Rekonstruktion des Michelson-Experiments 1881

Präsentation zum Thema: "Rekonstruktion des Michelson-Experiments 1881"—  Präsentation transkript:

1 Rekonstruktion des Michelson-Experiments 1881

2 Das Potsdamer Michelson-Experiment 1881
Im Jahre 1880 erhielt Albert Abraham Michelson ein Stipendium der US Navy für einen Studienaufenthalt in Europa.. Er arbeitete auf dem Gebiet der Interferometrie am Physikalischen Institut in Berlin, das unter der Leitung von Helmholtz stand. Damals wurde als Trägermedium für die Ausbreitung des Lichtes ein „Äther“ vermutet.

3 Die rotierende Erde auf der Bahn um die Sonne
„Ätherwind“ 30 km/s

4 In der Berliner Zeit entstand die Idee des experimentellen Nachweises dieses „Ätherwindes“ mittels hochgenauer Interferometrie. Michelson schätze die Größenordnung des zu erwartenden Effektes als gerade noch interferometrisch nachweisbar ab. Die entsprechende Apparatur wurde von Schmidt&Hænsch Berlin gefertigt. Die erste Messung im Keller des Physikalischen Institutes im Januar 1881 (heute ARD-Studio Berlin) scheiterte durch zu starke Vibrationen, verursacht vom „zu starken Verkehr“ am Reichstagsufer. Eine erste auswertbare Messung wurde dann im Kellergewölbe des Ostturmes des damaligen Astronomischen Observatoriums Potsdam durchgeführt.

5 Experimentelle Annahmen
Annahme: „Äther“ ruht in Bezug auf die Sonne.  jahreszeitliche Unterschiede der Richtung der „Anströmung“  tageszeitliche Unterschiede der Richtung (parallel und senkrecht) Annahme: Galileische Transformation gilt unbeschränkt  alle Geschwindigkeiten addieren sich universell  unterschiedliche Lichtausbreitung in Abhängigkeit von der Tageszeit bzw. des Drehwinkel des Meßgerätes in Bezug auf den Äther

6 Abgelenkter Strahl  senkrecht zum Äther trifft eher ein
Erwartetes Ergebnis Abgelenkter Strahl  senkrecht zum Äther trifft eher ein

7 Abgelenkter Strahl  parallel zum Äther trifft später ein
Erwartetes Ergebnis Abgelenkter Strahl  parallel zum Äther trifft später ein

8 Abgelenkter Strahl  senkrecht zum Äther trifft eher ein
Erwartetes Ergebnis Abgelenkter Strahl  senkrecht zum Äther trifft eher ein

9 Abgelenkter Strahl  parallel zum Äther trifft später ein
Erwartetes Ergebnis Abgelenkter Strahl  parallel zum Äther trifft später ein Das beobachtete Interferenzbild müßte sich durch Rotation der Erde bzw. Drehung der Apparatur nachweisbar ändern

10 Beobachtetes Ergebnis
Der erwartete Effekt einer Verschiebung der Interferenz trat nicht auf. Damit stellt das Michelson-Experiment als das ´bedeutendste negative Ergebnis´ der Experimentalphysik eine wichtige Grundlage der Relativitätstheorie dar. Michelson schlußfolgerte: Die Hypothese des „ruhenden Äthers“ ist falsch. Erst mit dem Postulat Einsteins von 1905: „... daß sich Licht im leeren Raume stets mit einer bestimmten, vom Bewegungszustand des emittierenden Körpers unabhängigen Geschwindigkeit V fortpflanze...“ wurde dieses Ergebnis korrekt interpretierbar. Der „Äther“ wurde endgültig überflüssig.

11 Quo vadis, Michelson? Michelson 1881 und Michelson-Morley 2005 1881
Δv = ±10 km·s-1 Δv = ±10 m·s-1

12 Im Jahre 2005 erhielten Physiker aus den USA und Deutschland den Nobelpreis für Physik
...für ihren Beitrag der lasergestützten Präzisions-spektroskopie ... einschließlich der optischen Frequenzkamm-technik...