其中一条光路x的方向作匀速直线运动，所形成的干涉条纹与静止时是一样的。这就表明运动时，两路光来回所花的时间tx"和ty"也相等，即tx"=ty"。这是因为迈克尔逊干涉仪是通过干涉图案是否变化，来判断两路光来回的时间差是否变化，这也是迈克尔逊和莫雷之所以用它来验证以太是否存在的依据。如若不然，迈克尔逊-莫雷实验的结果，就不能被用来验证光速不变了。再按相对论的说法无论是否运动，钟在其所在的惯性系里测得的时间都是有效的，因此运动时分光镜处的那个钟，所记录下的两路光来回所花的时间就设为tx"和ty"。由于假设运动仅发生在x方向，与之垂直的y方向上没有速度变化，按狭义相对论的的说法，y方向光路的长度(空间尺度及数值)不会变，即ly"=ly。而相对于这个钟，运动前后各方向的光速仍然是同一个值c。由ly=ly"、ty=2ly/c、ty"=2ly"/c，可知ty=ty"，即运动前后该钟所测y方向的光来回的时间值是相等的，而且这个钟的计量尺度也不该有改变。因为只有这样，由2ly"/ty"计算所得的光速值才能与运动前的计算值2ly/ty完全一样。如果运动后仅仅钟的计量尺度有所改变，那这时所测的光速是不可能与运动前所测的真正一样，这好比用快慢不同的钟来测速，数值一样并不能保证速度一样。有了tx=ty、ty=ty"、tx"=ty"，自然就可推出tx=tx"；再根据光速不变原理及速度公式，由2lx/tx=2lx"/tx"，还可推出lx=lx"。同理，由于运动前后钟的计量尺度没有变化，那么x方向的空间尺度也不会发生变化。既然得出了lx=lx"及tx=tx"的结论，那么狭义相对论所预言的运动将会产生“钟慢尺缩”的物理效应又去哪了呢？显然要在狭义相对论的框架下，对本思想实验第一个假设情形作分析，是发现不了物理意义上的“钟慢尺缩”效应的。如果楞说有此物理效应的话，将会出现与本假设情形及光速不变原理格格不入的局面，这将在接下来分析另一假设情形中体现出来。且不说迈克尔逊干涉仪运动前后，干涉条纹图案不一样的假设情形符不符合相对性原理，以下将基于这第二个假设情形，接着考察光速不变原理和“钟慢尺缩”的物理效应在相对论体系中的相容性。如前所述，迈克尔逊干涉仪静止时两条光路等长（lx=ly），所形成的干涉条纹表示两路光来回的时间是一样的（tx=ty）。若按现假设，实验装置沿x方向作匀速直线运动时，干涉条纹与静止时的不一样了，以迈克尔逊干涉仪的原理来看，两路光来回的时间不再一样了(tx"<>ty")。按狭义相对论的说法，x方向若有运动变化，该方向上就会有“钟慢尺缩”的物理效应，即x方向的光路由静止时的lx变为运动时的lx"，钟记录光来回的时间也由静止时的tx变为运动时的tx"。而按速度公式2lx"/tx"计算运动时x方向的光速值仍然是c，与静止时按2lx/tx计算的值是一样的，符合光速不变原理。这时由于y方向的运动速度并没有改变，因此不会有“尺缩”效应，即ly"=ly=lx，却不同于lx"。按光速不变原理，x和y方向的光速还是一样的c，由速度、距离、时间关系式可知，两路光来回的时间将不一样，即ty"=2ly"/c将不等于tx"=2lx"/c，这倒也吻合运动前后所形成的干涉条纹不一样的假设情形。那么运动前后，y方向的光来回的时间，即由同一个钟记录的ty是否等于ty"呢？如果ty<>ty"，因为ly=ly"，那由速度公式计算运动前后y方向的光速就不会是同一个值了，即2ly/ty<>2ly"/ty"，这显然不符合光速不变原理。而要符合光速不变原理，同一个钟记录的运动前后y方向的光来回的时间就须相等，即ty=ty"，可这还能说该钟因运动而变慢吗？于是无论ty与ty"是否相等，狭义相对论对第二个假设情形的解读，都会让其陷入两难的境地。当然，相对论可以否认第二个假设情形的真实存在，那就只剩第一个假设情形了，总不能两个假设情形都不认吧。可前面在分析第一个假设情形时，并没有发现狭义相对论所预言的“钟慢尺缩”物理效应的任何蛛丝马迹，这不得不让人生疑：狭义相对论能同时容纳光速不变原理和物理意义上的“钟慢尺缩”效应吗？

以太，相信很多人都听说过这个概念，尤其是对爱因斯坦相对论诞生过程比较了解的人，更是对“以太”的概念再熟悉不过了。 在爱因斯坦提出相对论之前，以牛顿经典力学为基础的绝对时空观统治着整个物理学界，当时的物理学界大佬视“经典力学”为“神明”，根本不会去质疑经典力学是否真的正确，也没有质疑的理由，因为经典力学已经统治物理学界几百年了，而且看起来可以“上天入地”，怎么可能怀疑呢？ 以太的概念由来已久，不过这里所说的以太是为了调和麦克斯韦方程组与经典力学之间的矛盾而产生的，是近现代物理学的概念。 在物理学家们对牛顿的绝对时空观深信不疑时，麦克斯韦方程组横空出世，给绝对时空观出了一道难题。 按照绝对时空观的诠释，万事万物的运动速度都是相对的，没有绝对速度的存在。不过在麦克斯韦电磁理论中，有一个公式表明，光速好像是个例外，光速不需要参照系，它只与真空的磁导率和介电常数有关。 说白了，光速是绝对的，相对于任何物体（不管运动与否）都保持不变。 这下麻烦了：麦克斯韦电磁理论竟然与统治物理学界几百年的牛顿经典力学矛盾？ 物理学家决不允许这种事情发生，于是他们坚决捍卫牛顿经典力学，想尽各种办法调和两者之间的矛盾，开始了“左右逢源”！ 以太的概念应运而生。 物理学家们假设一种叫做“以太”的东西存在于宇宙每个角落，它没有质量，可以绝对渗透宇宙空间，同时以太也是绝对的参照系，绝对静止，其他任何物体都相对于以太运动。 以太的这种特性很好地协调了麦克斯韦电磁理论与牛顿经典力学之间的矛盾，也普遍被当时的物理学界接受。 物理学家也开始欣喜若狂，认为当时的物理学大厦已经基本完成，之后的发展只需要进行小修小补就可以了，不会有什么大的修改或者发现了。 但没想到的是，当时并不被物理学家们很重视的“两朵乌云”其中之一，彻底颠覆了牛顿经典力学下的绝对时空观。 “这朵乌云”就是迈克尔逊莫雷实验（实验过程不再详述），这个实验表明了一点：光速是绝对的，即使相对所谓的“以太”，光速也没有任何改变。 这就奇怪了：如果说以太是绝对静止的参照系，其他任何物质在不同运动状态下测量到的速度肯定是不同的，但光显得很特别，无论在何等状态下测量，光的速度就是恒定保持不变。 当时的物理学家们对于迈克尔逊莫雷实验深表怀疑：他们不相信一个实验就能推翻刚刚建立起来的物理学大厦，这种怀疑很正常，毕竟连迈克尔逊莫雷本人也怀疑是不是实验本身出了问题！（可见当时的经典力学在物理学界的统治地位） 于是，迈克尔逊莫雷反复做了几次实验（其他物理学家也做过类似实验），但结果仍旧没有任何改变：光就是傲慢地保持不变！ 但经过几百年才建立起来的以经典力学为基础的物理学大厦岂能因为一个实验而轰然倒塌？当时的物理学界坚持认为迈克尔逊莫雷实验是错误的，一定是实验过程出现了某些纰漏，迈克尔逊甚至到死也不相信实验结果！ 但无论如何，科学是严谨的，物理学家不可能对实验结果视而不见。于是又开始了“左右逢源”。 其中洛伦兹是左右逢源的“好手”，他也不愿意抛弃“以太”的概念，这样解释：在测量光速的过程中，测量者相对于以太有一定的运动速度，于是长度发生了变化（收缩），由此抵消了光在不同方向上产生的差异。 但是，结果还是治标不治本。随着类似实验越来越多，测量结果越来越精确，以太这个绝对静止的参照系带来了越来越多的矛盾，人们开始怀疑以太是否真的存在，毕竟以太的概念一开始就是假设的，看不见摸不着。而迈克尔逊莫雷实验本身是真实存在的，人们没有理由不怀疑以太是否存在。 但没有办法，牛顿的绝对时空观在当时的物理学家心目中是如此的根深蒂固，以至于物理学界很难因为一个实验彻底推翻刚刚建立起来的物理学大厦。 必须要有一个具有颠覆性思维的大脑出现，而爱因斯坦恰恰具有这种大脑。 爱因斯坦用“奥卡姆剃刀”一下把“以太”咔嚓掉了，结果就是：所有问题都解决了！ 在爱因斯坦看来：既然一切的一切都是因为以太的概念导致了，而这个概念本身又是假设的，为什么不能抛弃以太的概念，重新建立起一套更完整的物理学体系呢？ 于是，基于“光速不变原理”和“相对性原理”两个前提（其实也是两个假设），狭义相对论应用而生，绝对时空观彻底被颠覆，相对时空观问世！ 事实上，当时的几个物理学家已经马上触摸到狭义相对论了，比如说庞加莱，只是他不愿意放弃以太的概念，结果就是遗憾地与狭义相对论失之交臂！ 这里还要强调一点，任何科学理论都是建立在假设的基础上，只要你的假设能够自洽，而且能够比别的假设更好地诠释大自然现象，就是好的假设。但是假设必须越少越好，因为假设越多，出错的几率就越大。 狭义相对论的建立也是建立在两个假设的基础上。既然是假设，那你就有理由不相信：干嘛非要相信假设的东西呢？同时，你也完全可以提出自己的假设来代替爱因斯坦的假设，但前提是你的假设必须更完美才行，不然别人为何要相信你的假设呢？ 但是，为什么一百多年过去了，科学家越来越相信狭义相对论呢？ 答案很简单：狭义相对论经受住了科学家们的各种考验，在不断的验证过程中，狭义相对论的地位也越来越坚固！

作者丨李春生 （书房记特约专栏作者） 暗物质是什么？这个问题说起来还挺复杂的。我们像鱼一样生活在水中，我们生活在暗物质之中；鱼儿不知道水是什么，我们不知道空间是什么。 暗物质是什么？目前的标准解释是，暗物质是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质， 它可能是宇宙物质的主要组成部分 ，但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。 大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释 。现代天文学通过天体的运动、牛顿万有引力的现象、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中，其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。问题是，空间中无处不在的物质为什么却无法确认它们是什么呢？这事儿还得从头说起。 早在1922年，天文学家们发现，按照牛顿万有引力定律和开普勒定律，如果星系的质量主要集中在星系核区的可见星体上，那么，星系外围的星体的速度（利用高精度的光谱测量技术，可以探测到远离星系核区域的外围星体绕星系旋转速度和距离的关系。）将随着距离而减小。但观测结果表明， 星系外围的区域中星体的旋转运动速度远比通过开普勒定律预期的要大，并且对应于较大的星系质光比（星系质量和光度的比值﹐通常以太阳质量和太阳光度为单位。通过对双重星系，例如对星系团的观测﹐可求出各种不同类型的星系的质光比）。这意味着星系的质量比“可见”的发光星体的质量总和要大很多倍，如果仅靠星系中可见的星体质量产生的引力无法将星体束缚在星系团内的，按照目前的星系的旋转速度，星系将因为离心力（还没有将暗能量的排斥力计算在内）而分崩离析。 简单的说，按照星系发光星体的质量（质光比估算），星系以目前的速度旋转，星系将会四分五裂，因此，要么是牛顿引力定律错误，要么星系的实际质量比目前估计的质量大百倍。这些“不可见”的物质不发光，也无法观测，所以称其为暗物质。除去不发光的星体（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估计宇宙中94%左右为暗物质。 暗物质长啥样儿呢？因暗物质尚未被直接探测到，所以只有间接证据： 1.星系旋转曲线与弥散速度分布，靠外围的天体绕星系中心旋转的运动速度应当比靠中心的天体更慢，这暗示着这些星系中存在着质量巨大的不可见的物质。 2.引力透镜效应。光线经过大质量星系团时会发生弯折，这与光学中的透镜原理类似。人们怀疑暗物质是构成这个引力透镜的“材料”。 3.通过对宇宙中微波背景辐射各向异性的精细观测，可以确定出宇宙中暗物质的总量。人们据此猜测宇宙总能量的26.8% 由暗物质贡献，构成天体和星际气体的常规物质只占4.9%，其余68.3%为推动宇宙加速膨胀的暗能量（请注意说法不一）。 寻找暗物质的探测手段分为三类： 1.直接探测，探测暗物质粒子直接与探测器中的物质发生相互作用。 2.间接探测，寻找宇宙中暗物质自身衰变或湮灭产生普通物质的信号。 3.加速器探测，利用粒子对撞机来人为产生的暗物质粒子。 猜测的暗物质属性： 1 暗物质参与引力相互作用 ，但单个暗物质粒子的质量大小还不能确定。 2.暗物质应是高度稳定的。 3.暗物质基本不参与电磁相互作用，也不参与强、弱相互作用，与光子的相互作用必须非常弱，以至于暗物质基本不发光。 4.暗物质的运动速度应该是远低于光速，即“冷暗物质”。 按照量子力学的观点，暗物质的候选者有弱相互作用的有质量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激发态粒子、T-odd粒子，还有惰性中微子（sterile neutrino）、轴子（axion）等。 好了，到了总结的时候。 按照现在的主流观点，宇宙主要由暗物质构成！咦~？别惊讶，事实就是这样，暗物质占宇宙总质量的85%~90%（说法不一），可见的物质只占很小一部分，所以结论是宇宙的主体是由“看不见的暗物质”构成。是不是感觉很讽刺？更让人奇怪的是，在宇宙中本应无处不在的物质（还有引力子、中微子等）人们上天入地却遍寻不得，哪里出错了呢？ 现状非常奇怪，一方面又认为空间充满了无处不在的暗物质，这个逻辑自相矛盾。事实上，现在的主流物理理论都是粒子说的理论，换句话说，现在的主流理论都认为空间是空无一物的真空（至少，这些理论建立之初都认为空间是真空）。 问题是，暗物质就在那里，无论你信或不信，它都在那里，既不逃走也不躲避。 我们能否换个意路，有没有建立在非真空基础上的理论呢？当然有，这个理论就是现代 科技 依然依赖的经典物理学。 1801年托马斯-杨的双缝干涉实验奠定了波动说在第二次波粒之争的胜利后， 以太作为绝对参照系 （绝对空间）存在，物质 相对以太空间作绝对运动 ， 电磁波是以太的横振动 ，经典电动力学就建立在以太的基础上。请注意，经典物理学的空间是三维绝对空间加一维独立的时间，即三一时空。绝对的空间（以太）、绝对的运动和绝对的时间构成经典物理学的逻辑基础。 1887年，迈克尔逊——莫雷实验是结果是垂直方向和水平方向的两束光的光速和传播方向没有变化，在意味着空间并非绝对静止。不过，在相对论提出之前，以太并没有因为这个实验而被抛弃，因为除了实验设计并不完善，重要的是，当时存在 三种不同的以太假设 ，绝对静止的以太假设只是其中一种。 1.“以太曳引假说”，也称为“以太漂移假说”。以太作为绝对参照系存在。以太无所不在，没有质量，绝对静止，以太空间会与运动的星体产生相对运动，因此吗，理应在地球上测量到每秒30公里的“以太风”。 2.“以太部分曳引假说”。菲涅尔认为以太绝对静止，但是，当一个物体相对以太这个参照系运动时，其内部的以太只是超过真空的那一部分被物体带动。 3.“以太完全曳引假说”。英国物理学家乔治·斯托克斯认为 把以太分成不动（以太漂移假说）和可动（以太部分曳引假说）的两部分不如假设星体能够完全拖曳一部分以太，在物体表面附近的以太有一个速度逐渐减慢的区域，星体曳引周围的这部分以太一起运动 ， 而距离星体更远空间中的以太则完全静止 。即在地球表面，以太与地球具有相同的速度，即地球完全曳引这部分以太。只有在离开地球表面某一高度的地方，才可以认为以太是静止的。［爱因斯坦《狭义与广义相对论浅说》导读第17页］因此， 在地球表面附近的以太空间与地球并无相对运动 （请注意！）。 问题来了， 为什么现在的教科书上却是迈克尔逊——莫雷实验证伪了以太呢 ？ 人性很有意思，人们总是相信自己愿意相信的，而不是相信事实。这就是证实性偏见。证实性偏见是指个人、包括学者在主观上支持某种观点的时候，往往倾向于寻找那些能够支持自己原来的观点的信息，而忽视那些对己不利或矛盾的信息，以支持自己想法的现象。例如： 1. 迈克尔逊——莫雷实验是建立在斐索实验基础上的实验 。1859年的 斐索实验结果证明光速与空间介质的运动速度叠加或递减 。因此，迈克尔逊——莫雷实验 才会通过测量两束平行与垂直光的光速是否存在差值来判断地球表面与空间是否存在相对运动 。如果光速不会与空间介质的运动速度叠加或递减，那么迈克尔逊——莫雷实验就不可能得出没有“以太风”的结论。但是，人们完全忽略了斐索实验的结论。原因是， 如果承认了斐索实验的结论，即证明光速会与空间介质的运动速度叠加或递减，那么，就直接证伪了光速不变原理！！！所以，现在对斐索实验进行了模糊处理，只是说斐索实验验证了菲涅尔 “以太部分曳引假说”，结论里没有说明光速是否会与空间介质的运动速度叠加或递减，大多数人并不了解这个实验的结论是什么。 2. 迈克尔逊——莫雷实验的实验地点在美国凯斯技术学院的地下室里进行， 同学们是不是很惊讶？除非地球如同托马斯·杨所认为的那样是一种镂空结构，以太“就像风穿过小树林”一样穿过地球这种镂空结构到达地下室内，否则，实验就不可能在地下室里测量到“以太风”的存在，这和在一个密封的罐子里测量有没有风一样可笑。事实上，大多数人根本就不知道迈克尔逊——莫雷实验的实验地点在地下室里进行的，说不是刻意隐瞒真相，很难让人信服。 3.迈克尔逊莫—雷实验只能证伪“以太曳引假说”，而不能证伪菲涅尔的“以太部分曳引假说”，更 不能证伪斯托克斯的“以太完全曳引假说” 。但是，斯托克斯和他的“以太完全曳引假说”被人们遗忘了，仿佛“以太完全曳引假说”从未存在过。大多数相关书籍里只有“以太曳引假说”而没有“以太完全曳引假说”的存在。 为什么有些人认为以太必须是错误的呢？ 我们知道，粒子说和波动说争论了300多年，波动说的波必须要有振动的媒介，引力、电磁力、弱核力和强核力都需要空间媒介来传递。而粒子说的理论只能建立在空无一物的真空之上，因为 任何惯性粒子在非真空空间中都会因为阻力而无法保持恒定速度 。因此，粒子说和波动说争论的焦点是空间是空无一物的真空还是由物质的广延——以太构成，这关系到粒子说的理论（相对论和量子力学）和波动说的理论经典物理学谁是谁非的问题（现在还有建立在真空基础上的弦理论），也关系到两大门派的理论生死存亡的大问题。 经典物理学的经典电动力学理论建立在以太的基础上，电磁波是以太的横振动。 目前人类所有的 科技 都建立在经典物理学的基础上，经典物理学对客观自然的解释已成为我们的科学常识 。经典物理学的 伽利略变换 是物体相当于空间运动，而以太就是这个绝对空间。爱因斯坦认为空间是空无一物的真空，物体（惯性系）只与物体互为参照运动，而不与（绝对）空间相对运动，这就是所谓的 洛伦兹变换， 这个所谓的洛伦兹变换（ 事实上与洛伦兹无关， 洛伦兹是以太空间的支持者）建立在真空基础上。 如果空间由以太这种物质构成，相对运动只能是伽利略变换，而不是建立在真空基础上洛伦兹变换 。因此，对粒子说的理论来说，空间必须空无一物，如果空间由任何物质构成，那么粒子说就无法自洽！建立在真空基础上的所有粒子说的理论都将分崩离析。 常言道，有人的地方就有江湖，有江湖就会分门派，有门派，门派的利益就会高于公理。物理界也没能免俗。 历史 由胜利者书书写，随着狭义相对论和广义相对论被物理学界和 普通民众 所接受，特别是同样建立在空无一物真空基础上的量子力学的兴起，人们逐渐接受了真空的概念，粒子说逐渐占据了主导地位，于是， 教科书上就变成了迈克尔逊——莫雷实验证伪了以太假说 ，而不是仅仅证伪了“以太曳引假说”，最接近真相的“以太完全曳引假说”被悄悄冷藏。 有意思的是，即使是“江湖大佬”爱因斯坦也翻不了盘。爱因斯坦1920年就开始对空间性质进行反思并提出的“广义相对论以太”，但是，这个“广义相对论以太”被整个物理界所抵制。虽然魔鬼是爱因斯坦自己放出来的，但是，从他推翻自己的观点提出“广义相对论以太”来看，爱因斯坦的骨子里还是有实事求是和追求真理的信念的，他的科学态度值得尊敬。可惜的是，他一个人的力量抵挡不住整个科学共同体的潮流。很多时候，门派的利益是高于一切的。因此，以太必须被抛弃，罪名“莫须有”。 真空说赢了吗？当然没有！因为粒子说的逻辑漏洞太多，就像一件破外套，已经破到无法遮羞的地步。 我们知道，暗物质也是物质，是物质就会吸引别的物质和被别的物质吸引（“暗物质光晕”证明了暗物质会被大质量的星体引力吸引）。问题是，如果空间充满了暗物质，那么，星体的运动会与暗物质产生相对运动， 我们理应在地球上测量到每秒30公里的“暗物质风” ，为什么没有人去测量呢？如果按照迈克尔逊——莫雷实验的方法，实验同样会得出没有暗物质的结论。是不是很有趣儿？ 如果空间由暗物质或其他任何物质构成，都会产生空间阻力，星体的运动速度会因为与暗物质产生摩擦作用而逐渐减慢！ 如果空间并非是空无一物的真空， 任何惯性粒子在这种空间中都会因为阻力而无法保持恒定速度，例如光子。粒子说与以太水火不容！粒子说与暗物质也同样水火不容！ 麻烦的是，越来越多的证据证明空间里存在某种物质而非是空无一物的真空，空间由物质构成对粒子说的理论来说就是灭顶之灾。怎样办呢？聪明人很多。很简单，就是永远不给充满空间的物质 定性 ，没有定性的东西就没有确定的性质，虽然称之为暗物质，但是也没有几个人把它看作是真正的物质，这就回避了空间由物质（物质的广延）构成的事实。怎么样，聪明不聪明？就问你服不服。 事实上，除了迈克尔逊——莫雷实验可以证伪“以太曳引假说”以外，没有任何可验证的证据能够证明以太不存在。如果有其他的证据，请举例！！！但是，迈克尔逊——莫雷实验并不能证伪斯托克斯的“以太完全曳引假说”，更不能证伪以太。既然没有任何证据可以证伪以太，那么有什么理由抛弃以太呢？我们不应忘记奥卡姆剃刀原理： 如非必要，勿增实体 。对存在了几百年的以太视而不见，却又凭空创造出一种新的物质，这样只会使简单的事情变的复杂，只会使真相更加扑朔迷离。 人性的弱点告诉我们，让人们承认错误是天底下最困难的事情。正如普朗克所说：“一个新的科学真理照例不能用说服对手，等他们表示意见说‘得益匪浅"这个办法来实行。恰恰相反，只能是等到对手们渐渐死亡，使得新的一代开始熟悉真理时才能贯彻。”这就是普朗克定律。暗物质的存在证明空间并非空无一物， 暗物质的存在同样可以证明粒子说是一种错误的假设 。掩耳盗铃的 游戏 只能在短时间达到内自欺欺人的目的， 时间是谎言最大的敌人，逻辑是愚昧最大的敌人 。我们应该追问量子 为什么具有波粒二象性 ！量子什么时候是粒子、什么时候是波？解释了波粒二象性，也就解开了微观世界的秘密。 尤瓦尔·赫拉利指出：“尊重知识、听取学者意见很好，但发展到崇拜任何人的程度都很危险，包括崇拜学者。一个人一旦被推崇为先知或权威，他（她）自己都可能信以为真，进而变得骄傲自大，甚至陷入疯狂。对追随者而言，一旦他们信奉某人为权威，便会自我设限，停止努力，只期待着偶像来告诉他们全部问题的答案和解决方法。即使答案是错误的、方法是糟糕的，他们也会通盘接受。”智慧从怀疑开始，真正的科学精神是怀疑与批判。 先贤们几千年积攒下来的思想成果滋养了我们的智慧，他们点亮了一个又一个灯塔，指引着人类的发展方向。没有人的观点全部正确，也没有人的观点一无是处。有些观点后来被事实证明是一个个错误，那也是他们在错误的地方树立起了一个个指引正确航道的航标灯。终极理论不会是一个全新的理论，它就藏在现有的理论之中，当我们以客观逻辑为工具，就能在错综复杂的观点中找出宇宙真实的脉络。 祸不单行！量子力学面临的另一个危机 薛定谔的猫的真相：普朗克和德布罗意是粒子学家还是波动学家？ 薛定谔的猫有救了！”物理学家通过实验证明，这意味着什么？ 现代物理学惊人发现：原来我们对世界的认知并不完美 为什么说相对论所有的奇异性的根源来自于一个低级错误？ 爱因斯坦早就知道相对论其实只是一场误会 爱因斯坦认为引力是因为时空弯曲，那么时空弯曲的本质是什么？ 飞机机舱里的蚊子能否自由飞翔？蚊子们是否违反了相对论？ 什么是物理学的忧伤？是否是因为科学范式出了问题？ 相对论没有获得诺贝尔物理学奖，是谁的错？诺奖评委不懂相对论？

迈克尔逊－莫雷实验(Michelson-Morley Experiment)，是1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在，从而动摇了经典物理学基础，成为近代物理学的一个发端，在物理学发展史上占有十分重要的地位。

让实验仪器整体旋转90度，则两束光束到达观测屏的时间互换，使得已经形成的干涉条纹产生移动。迈克尔逊－莫雷实验(Michelson-Morley Experiment)，是1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在，从而动摇了经典物理学基础，成为近代物理学的一个发端，在物理学发展史上占有十分重要的地位。

开门见山，一句话：迈克尔逊-莫雷实验是一个选错检测方法的错误实验。 具体地说：该实验应该使用检测“光信号传播时间差”的检测方法，然而，该实验却使用了，检测“光波传播光程差”的检测方法。因而得出了“零结果”，这一“零结果”反映的仅是,干涉仪中两条相干光路之间的“光波传播光程差”的变动结果是“零”；并不说明干涉仪中两条相干光路之间的“光信号传播时间差”的变动结果也等于“零”。在物理教科书（例如，上海高等工业学校物理编写组编写的《普通物理》四年制使用，新1版,1962年第五次印刷）下册中183页，倒数第二行有下面一段话：“当时间差的改变量是光振动的一个周期T时，就引起一条干涉条纹的移动”。 这句话就是该实验将原来计算的“光信号传播时间差”转换为“光波传播光程差”的“理论根据”。但是，这句话在此处的应用是错误的。对于这一问题，在拙著《牛顿时空观与客观相对论》中。有详尽地叙述。这里只是简单明了地说明其梗概。 从上面那句话说明，迈克尔逊-莫雷实验所要检测的目的是“光信号传播时间差”。但是，迈克尔逊干涉装置是专门用来比较两臂之间的“光程差”的。“光程差”是距离之差。而“时间差”是时间之差。二者是两码事，不能混淆。 为了说明，迈克尔逊-莫雷实验在什么情况下，将“光信号传播时间差”与“光波传播光程差”混为一谈的。下面就迈克尔逊-莫雷实验的计算作些简单分析。 迈克尔逊-莫雷实验的装置可以用图1来说明。图中画出的是大家熟知的迈克尔逊干涉仪的光路示意图。（略） “取OM1=OM2=L，先使OМ1的方向与地球运动方向相平行，观察此时的干涉条纹，再使仪器转过90°。重行观察干涉条纹。按照地球的运动不带动以太的假设，如果地球和光在以太中的速度分别是v和c，可以证明干涉条纹应该发生移动,条纹移动的总数Δn决定于下式 △n=2Lv2/λc2 ---------------------------(1) 式中λ是光波的波长.”（摘自《普通物理》下册，181页）。 迈克尔逊实验的原来计算中想用“干涉条纹发生移动”，来检测地球在空间的运动速度。这时已经包含“选错检测方法”的因素了。根据迈克尔逊干涉仪应用原理（见前述《普通物理》学下册128页,倒数第 11行）指出，当M2′（M2′是半镀银膜所形成的M1的虚像移 的距离时，视场中就有一个条纹移动。计算越过视场中的条纹数目Δn就可以算出M2移动的距离Δd △d=△n?λ/2 -------------(2) 式⑵说明迈克尔逊干涉仪是用来检验M1、M2移动距离的仪器。 迈克尔逊-莫雷实验的实验目的，是在M1、M2没有相对移动，只有地球在运动的情况下来观察干涉条纹的变动，当然是和上述《普通物理》下册128页那段话互相矛盾的。上述那段话，讲的是迈克尔逊干涉仪的应用原理。是不能违背的。 一百年来或者说爱因斯坦创立相对论以来，迈克尔逊-莫雷实验没有任何人发现干涉带条纹有变动，虽说地球从未停止过运动。这就从另一方面证明那段应用原理（当M1、M2反射镜没有相对位移时，就没有干涉条纹的移动）的正确性。 现在事实已经很清楚，迈克尔逊-莫雷实验就是选错了检测方法。迈克尔逊-莫雷实验原来计算的是:“光信号传播时间差”，但是，原来设想的检测方法，却是观察干涉带条纹的变化。这就是说迈克尔逊-莫雷实验，从一开始就是注定要失败的实验，即选错检测方法的错误实验。资料参考：http://news.xinhuanet.com/it/2005-04/12/content_2818425.htm还有很多

乔治·斐兹杰惹（George FitzGerald）在1892年对迈克耳孙－莫雷实验提出了一种解释。他指出如果物质是由带电荷的粒子组成，一根相对于以太静止的量杆的长度，将完全由量杆粒子间取得的静电平衡决定，而量杆相对于以太在运动时，量杆就会缩短，因为组成量杆的带电粒子将会产生磁场，从而改变这些粒子之间的间隔平衡。这一来，迈克耳孙－莫雷实验所使用的仪器，当它指向地球运动的方向时就会缩短，而缩短的程度正好抵消光速的减慢。有些人曾经试行测量乔治·斐兹杰惹的缩短值，但都没有成功。这类实验表明乔治·斐兹杰惹的缩短，在一个运动体系内是不能被处在这个运动体系内的观察者测量到的，所以他们无法判断他们体系内的绝对速度，光学的定律和各种电磁现象是不受绝对速度的影响的。再者，动系中的短缩，乃是所有物体皆短缩，而动系中的人，是无法测量到自己短缩值的。1905年，爱因斯坦在抛弃以太、以光速不变原理和狭义相对性原理为基本假设的基础上建立了狭义相对论。狭义相对论认为空间和时间并不相互独立，而是一个统一的四维时空整体，并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的。结合狭义相对性原理和上述时空的性质，也可以推导出洛伦兹变换。里茨在1908年设想光速是依赖于光源的速度的，企图以此解释迈克耳孙－莫雷实验。但是德·希特于1931年在莱顿大学指出，如果是这样的话，那么一对相互环绕运动的星体将会出现表观上的异常运动，而这种现象并没有观察到。由此也证明了爱因斯坦提出的光速和不受光源速度和观察者的影响是正确的，而且既然没有一种静止的以太传播光波振动，牛顿关于光速可以增加的看法就必须抛弃。有人认为，爱因斯坦在提出狭义相对论的过程中，曾经受到过迈克耳孙－莫雷实验结果的影响。John Stachel在《爱因斯坦和以太漂移实验》一文中指出，有间接的有力证据表明，爱因斯坦在1889年一定知道迈克耳孙－莫雷实验，并从1889～1901年间，持续感兴趣于设计光学实验，以检查地球穿行于以太的假定运动。爱因斯坦在1922年，在《我是怎样创造了相对论》中说道:“那时我想用某种方法演示地球相对以太的运动……，在给自己提出这一问题时，我没有怀疑过以太的存在和地球的运动。于是，我预料如果把光源发出的光线用镜子反射，则当它的传播方向是平行或反平行于地球的运动方向时，应该具有不同的能量。所以我提出使用两个热电偶，利用测量它们所生热量的差值，来证实这一点。”

1887年，阿尔贝特·迈克尔逊（后来成为美国第一个物理诺贝尔奖获得者）和爱德华·莫立在克里夫兰的卡思应用科学学校进行了非常仔细的实验。目的是测量地球在以太中的速度(即以太风的速度)。如果以太存在，且光速在以太中的传播服从伽利略速度叠加原理：假设以太相对于太阳静止，仪器在实验坐标系中相对于以太以公转轨道速度 向右运动。 光源发光经分光镜分光成两束光，光束1经反光镜M1反射再经分光镜投射到观测屏。光束2经反光镜M2反射再经分光镜投射到观测屏，与光束1形成干涉。光在以太中传播速度为 ，地球相对以太的速度为 。光束1到达M1和从M1返回的传播速度为不同的，分别为 和 ，完成往返路程所需时间为： 。光束2完成来回路程的时间为 ，光束2和光束1到达观测屏的光程差为 。然后让实验仪器整体旋转90度，则光束1和光束2到达观测屏的时间互换，使得已经形成的干涉条纹产生移动。改变的量为 。移动的条纹数为 。实验中用钠光源， ；地球的公转轨道运动速率为： ；干涉仪光臂（分光镜到反光镜） ，应该移动的条纹为： 。迈克尔逊和莫雷将干涉仪装在十分平稳的大理石上，并让大理石漂浮在水银槽上，可以平稳地转动。并当整个仪器缓慢转动时连续读数,这时该仪器的精确度为0.01% ,即能测到1/100条条纹移动，用该仪器测条纹移动应该是很容易的。迈克尔逊和莫雷设想：如果让仪器转动90°，光通过OM1、OM2的时间差应改变，干涉条纹要发生移动，从实验中测出条纹移动的距离，就可以求出地球相对以太的运动速度，从而证实以太的存在。但实验结果是:未发现任何条纹移动。在此之后的许多年,迈克尔逊-莫雷实验又被重复了许多次,所得都是零结果。

不能证明的。。。 为什么迈克尔逊——莫雷实验不能证明光速不变迈克尔逊——莫雷实验在设计的时候，就主观地认定迭加在光速上的那个速度v，必然地是在某个特定的平面内，甚至是认为沿某个特定的方向。但是迈克尔逊和莫雷并没有给出这个观点的严格证明。十分明显，这样的观点只不过是想当然。所以科学的实验方法是检测光在三维空间的速度是否相等。首先测量出在某个平面内垂直的两个光速，根据测到的光速调整测量光速的方向，使测到的光速相等。迭加到光速上的速度v，必然在这两个光速的角平分面上。然后在这个平面上测量三次，就可以找到v的方向，并确定其值。即使用这种方法得到光速在三维空间没有迭加，也不可能证明光速不变。因为这只是在我们这个小环境中，证明了同一参考系内不同方向的光速不变。而相对论用到的，或者说宇宙中存在的（实际上不存在）的光速不变有两种：1、 同一参考系内不同方向的光速不变。迈克尔逊——莫雷实验就是试图证明这个光速不变。这个光速不变，在一定条件下可以成立，但不是必然成立。2、 同一光的速度，在任意参考系不变。这是错误的，多普勒效应证明这个光速不变不成立。

不能证明的...为什么迈克尔逊——莫雷实验不能证明光速不变迈克尔逊——莫雷实验在设计的时候,就主观地认定迭加在光速上的那个速度v,必然地是在某个特定的平面内,甚至是认为沿某个特定的方向.但是迈克尔逊和莫雷并没有给出这个观点的严格证明.十分明显,这样的观点只不过是想当然.所以科学的实验方法是检测光在三维空间的速度是否相等.首先测量出在某个平面内垂直的两个光速,根据测到的光速调整测量光速的方向,使测到的光速相等.迭加到光速上的速度v,必然在这两个光速的角平分面上.然后在这个平面上测量三次,就可以找到v的方向,并确定其值.即使用这种方法得到光速在三维空间没有迭加,也不可能证明光速不变.因为这只是在我们这个小环境中,证明了同一参考系内不同方向的光速不变.而相对论用到的,或者说宇宙中存在的（实际上不存在）的光速不变有两种：1、 同一参考系内不同方向的光速不变.迈克尔逊——莫雷实验就是试图证明这个光速不变.这个光速不变,在一定条件下可以成立,但不是必然成立.2、 同一光的速度,在任意参考系不变.这是错误的,多普勒效应证明这个光速不变不成立.

迈克尔逊莫雷实验的目的是测试以太阳系为参考系时，是否有以太风，结果发现在地面上，以装置为参考系，光速是不变的。迈克耳孙-莫雷实验 说明了在地面上光速不变。而任何物体都是运动的，所以如光速不受参照系影响，则测出来光速应是改变的，而测出光速不变，正说明光是叠加了参照系的速度，而这个速度是以太给予的，也说明了地面上以太与地球是同步运动的。

迈克尔逊－莫雷实验(Michelson-Morley Experiment)，是1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在，从而动摇了经典物理学基础，成为近代物理学的一个开端，在物理学发展史上占有十分重要的地位。

迈克尔逊干涉仪实验误差来源：一、实验中没有全部清除空程对实验结果的影响；二、实验中，每个人判定每一百条条纹的开始和结束技术点的结果不同；三、实验中实验员对结果的读书有误差；四、环境中的振动等因素的对实验器材造成了一定程度的影响，产生了实验误差。扩展资料：迈克尔逊干涉仪实验注意事项：一、千万不要用手触摸光学表面，且要防止唾液溅到光学表面上。二、在调节螺钉和转动手轮时，一定要轻、慢，决不能强扭硬扳。三、反射镜背后的粗调螺钉不可旋得太紧，用来防止镜面的变形。四、在调整反射镜背后粗调螺钉时，先要把微调螺钉调在中间位置，以便能在两个方向上作微调。五、测量中，转动手轮只能缓慢地沿一个方向前进（或后退），否则会引起较大的空回误差。迈克尔逊干涉仪的应用：迈克尔逊干涉仪的最著名应用即是它在迈克尔逊-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果，这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。除此之外，由于激光干涉仪能够非常精确地测量干涉中的光程差，在当今的引力波探测中迈克尔逊干涉仪以及其他种类的干涉仪都得到了相当广泛的应用。激光干涉引力波天文台（LIGO）等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理就是通过迈克尔逊干涉仪来测量由引力波引起的激光的光程变化，而在计划中的激光干涉空间天线（LISA）中，应用迈克尔逊干涉仪原理的基本构想也已经被提出。迈克尔逊干涉仪还被应用于寻找太阳系外行星的探测中，虽然在这种探测中马赫-曾特干涉仪的应用更加广泛。迈克尔逊干涉仪还在延迟干涉仪，即光学差分相移键控解调器（Optical DPSK）的制造中有所应用，这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。参考资料来源：百度百科—迈克尔逊干涉仪

物理学界“两朵乌云”中的一朵是假的（简）在物理学界，通常把迈克尔逊-莫雷实验和黑体辐射实验称为十九世纪末叶飘在物理学晴朗天空的“两朵乌云”。迈克尔逊-莫雷实验这朵乌云实际上不存在事实情况是：根据迈克尔逊和莫雷的实验方案，不管有没有以太飘移，也不管以太的飘移速度为何值，在迈克尔逊-莫雷实验中，都不可能发生干涉条纹移动现象。迈克尔逊和莫雷当然观测不到干涉条纹移动。所以说，从迈克尔逊-莫雷实验没发现干涉条纹移动不能得出不存在飘移以太的结论。因此，这朵乌云也就不存在了。

迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。 ※特别强调： 干涉条纹是等光程差点的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必求出相干光的光程差位置分布的函数。 若干涉条纹发生移动，一定是场点对应的光程差发生了变化，引起光程差变化的原因，可能是光线长度L发生变化，或是光路中某段介质的折射率n发生了变化，或是薄膜的厚度e发生了变化。[编辑本段]迈克耳孙干涉仪 （英文：Michelson interferometer）是光学干涉仪中最常见的一种，其发明者是美国物理学家阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克耳孙。迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。迈克耳孙和爱德华·威廉姆斯·莫雷使用这种干涉仪于1887年进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验，并证实了以太的不存在。[编辑本段]配置 如右图所示，在一台标准的迈克耳孙干涉仪中从光源到光检测器之间存在有两条光路：一束光被光学分束器（例如一面半透半反镜）反射后入射到上方的平面镜后反射回分束器，之后透射过分束器被光检测器接收；另一束光透射过分束器后入射到右侧的平面镜，之后反射回分束器后再次被反射到光检测器上。注意到两束光在干涉过程中穿过分束器的次数是不同的，从右侧平面镜反射的那束光只穿过一次分束器，而从上方平面镜反射的那束光要经过三次，这会导致两者光程差的变化。对于单色光的干涉而言这无所谓，因为这种差异可以通过调节干涉臂长度来补偿；但对于复色光而言由于在介质中不同色光存在色散，这往往需要在右侧平面镜的路径上加一块和分束器同样材料和厚度的补偿板，从而能够消除由这个因素导致的光程差。 在干涉过程中，如果两束光的光程差是光波长的整数倍（0，1，2……），在光检测器上得到的是相长的干涉信号；如果光程差是半波长的奇数倍（0.5，1.5，2.5……），在光检测器上得到的是相消的干涉信号。当两面平面镜严格垂直时为等倾干涉，其干涉光可以在屏幕上接收为圆环形的等倾条纹；而当两面平面镜不严格垂直时是等厚干涉，可以得到以等厚交线为中心对称的直等厚条纹。在光波的干涉中能量被重新分布，相消干涉位置的光能量被转移到相长干涉的位置，而总能量总保持守恒。 19世纪末人们通过使用气体放电管、滤色镜、狭缝或针孔成功得到了迈克耳孙干涉仪的干涉条纹，而在一个版本的迈克耳孙-莫雷实验中采用的光源是星光。星光不具有时间相干性，但由于其从同一个点光源发出而具有足够好的空间相干性，从而可以作为迈克耳孙干涉仪的有效光源。[编辑本段]应用 迈克耳孙干涉仪的最著名应用即是它在迈克耳孙-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果，这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。除此之外，由于激光干涉仪能够非常精确地测量干涉中的光程差，在当今的引力波探测中迈克耳孙干涉仪以及其他种类的干涉仪都得到了相当广泛的应用。激光干涉引力波天文台（LIGO）等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理就是通过迈克耳孙干涉仪来测量由引力波引起的激光的光程变化，而在计划中的激光干涉空间天线（LISA）中，应用迈克耳孙干涉仪原理的基本构想也已经被提出。迈克耳孙干涉仪还被应用于寻找太阳系外行星的探测中，虽然在这种探测中马赫-曾特干涉仪的应用更加广泛。迈克耳孙干涉仪还在延迟干涉仪，即光学差分相移键控解调器（Optical DPSK）的制造中有所应用，这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。[编辑本段]非线性迈克耳孙干涉仪 在所谓非线性迈克耳孙干涉仪中，标准的迈克耳孙干涉仪的其中一条干涉臂上的平面镜被替换为一个Gires-Tournois干涉仪或Gires-Tournois标准具，从Gires-Tournois标准具出射的光场和另一条干涉臂上的反射光场发生干涉。由于Gires-Tournois标准具导致的相位变化和光波长有关，并且具有阶跃的响应，非线性迈克耳孙干涉仪有很多特殊的应用，例如光纤通信中的光学梳状滤波器。另外，迈克耳孙干涉仪的两条干涉臂上的平面镜都可以被替换为Gires-Tournois标准具，此时的非线性迈克耳孙干涉仪会产生更强的非线性效应，并可以用来制造反对称的光学梳状滤波器。------------------------------------------------------------这个主要是测量钠双线的波长差。 【实验目的】 1.了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔逊干涉仪的结构，学习其调节方法。 2．调节观察干涉条纹，测量激光的波长。 3．测量钠双线的波长差。 4．练习用逐差法处理实验数据。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪，钠灯，针孔屏，毛玻璃屏，多束光纤激光源（HNL 55700）。 【实验原理】 1．迈克尔逊干涉仪 图1是迈克尔逊干涉仪实物图。图2是迈克尔逊干涉仪的光路示意图，图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M1是固定的；M2由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘(由粗读和细读2组刻度盘组合而成)读出。在两臂轴线相交处，有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1，它的第二个平面上镀有半透（半反射）的银膜，以便将入射光分成振幅接近相等的反射光⑴和透射光⑵，故G1又称为分光板。G2也是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率均与G1相同。由于它补偿了光线⑴和⑵因穿越G1次数不同而产生的光程差，故称为补偿板。 从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分，反射光⑴经G1反射后向着M2前进，透射光⑵透过G1向着M1前进，这两束光分别在M2、M1上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都达到E处。因为这两束光是相干光，因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹。 由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使M1在M2附近形成M1的虚像M1′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自M2和M1′的反射。由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。 当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条纹。一般情况下，M1和M2形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹)。 2．单色光波长的测定 用波长为λ的单色光照明时，迈克尔逊干涉仪所产生的环形等倾干涉圆条纹的位置取决于相干光束间的光程差，而由M2和M1反射的两列相干光波的光程差为 Δ＝2dcos i (1) 其中i为反射光⑴在平面镜M2上的入射角。对于第k条纹，则有 2dcos ik＝kλ (2) 当M2和M1′的间距d逐渐增大时，对任一级干涉条纹，例如k级，必定是以减少cosik的值来满足式(2)的，故该干涉条纹间距向ik变大(cos ik值变小)的方向移动，即向外扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”，且每当间距d增加λ/2时，就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为λ/2。 因此，当M2镜移动时，若有N个条纹陷入中心，则表明M2相对于M1移近了 Δd＝N (3) 反之，若有N个条纹从中心涌出来时，则表明M2相对于M1移远了同样的距离。 如果精确地测出M2移动的距离Δd，则可由式(3)计算出入射光波的波长。 3．测量钠光的双线波长差Δλ 钠光2条强谱线的波长分别为λ1＝589.0 nm和λ2＝589.6 nm，移动M2，当光程差满足两列光波⑴和⑵的光程差恰为λ1的整数倍，而同时又为λ2的半整数倍，即 Δk1λ1＝(k2＋)λ2 这时λ1光波生成亮环的地方，恰好是λ2光波生成暗环的地方。如果两列光波的强度相等，则在此处干涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)。那么干涉场中相邻的2次视见度为零时，光程差的变化应为 ΔL＝kλ1＝(k＋1)λ2 (k为一较大整数) 由此得 λ1－λ2＝＝ 于是 Δλ=λ1－λ2＝＝ 式中λ为λ1、λ2的平均波长。 对于视场中心来说，设M2镜在相继2次视见度为零时移动距离为Δd，则光程差的变化ΔL应等于2Δd，所以 Δλ＝ (4) 对钠光＝589.3 nm，如果测出在相继2次视见度最小时，M2镜移动的距离Δd ,就可以由式(4)求得钠光D双线的波长差。 4.点光源的非定域干涉现象 激光器发出的光，经凸透镜L后会聚S点。S点可看做一点光源，经G1(G1未画)、M1、M2′的反射，也等效于沿轴向分布的2个虚光源S1′、S2′所产生的干涉。因S1′、S2′发出的球面波在相遇空间处处相干，所以观察屏E放在不同位置上，则可看到不同形状的干涉条纹，故称为非定域干涉。当E垂直于轴线时(见图3)，调整M1和M2的方位也可观察到等倾、等厚干涉条纹，其干涉条纹的形成和特点与用钠光照明情况相同，此处不再赘述。 【实验内容与步骤】 1．观察扩展光源的等倾干涉条纹并测波长 ①点燃钠光灯，使之与分光板G1等高并且位于沿分光板和M1镜的中心线上，转动粗调手轮，使M1镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等(拖板上的标志线在主尺32 cm 位置)。 ②在光源与分光板G1之间插入针孔板，用眼睛透过G1直视M2镜，可看到2组针孔像。细心调节M1镜后面的 3 个调节螺钉，使 2 组针孔像重合，如果难以重合，可略微调节一下M2镜后的3个螺钉。当2组针孔像完全重合时，就可去掉针孔板，换上毛玻璃，将看到有明暗相间的干涉圆环，若干涉环模糊，可轻轻转动粗调手轮，使M2镜移动一下位置，干涉环就会出现。 ③再仔细调节M1镜的2个拉簧螺丝，直到把干涉环中心调到视场中央，并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动，但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象，这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉。 ④测钠光D双线的平均波长。先调仪器零点，方法是：将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零，同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向；保持刻度轮旋向不变，转动粗调手轮，让读数窗口基准线对准某一刻度，使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合。 ⑤始终沿原调零方向，细心转动微调手轮，观察并记录每“涌出”或“陷入”50个干涉环时，M1镜位置，连续记录6次。 ⑥根据式(5-8)，用逐差法求出钠光D双线的平均波长，并与标准值进行比较。 2．观察等厚干涉和白光干涉条纹 ①在等倾干涉基础上，移动M2镜，使干涉环由细密变粗疏，直到整个视场条纹变成等轴双曲线形状时，说明M2与M1′接近重合。细心调节水平式垂直拉簧螺丝，使M2与M1′有一很小夹角，视场中便出现等厚干涉条纹，观察和记录条纹的形状、特点。 ②用白炽灯照明毛玻璃(钠光灯不熄灭)，细心缓慢地旋转微动手轮，M2与M1′达到“零程”时，在M2与M1′的交线附近就会出现彩色条纹。此时可挡住钠光，再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹，记录观察到的条纹形状和颜色分布。 3．测定钠光D双线的波长差 ①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。 ②移动M2镜，使视场中心的视见度最小，记录M2镜的位置；沿原方向继续移动M2镜，使视场中心的视见度由最小到最大直至又为最小，再记录M2镜位置，连续测出6个视见度最小时M2镜位置。 ③用逐差法求Δd的平均值，计算D双线的波长差。 4．点光源非定域干涉现象观察 方法步骤自拟。 迈克尔逊干涉仪系精密光学仪器，使用时应注意防尘、防震；不能触摸光学元件光学表面；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使身体部位离开实验台面，以防震动。

19 世纪流行着一种“以太”学说, 它是随着光的波动理论发展起来的。那时,由于对光的本性知之甚少, 人们套用机械波的概念, 想像必然有一种能够传播光波的弹性物质, 它的名字叫“以太”。许多物理学家们相信“以太”的存在, 把这种无处不在的“以太”看作绝对惯性系, 用实验去验证“以太”的存在就成为许多科学家追求的目标。当时认为光的传播介质是“以太”。由此产生了一个新的问题：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。如果存在以太，则当地球穿过以太绕太阳公转时，在地球通过以太运动的方向测量的光速（当我们对光源运动时）应该大于在与运动垂直方向测量的光速（当我们不对光源运动时）。