Valoeetteri

Valoeetteri on aine, jonka uskottiin aikoinaan täyttävän maailmankaikkeuden ja selittävän, miten valoaaltojen siirtyminen voi tapahtua. Ihmiset uskoivat, että valo oli eräänlainen aalto. Aallot kulkevat lammen veden pinnalla, huoneen ilmassa jne. Kaikki aallot, joita ihmiset olivat aiemmin tutkineet, olivat kulkeneet jonkin väliaineen läpi Ääniaallot kulkivat nopeammin teräksen läpi kuin ilman läpi. Niinpä ihmiset kuvittelivat, että myös valon on kuljettava samanlaisen väliaineen läpi. Koska valo kulkee nopeammin kuin mikään muu, valon pitäisi kulkea jonkin jäykemmän aineen (kuten teräksen) läpi nopeammin kuin mikään muu. Mutta samalla tämän aineen olisi oltava täysin taipuisa, jotta se ei hidastaisi planeettojen liikkeitä ja aiheuttaisi niiden putoamista lopulta aurinkoihinsa. Albert Einsteinia edeltäneet ihmiset uskoivat tämän aineen olemassaoloon, ja he kutsuivat sitä "valovoimaiseksi eetteriksi".

Jos tarkkailija matkustaa veneessä, joka liikkuu merivirran läpi, hän voi havaita, että aaltojen kulkunopeus muuttuu riippuen tarkkailijan suhteesta virtaan.

Fyysikot tekivät kokeita, joiden avulla he yrittivät saada tämän kysymyksen selväksi. Michelsonin ja Morleyn koe osoitti, että valolla ei ole väliaineita, joiden läpi valo kulkisi. Se osoitti, ettei valoa säteilevää eetteriä ole olemassa.

Helpoin tapa hahmottaa yleinen ajatus on kuvitella hyvin nopea avaruusalus, joka liikkuu puolet valonnopeudesta nopeudella tähdestä toiseen. Avaruusaluksella on kaksi valonnopeusmittaria, joista toinen osoittaa taaksepäin ja toinen eteenpäin. Koska avaruusalus liikkuu poispäin keltaisen tähden lähettämistä fotoneista ja kulkee kohti sinisen tähden lähettämiä fotoneja, tavallisen kokemuksemme perusteella voimme olettaa, että mittaisimme keltaisten fotonien nopeudeksi 150 000 kilometriä sekunnissa ja sinisten fotonien nopeudeksi 450 000 kilometriä sekunnissa. Molempien fotonien nopeudeksi mitataan kuitenkin 300 000 kilometriä sekunnissa. Näin ollen tämä tulos osoittaa, että nopeudet eivät muutu suhteessa avaruusaluksen liikkeeseen.

Viimeaikainen tutkimus

Tuore tutkimus on paljon tarkempi kuin Michelsonin ja Morleyn tutkimus, mutta se osoittaa silti, että valon nopeus on vakio riippumatta siitä, mihin suuntaan ihminen liikkuu.

Punainen avaruusalus liikkuu keltaisesta tähdestä kohti sinistä tähteä. Alareunassa näkyy molemmista tähdistä tulevan valon nopeusmittarit.Zoom
Punainen avaruusalus liikkuu keltaisesta tähdestä kohti sinistä tähteä. Alareunassa näkyy molemmista tähdistä tulevan valon nopeusmittarit.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on valovoimainen eetteri?


V: Valoa tuottava eetteri on aine, jonka uskottiin aikoinaan täyttävän maailmankaikkeuden ja selittävän, miten valoaaltojen siirtyminen voi tapahtua. Ihmiset uskoivat, että valo on eräänlainen aalto ja että sen on kuljettava jonkinlaisen väliaineen läpi, jotta sen nopeus olisi johdonmukainen.

K: Mitä ihmiset uskoivat tästä aineesta?


V: Ihmiset uskoivat, että tällä aineella täytyi olla hyvin alhainen viskositeetti, jotta se ei hidastaisi planeettojen liikkeitä ja saisi niitä lopulta putoamaan aurinkoihinsa. He uskoivat myös, että sen avulla voitaisiin selittää, miksi valo kulkee niin suurilla nopeuksilla.

Kysymys: Miten fyysikot yrittivät selventää tätä kysymystä?


V: Fyysikot tekivät kokeita, kuten Michelsonin ja Morleyn kokeen, yrittäessään selvittää, oliko valolla todella näkymätön väliaine, jonka läpi valo kulkee.

K: Mitä Michelson-Morleyn koe osoitti?


V: Michelsonin-Morleyn koe osoitti, että ei ole olemassa mitään väliaineita, joiden läpi valo kulkisi, mikä osoittaa, että valoa tuottavaa eetteriä ei ole olemassa.

K: Miten voimme kuvitella, mitä tapahtuu, kun havaitsija matkustaa veneessä, joka liikkuu merivirran läpi?


V: Jos havaitsija matkustaisi veneessä, joka kulkee merivirran läpi, hän voisi havaita muutoksia aaltojen kulkunopeudessa sen mukaan, mikä on niiden suhde virtaukseen.

K: Mitä suhteellisista nopeuksista kertoo se, että kuvittelemme avaruusaluksen matkustavan tähdeltä toiselle?


V: Jos kuvitellaan hyvin nopea avaruusalus, joka matkustaa puolet valon nopeudesta tähdestä toiseen, nähdään, että molempien fotonien nopeus mitataan 300 000 km/s riippumatta liikkeestä tai suunnasta - mikä osoittaa, että nopeudet eivät muutu suhteessa avaruusaluksen liikkeeseen.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3