Michelson-Morley-Experiment

Michelson-Morley-Experiment

von Detlef am 04.09.2012 19:00

Bei youtube gibt es ein sehr schönes Video über ein

Erweitertes Michelson-Morley Experiment 2009
http://www.youtube.com/watch?v=ebNmmBib3aI

Das Experiment besteht aus 2 Teilen, die gesondert betrachtet werden sollen:

1. Horizontale Variante

Bei dem Experiment fällt erstens auf, dass der Abstand zwischen dem halbdurchlässigen Glas und den Spiegeln nur ca. 10 .. 20 cm beträgt. Im Orginalversuch waren es 11m und Joos hat den Versuch 1935 mit 30m wiederholt.
Zweitens fällt auf, dass zu Beginn des Experimentes die Einstellung der Spiegel so justiert wird, dass deutliche Interferenzen auftreten (und sichtbar werden). Die Justierung bewirkt natürlich, dass die Abstände der beiden Spiegel geringfügig differieren. Bei der Messung geht es um Abstände im Bereich 600 nm (bzw. 10exp-15 bis 10exp-17 s), so dass solche Differenzen schon bedeutend sind.

Ergebnis: Das Experiment zeigt im Rahmen dieser Einschränkungen, dass in keiner Richtung eine Phasenverschiebung des Lichtes auftritt. Warum ist das so?

Wir wollen uns dazu ein Beispiel aus dem Alltag vorstellen. Eine Person wirft einen Ball senkrecht nach oben (Windstille und Exaktheit werden vorausgesetzt). Wo kommt der Ball herunter?

Die Antwort ist trivial, aber die Physiker haben angenommen, dass der Ball (bzw. das Licht) nachdem der Werfer den Ball gerade losgelassen hat, plötzlich (also ruckartig) vom im Sonnensystem ruhenden Äther festgehalten wird. Der Ball wird ca. 1 s in der Luft aufwärts fliegen und eine weitere Sekunde brauchen, um wieder herunterzukommen. In diesen 2 Sekunden ist die Erde mit einer Geschwindigkeit von 30 km/s weitergeflogen. Man müsste also erwarten, dass der Ball in 60 km Entfernung entgegengesetzt zur Flugrichtung der Erde abzuholen sei.

Dabei wurden die Geschwindigkeiten der Erddrehung (ca. 450 m/s) und des Sonnensystems (ca. 229 km/s) in der Milchstrasse nicht berücksichtigt.

Man nimmt also willkürlich an, dass der Lichtstrahl, nachdem er die Lichtquelle verlassen hat, die sich mit der Erde um 30 km/s vorwärts bewegt, im Augenblick der Emission stehenbleibt, während die Spiegel und Detektoren weiterhin mit der Erde davonrasen.

In Wirklichkeit erhält der Lichtstrahl bei der Emission eine Anfangsgeschwindigkeit von c (300.000 km/s) in Richtung des Lichtstrahls und eine weitere Geschwindigkeitskomponente v (30 km/s) in Richtung der Erdbewegung. Der Lichtstrahl bewegt sich also zusätzlich mit v in die gleiche Richtung wie die Aparatur.

Lothar hatte dieses Prinzip Emissionstheorie des Lichtes genannt.

Ergebnis: Aus den Überlegungen ergibt sich, dass keine Differenzen zu erwarten sind. Dieses Ergebnis wurde durch den Versuch bestätigt.

Der Versuch sagt nichts aus über den Äther, weder ob der Äther existiert oder nicht, noch ob der Äther im Sonnensystem oder auf der Erde ruht.

Wenn wir annehmen, dass der Äther der Träger der Lichtwellen ist, dann ist die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Geschwindigkeit des Äthers. Beispiel: Wenn man in einem Fluss (=Äther)  Wellen erzeugt, dann bewegen sich die Wellen mit einer Geschwindigkeit v1 während der Fluss mit einer anderen Geschwindigkeit v2 fliesst, die unabhängig von v1 ist.

2. Vertikale Variante

Die vertikale Ausrichtung führt zu einer deutlich sichtbaren Bewegung der Interferenzen. Wie ist das zu erklären?

Die Dichte der Luft ändert sich nach der barometrischen Höhenformel. In dünner Luft, d.h. im oberen Teil der Apparatur ist die Lichtgeschwindigkeit etwas höher als im unteren Teil, so dass ein positiver Effekt auftritt.

3. Schlussfolgerungen

Wenn man das Experiment mit grossen Abständen z.B. 60m ausführt, kann es in der Erdschicht, die sich unterhalb der Wegstrecke von 60m befindet, Inhomogenitäten geben zB. Erzvorkommen, Wasseradern, Stromkabel, die die Gravitation lokal geringfügig ändern. Damit wird auch der Luftdruck über der Inhomogenität und die Lichtgeschwindigkeit geändert.

Man könnte in diesen Fällen behaupten, dass das Experiment den Äther nachweisen würde. Da man nicht genau weiss, was sich in der Erde im Versuchsgebiet befindet, führt eine Verlängerung der Abstände nicht zu höherer Genauigkeit, sondern zu grösseren Fehlern, die die Messung unbrauchbar machen.

Allerdings könnte man die hohe Empfindlichkeit der Apparatur zur Schatzsuche, Erzsuche, Wassersuche in der Wüste usw. verwenden.

Re: Michelson-Morley-Experiment

von IgorM am 04.09.2012 23:27

Liegt es evtl. im 2. Versuch an dem, dass unter dem Einflüss der Gravitationsrichtungsänderung sich die Stellung der Spiegel ändert?

Evtl. soll der 2. Versuch im Vakuum wiederholt werden.

Evtl. soll der 2. Versuch auf dem Mord und Mars wiederholt werden. (Hypothese: Durch Gravitation werden die Ätherobjekte, die elekromagnetische Wellen übertragen, "mitgetragen". D.h. um die Erde existiert evtl. eine gewisse Äthersphere. Evtl. verschieben sich auf dem Mond die Interferencestreifen um weniger Stellen.)

Re: Michelson-Morley-Experiment

von Geronimo am 05.09.2012 15:34

Hallo Detlef,
hier ist Gerd mit dem Nicknamen Geronimo.
Du hast dir ja sehr tiefgründige Gedanken zu dem Versuch von Michelson und Morley gemacht.
Das Licht interessiert keine Gravitation, zumindest eine solche nicht, wie diese auf der Erde auftritt. Das Licht hat einen Charakter und dieser besagt immer Geradeaus. Nachdem ein Lichtimpuls die Lichtquelle verlassen hat bewegt es sich geradlinig weiter. Wenn sich nun die umgebende Materie in der Zeit des Lichtlaufes weiterbewegt, so erreicht der Lichtimpuls nicht den angepeilten Punkt, denn die Masse hat sich weiterbewegt.

Beim MM - Experiment wurden die Kammern so lange evakuiert, bis sich ein vernünftiges Signal einstellte. Das garantierte, dass die Auswirkungen der Rückstreuung gering wurden.
Nicht so beim Sagnac - Effekt. Hier ist die Rückstreuung größer, so dass der Look in - Effekt zum tragen kam.
Er gaukelte geringere Meßwerte vor, die letztendlich die Grundlage der Relativitätstheorie wurden.
Damit beruht die Theorie der Relativität von Einstein auf einer Fehlinterpretation von Meßwerten.

Gruß aus Kambodscha
Es ist Regenzeit, aber wir warten jeden Tag sehnsüchtig auf Regen.
Auch hier spielt die Welt verrückt


 

Re: Michelson-Morley-Experiment

von Darius am 05.09.2012 21:25

Dieses Experiment, ohne das es im Vakuum und möglichst weitgehend frei von gravitativen Einflüssen durchgeführt wird, liefert keine qualitativen oder quantitativen Informationen.

@ Detlef:
Deine Behauptung, der Luftdruckunterschied würde die Bewegung des Interferenzmusters erklären, ist nicht haltbar, denn alleine die durch die vertikale Drehung der gesamten Apparatur verursachte Durchmischung der Luft mehr Luftdruckunterschiede verursacht, als dies der in diesem Fall geringe Höhenunterschied tut.

Re: Michelson-Morley-Experiment

von Detlef am 08.09.2012 08:05

Hallo Igor

in dem Versuch sind die Spiegel fest montiert.

Du kannst gerne den Versuch im Vakuum oder auf dem Mond oder Mars wiederholen. Danke für die hilfreichen Vorschläge.

Re: Michelson-Morley-Experiment

von Detlef am 08.09.2012 08:46

Hallo Gerd
es ist schön, dich hier im Forum wiederzutreffen. Über den MM-Versuch habe ich tagelang nachgedacht und mir scheint bezüglich dieses Versuches jetzt alles klar zu sein.

Nehmen wir an, dass das Licht aus Teilchen besteht (die üblicherweise Photonen) genannt werden. Dann werden diese Photonen von der Lichtquelle (z.B. einem angeregten Atom) weggestossen (emittiert). Sie erhalten einen Impuls, der die Photonen auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Wenn sich das Atom mit 30 km/s mit der Erde um die Sonne bewegt, erhält das Photon zusätzlich eine Bewegungskomponente von 30 km/s in die Richtung der Erdbewegung. Die Lichtgeschwindigkeit c ist also wie jede Geschwindigkeit ein Vektor und verhält sich so wie jede Geschwindigkeit. Das sogenannte "Additionstheorem der Geschwindigkeiten" kann man vergessen.

Nur so lässt sich der Versuch sinnvoll erklären. Und das ist auch das eigentliche Ergebnis des Versuches:

Wenn man das Koordinatensystem sinnvoller Weise mit der Apparatur verbindet, ist es nach einigem Nachdenken einsichtig, dass die Bewegung der Erde um die Sonne keinerlei Einfluss auf die Bewegung des Lichtes und auf die Lichtgeschwindigkeit hat.

Wenn man ein Koordinatensystem verwendet, dass mit der Sonne verbunden ist und in dem sich die Apparatur mit 30 km/s bewegt, bewegt sich das Licht ebenfalls mit 30 km/s, so dass sich das Licht ebenfalls unabhängig von der horizontalen Ausrichtung mit gleicher Geschwindigkeit bewegt.

Jede andere Annahme wurde durch den Versuch widerlegt.


Mit dem Sagnac-Effekt muss ich mich noch beschäftigen. Ich verstehe ihn immer noch nicht.

Viele Grüsse nach Kambodscha
Detlef

Re: Michelson-Morley-Experiment

von Detlef am 08.09.2012 09:03

Hallo Darius

jedes Experiment liefert Informationen. Der Wert dieses Videos liegt in der Einfachheit und Anschaulichkeit und hat mich sehr beeindruckt und zum Nachdenken angeregt.

Ich finde es sehr eigenartig, dass von den Universitäten und Forschungseinrichtungen, die mit unseren Steuern finanziert werden, solche wertfreien Experimente nicht veröffentlicht werden. (zu wertfrei: Der Experimentator im Video hat den Sachverhalt ohne Kommentar für eine Deutung veröffentlicht). Leider ist es so, dass wir als Privtforscher keinen Zugang zu den technischen Möglichkeiten der Forschungseinrichtungen haben.

In der Literatur wird erwähnt, dass der Versuch zig mal wiederholt wurde. Ich erwähne noch einmal: Joos 1935 bei Carl Zeiss in Jena. Diese Versuche haben das gleiche Ergebnis gebracht, wie der einfache Versuch im Video.


Danke für diesen Hinweis.

Bei der horizontalen Drehung wird die Luft auch bewegt, ohne das sich das Interferenzbild verschiebt. Also scheint bewegte Luft den Versuch nicht zu beeinflussen.

Wie würdest du die Verschiebungen bei vertikaler Drehung erklären?

Re: Michelson-Morley-Experiment

von Darius am 08.09.2012 12:27

Eine sich drehende, horizontal zum Erdmittelpunkt ausgerichtete Zentrifuge wird bei konstanter Drehgeschwindigkeit konstanten Krafteinflüssen unterliegen. Wird eine Zentrifuge vertikal zum Erdmittelpunkt gedreht, dann (und möge beim Aufbau der Apparatur noch so höchst mögliche Präzision umgesetzt worden sein) beeinflusst die Erdanziehung diese Drehbewegung variabel, was in der Bewegung des Interferenzmusters sichtbar wird.

Detlef schrieb:

Eine, aber nicht unbedingt erkenntnisreiche Information, die dieser Aufbau liefert, ist, dass das Experiment in nicht gravitationsfreier Umgebung durchgeführt wurde.

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Bildquellen:
Horizontales Karussell hier, vertikales hier

Re: Michelson-Morley-Experiment

von Geronimo am 12.09.2012 14:34

Hallo  Detlef,

Du hast geschlußfolgert:

Leider hast Du vergessen, dass in der Zeit der Lichtausbreitung sich der nächste Spiegel entsprechend der Erddrehung weiterbewegt hat. Der ausgesandte Lichtimpuls ( und ein Lichtstrahl besteht nur aus einer Anreihung von Lichtimpulsen, die nichts miteinander verbindet) braucht eine gewisse Zeit bis er den nächsten Spiegel erreicht. Da sich die Erde dreht, wirkt auf die Anordnung eine Radialbeschleunigung. Der Lichtimpuls trifft damit nicht auf die Stelle, die er beim Austritt aus der Lichtquelle angepeilt hat.  Die Abweichung ergibt sich zu  
          Delta l   =  l/c  * Integral  b   dt

Unter der Beschleunigung ist genau die Beschleunigung zu verstehen, welche quer zur Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahles verläuft.

Das Ganze ist etwas schwierig verständlich:  Der Lichtstrahl oder besser die einzelnen Lichimpulse bewegen sich immer geradlinig fort. Erfolgt quer zur Ausbreitung des Lichtes eine beschleunigte Bewgung, so verändert sich die Lage der Masse zu dem Lichtstrahl in der Zeit, die der Lichtstrahl benötigt, um die Strecke zurückzulegen. Beim menschlichen Vorstellungsvermögen gehen wir immer von der Masse aus. Diese ist unser Anhaltspunkt. Wir müßten uns auf den einzelnen Lichtblitz setzen, um den Vorgang richtig beurteilen zu können, denn der Lichtblitz bildet in diesem Falle der Bezugsort.

Gruß Gerd

Re: Michelson-Morley-Experiment

von Darius am 12.09.2012 17:17

Detlef schrieb:

Die mir vorliegenden Informationen zu den Ergebnissen der Arbeiten von Georg Joos in Bezug auf Wiederholungen des Michelson-Morley-Experiments decken sich nicht mit dem augenscheinlichen Ergebnis aus dem Video. Wäre es möglich, dass Du mir die von Dir angesprochene Literatur nennst? Ich würde mich hierzu weiter informieren wollen.

Dann schrieb Detlef:

Korrekt. Das trifft genau so wenig zu, wie die von Dir angebotene Erklärung, die höhenabhängige Luftdichte würde das Licht in diesem Experiment abbremsen und somit die Bewegung des Interferenzmusters verursachen.