邁克爾遜干涉儀的思想實驗簡介
設想在邁克爾遜干涉儀處于靜止時和勻速直線運動時分別做實驗,以形成兩個干涉條紋圖案。由于干涉條紋是平面的圖案,所以只要都以垂直角度觀察,靜止系和動系里的觀察者所見應是一致的。而比較這倆圖案,結果只可能是相同或不相同這兩者中的一種。若分別以這兩種可能的情形為據進行分析,就可以考察狹義相對論所宣稱的“鐘慢尺縮”物理效應和光速不變原理,在其理論框架中的相容性。
由于是思想實驗,那不妨先假設運動前后干涉條紋相同。
為簡化問題起見,設靜止時實驗裝置兩個方向(x和y)的光路是一樣長的,即lx=ly。按光速不變原理,這兩個方向的光速均為c。若在分光鏡處放上一個精度足夠高的鐘,就可記錄自分光鏡分成兩路的光,再各自回到分光鏡所需的時間tx和ty。由lx=ly、tx=2lx/c、ty=2ly/c,可知鐘記錄兩路光來回的時間值是相等的,即tx=ty。(按相對論的說法鐘記錄的時間被稱為固有時,具有物理意義,而非坐標時的數學意義。)
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