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Michelson-Morley-Experiment
 
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MrPSI
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Beitrag MrPSI Verfasst am: 01. Jul 2006 22:36    Titel: Michelson-Morley-Experiment Antworten mit Zitat

Guten Abend.

Der Text, auf den sich meine Frage bezieht: Spezielle Relativitätstheorie
Seite 22-24

Ich verstehe nicht, wieso der Lichtstrahl, der senkrecht zum Ätherwind steht, einfach gerade reflektiert wird. In dem Versuchsaufbau des Michelson-Morley-Experimentes wird ja ein halbdurchlässiger Spiegel um 45° Grad geneigt benutzt. Der Lichtstrahl, der darauf trifft, wird dann um 90° Grad reflekiert und strahlt dann weiter gerade aus zum Spiegel, wo er widerum gerade und senkrecht zum Spiegel zurückreflektiert wird. Aber der Knackpunkt ist ja, dass der Aetherwind den Lichtstrahl vom Weg abbringt. Wie kann dann der Lichtstrahl senkrecht zum Spiegel reflektiert werden? Eigentlich müsste ja der Lichtstrahl vom Weg abgebracht werden und nicht senkrecht zum Spiegel reflektiert werden.

Ich weiss weder ein noch aus. Bin natürlich für jede Erklärung dankbar.

mfg MrPSI
dermarkus
Administrator


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Beitrag dermarkus Verfasst am: 02. Jul 2006 00:35    Titel: Antworten mit Zitat

Ich denke, der Lichtstrahl würde vom Ätherwind, wenn es ihn gäbe, nicht so abgelenkt, dass er nicht gerade zwischen den Spiegel hin- und herlaufen kann:

Um im Bild des von dir zitierten Skripts zu bleiben: Der Schwimmer kann den Fluss auf gerader Linie (also genau senkrecht zur Flussrichtung des Wassers) hin und her überqueren, indem er schräg schwimmt.

Gäbe es einen Äther, dann müsste man analog das Licht einfach nur schräg losschicken, damit es auf gerader Strecke zwischen den Spiegeln hin- und herläuft.
as_string
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Beitrag as_string Verfasst am: 02. Jul 2006 00:44    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo!

Genau diese Frage habe ich mir auch gestellt, als ich das erste Mal von dem Experiment gehört hatte. Mein Prof konnte mir damals auch keine befriedigende Antwort geben.
Meines Erachtens ist alleine schon die Tatsache, dass es überhaupt noch zu einer Interferenz kommt nach dem Drehen ein Beweis gegen den Ätherwind. Die Vorraussetzung ist ja, dass sich die Lichtstrahlen überlagen müssen und das würden sich nicht mehr, wenn man die Spiegel zuerst so ausrichtet, dass sie sich vor dem Drehen überlagern und dann um 90° dreht.
Man müsste aber erstmal ausrechnen, wie weit der Punkt daneben liegen müßte und wie breit ein Lichtstrahl ist. vielleicht reichts dann doch noch... Gemacht habe ich das aber noch nicht.

Gruß
Marco
MrPSI
Gast





Beitrag MrPSI Verfasst am: 02. Jul 2006 14:21    Titel: Antworten mit Zitat

@as_string
Gut, dann bin ich wenigstens nicht der einzige, der Probleme damit hat/te. Augenzwinkern

@dermarkus
Zitat:
dann müsste man analog das Licht einfach nur schräg losschicken

Aber wenn man das Licht genau in dem Winkel schräg losschickt bzw. spiegelt, damit der dann senkrecht steht, dann würde doch der halbdurchlässige Spiegel nicht im 45° Winkel stehen und daraus folgt dann, dass die beiden Lichtstrahlen nicht gemeinsam beim Teleskop ankommen und somit keine Interferenz zustande kommt.

Man könnte auch ähnlich wie as_string argumentieren, dass der Unterschied bei einem 45°-Spiegel und bei einer Verschiebung durch Aetherwind sehr gering ausfällt.

Und das Argument, dass schon die Interferenz nach dem Drehen noch vorhanden ist und somit der Ätherwind nicht existiert, gefällt mir.

Schade nur, dass man Michelson nicht mehr persönlich fragen kann. Big Laugh

Danke für eure Antworten, ich werde mich nun weiter dem Skript widmen. smile
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 02. Jul 2006 14:55    Titel: Antworten mit Zitat

MrPSI hat Folgendes geschrieben:
dann würde doch der halbdurchlässige Spiegel nicht im 45° Winkel stehen

Stimmt, in anderen Bezuggsystemen als dem des Experimentators steht der Strahlteiler dann nicht genau im 45°-Winkel zu den Lichtstrahlen.

Das ändert nichts daran, dass die beiden Lichtstrahlen beim Rekombinieren wieder parallel zueinander sind.

Und der Strahlversatz, den du aufgrund des schrägen Lichtstrahlverlaufs erwartest, wird dadurch ausgeglichen, dass sich in diesen anderen Bezugssystemen der Experimentator und sein Experiment durch die Gegend bewegen, während der Lichtstrahl hin- und herläuft.
Schrödingers Katze



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Beitrag Schrödingers Katze Verfasst am: 02. Jul 2006 18:41    Titel: Antworten mit Zitat

Meint ihr das hier? Hatte ich leider auch nie ne richtige Antwort drauf bekommen.... traurig
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MrPSI
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Beitrag MrPSI Verfasst am: 02. Jul 2006 21:15    Titel: Antworten mit Zitat

Als ich die Boardsuche verwendet hab, habe ich deinen Thread gesehen, aber habe ihn nicht als hilfreich angesehen.

Meine Frage ist ähnlich wie deine.

Die Antwort von dermarkus habe ich nicht verstanden. Denn wenn der Strahlteiler so gerichtet ist, dass er vom Aetherwind erfasst senkrecht nach oben strahlt (man also den Aetherwind in die Ausrichtung des Strahlteilers miteinbezogen hat) dann müsste der Strahl doch nach der Reflexion - senkrecht zum Spiegel - beim Rückweg vom Wind verschoben werden.

Und der Strahl der gegen bzw mit dem Aetherwind verläuft, würde bei einem Strahlteiler, der nicht im 45° Grad Winkel steht, so gespiegelt werden, dass dieser Strahl und der von oben gespiegelte Strahl nicht parallel sind und sich lediglich in einem Punkt schneiden und sich ja nicht mehr so schön überlappen würden.
as_string
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Beitrag as_string Verfasst am: 02. Jul 2006 22:27    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo MrPSI!

Ich müsste mir nochmal das ganze genau anschauen, wofür ich leider gerade keine Zeit habe, vielleicht morgen...
Aber: Ich gebe Dir voll Recht soweit. Ich denke, dass das Problem einfach darin besteht, dass man hier von zu sehr idealisierten Vorstellungen ausgeht. Z. B. ist kein Spiegel perfekt eben und ein Laser weitet sich ja auch auf mit der Zeit. Deshalb denke ich (so habe ich mir das zumindest damals erklärt), dass es trotzdem auch nach der Drehung noch zu Interferenz kommen kann, wobei aber das Argument mit dem "längeren" Weg trotzdem bestehen bleibt. Man kann also auf jeden Fall sagen: Wenn bei Drehung die Interferenz genau in der Form erhalten bleibt (also selbes Maximum/Minimum), dann gibt es keinen Ätherwind. Mir hat das eingeleuchtet, egal wie es jetzt genau mit den Strahlen läuft. Deshalb hatte ich das Thema für mich dann auch irgendwann abgehakt.
Man müßte sich die Größenverhältnisse mal genauer Betrachten. Vielleicht wird dann schon alles klar! Die übertrieben schräg gezeichneten Strahlen sind dann vielleicht einfach ein bestimmter Teilstrahl aus dem gesamten Laserstrahlbündel, so dass es egal ist, welchen man jetzt genau betrachtet.

Ich schaue mir das morgen oder so mal genauer an. Jetzt interessiert mich die Frage auch wieder.

Gruß
Marco
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 04. Jul 2006 02:00    Titel: Antworten mit Zitat

MrPSI hat Folgendes geschrieben:

Die Antwort von dermarkus habe ich nicht verstanden.

Das spricht für dich. Ich halte meine beiden Antworten oben mittlerweile für falsch.

Ich korrigiere mich also: Ich bin nun einverstanden, dass ein Lichtstrahl, der senkrecht zum Ätherwind losgeschickt wird, einen Strahlversatz erfährt, wenn der Ätherwind einmal von der einen Seite und einmal von der anderen kommt.

Wenn es einen Ätherwind gibt, würde das auch im Michelson-Interferometer dazu führen, dass der Reflexionswinkel am Strahlteiler sich ein bisschen ändert, und dass man einen Strahlversatz zwischen den beiden Teilstrahlen bekommt.

Für eine Ätherwindgeschwindigkeit von 30 km/s = (1/10000)c (= Erdbahngeschwindigkeit) wäre das für einen Lichtweg von 10 m ein Strahlversatz von rund 1 mm = (1/10000)*10 m.

Prinzipiell wäre das also eine Möglichkeit, die Äthergeschwindigkeit als Strahlversatz zu messen. Man könnte also einfach beobachten, wie stark sich die Position eines Lichtpunktes in z.B. 10 m Entfernung (oder mehr, soweit möglich) von der Lichtquelle verändert, wenn man einen halben Tag lang wartet, und das für verschiedene Tageszeiten und Jahreszeiten wiederholt.

Praktisch betrachtet wäre das allerdings nicht ganz so einfach, weil jede thermische Drift im Versuchsaufbau, zum Beispiel eine Veränderung des Kippwinkels der Spiegelhalter, ebenfalls einen Strahlversatz erzeugt. Der Messeffekt wäre also von Dreckseffekten nicht oder nur sehr schwer zu unterscheiden. Da ist die Methode von Michelson und Morley dann doch viel eleganter und genauer.

Ich denke, eben wegen solcher z.B. thermischen Drifts wird es auch in den vielen bisher durchgeführten Experimenten zum Michelson-Morley-Versuch immer wieder nötig gewesen sein, vor der Durchführung des Versuches die Spiegel noch einmal so feinzujustieren, dass die beiden nach dem Strahlteiler wieder zusammengeführten Strahlen auch wirklich schön sauber überlappen. Damit das Michelson-Morley-Experiment funktioniert, müssen die Winkel zwischen Strahl und Strahlteiler bzw. Endspiegeln dabei übrigens auch gar nicht genau 45° und 90° sein, wie man z.B. in folgender Wikipedia-Skizze sieht:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/6/6c/Michelson-Morley.png
Ich



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Beitrag Ich Verfasst am: 04. Jul 2006 08:52    Titel: Antworten mit Zitat

dermarkus hat Folgendes geschrieben:
Ich denke, eben wegen solcher z.B. thermischen Drifts wird es auch in den vielen bisher durchgeführten Experimenten zum Michelson-Morley-Versuch immer wieder nötig gewesen sein, vor der Durchführung des Versuches die Spiegel noch einmal so feinzujustieren, dass die beiden nach dem Strahlteiler wieder zusammengeführten Strahlen auch wirklich schön sauber überlappen.

Genau das ist der Punkt: egal ob es Äther gibt oder nicht, ist richte immer die Strahlen so aus, dass sie überlappen. Ob die Spiegel dazu 90° oder 90,07° stehen ist fürs Ergebnis vollkommen egal.
as_string
Moderator


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Beitrag as_string Verfasst am: 04. Jul 2006 12:51    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hat Folgendes geschrieben:
Genau das ist der Punkt: egal ob es Äther gibt oder nicht, ist richte immer die Strahlen so aus, dass sie überlappen. Ob die Spiegel dazu 90° oder 90,07° stehen ist fürs Ergebnis vollkommen egal.


So weit ist das schon klar. Aber: Das wichtige bei dem Experiment ist die Drehung um 90° der gesamten Apperatur. Und so weit ich mir das gerade vorstelle, dürften mit Äther eben gerade die Strahlen nicht mehr aufeinander kommen, wenn sie vor der Drehung interferiert haben, egal ob ein Winkel jetzt 90,07° statt genau 90° vorher war.
Ich bin immer noch nicht dazu gekommen, aber ich muß mir das nochmal durchdenken. Ich denke zumindest "gefühlsmäßig", dass bei einem Äther und einer Drehung um 90° des Interferometers die Interferenz verschwinden müßte, weil die Strahlen nicht mehr zusammen kommen können, wenn die Spiegel so ausgerichtet sind, dass sie vor der Drehung zusammen kamen. Wenn ich Zeit habe rechne ich das nochmal und mache vielleicht auch ne kleine Zeichnung, um zu zeigen, was ich meine.

Gruß
Marco
Schrödingers Katze



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Beitrag Schrödingers Katze Verfasst am: 04. Jul 2006 15:36    Titel: Antworten mit Zitat

Also wenn die Spiegel alle so ausgerichtet würden, dass die Strahlen alle wieder zusammentreffen - und das muss aus der Folge des Ergebnisses genau 45/90° sein - dann würde das bei einem eventuellen Ätherwind und einer beliebigen Drehung (außer 360°) garantiert nicht der Fall sein, d.h. die Strahlen, sofern sie denn "unendlich" dünn sind, würden weit auseinandergehen.
Aber gerade weil das Interferenzmuster konstant in allen Richtungen passt, sind alle Überlegungen zu abweichenden Lichtwegen hypotetisch und unnütz, das Gelingen des Experiments beweist alles, was es zu beweisen hatte.
Oder?

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as_string
Moderator


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Beitrag as_string Verfasst am: 04. Jul 2006 15:47    Titel: Antworten mit Zitat

@Schrödingers Katze:
Ja, das sehe ich auch so.
Allerdings würde man die Spiegel ja so ausrichten, dass man die Interferenz beobachten kann, egal ob ein Ätherwind vorhanden ist oder nicht. Dabei hätte man dann automatisch Winkel eingestellt, die den Atherwind quasi kompensieren. Meine Überlegung ist, dass nach der Drehung die Spiegel dann falsch ausgerichtet sein müßten. Theoretisch könnte es aber sein, dass die angepasste Ausrichtung am Anfang auch zu einer richtigen Ausrichtung nach der Drehung führt. Das müsste ich mir erst nochmal anschauen...
Aber auf jeden Fall hast Du Recht: Wenn sich die Interferenz (die Intensität) nach dem Drehen nicht ändert, dann kann kein "stehender" Äther vorhanden sein, egal ob mit Äther die Interferenz ganz weg wäre oder eben anders aussähe. So gesehen sind unsere Überlegungen vielleicht überflüssig, weil das Experiment auf jeden Fall die Aussage liefert, die es liefern soll.

Gruß
Marco
dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Aug 2006 02:29    Titel: Antworten mit Zitat

MrPSI hat Folgendes geschrieben:

Schade nur, dass man Michelson nicht mehr persönlich fragen kann. Big Laugh

Ich habe etwas gefunden, das ist fast genauso gut: Das Buch "Die Relativitätstheorie Einsteins" von Max Born (Ersterscheinungsjahr 1920) enthält unter anderem auch ausführliche Überlegungen dazu, wie man die Äthertheorie experimentell überprüfen kann.

Wir haben im ganzen bisherigen Thread folgendes verwechselt:

Beobachtet man mit einem Fernrohr das Licht von einem Fixstern, das senkrecht zur Bewegung der Erde (v= 30 km/s) auftrifft, dann muss man das Fernrohr um den Winkel



schräg halten, um den Stern zu sehen, weil das Licht um diesen Winkel schräg eintrifft. Dies ist die sogenannte Aberration, sie tritt auf, wenn die Lichtquelle und der Beobachter relativ zueinander bewegt sind.

Beim Michelson-Interferometer ist das aber nicht der Fall.

Max Born hat Folgendes geschrieben:
"Die Aberration als Effekt 1. Ordnung verschwindet natürlich, wenn die Lichtwelle und der Beobachter keine Relativbewegung gegeneinander haben. Daraus folgt auch, daß bei allen optischen Versuchen mit irdischen Lichtquellen keine Ablenkung der Strahlen durch den Ätherwind eintritt."

(Max Born, Die Relativitätstheorie Einsteins, 6. Auflage (2001), S. 122)


(Mit "Effekt 1. Ordnung" ist ein Effekt gemeint, dessen Größe proportional zu v/c ist. Der im Michelson-Morley-Experiment gemessene Effekt ist hingegen ein Effekt 2. Ordnung, also proportional zu v^2/c^2.)

Damit heißt die Antwort auf die Frage
MrPSI hat Folgendes geschrieben:
(...) Aber der Knackpunkt ist ja, dass der Aetherwind den Lichtstrahl vom Weg abbringt. (...) ?

Der Ätherwind bringt den Lichtstrahl im Michelson-Morley-Experiment nicht vom Weg ab, weil sich hier die Lichtquelle mit der Erde mitbewegt. Wenn man also die Spiegel und den Strahlteiler auf der Experimentierplatte genau im Winkel von 90° bzw. 45° zum Lichtstrahl justiert hat, dann bleiben diese Winkel auch nach einer Drehung der Platte genau gleich.
Schrödingers Katze



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Beitrag Schrödingers Katze Verfasst am: 17. Aug 2006 15:36    Titel: Antworten mit Zitat

Die Aussage sagt für mich nichts aus: Entweder haben wir EINEN starren Äther für alle, oder jede Lichtquelle, jedes I-System oder was auch immer hat seinen eigenen "Äther", was auch immer das dann sein soll, und damit sind doch alle zufrieden.
Wenn jede Lichtquelle ihren Äther 'mitreißen' soll oder so, dann ist doch die eigentliche Äthertheorie widerlegt. Nämlich die, dass die Lichtquelle den Äther nicht beeinflussen kann, dass er steif und fest im Weltall steht.
[die 30km/s finde ich übrigens auch immer ulkig; wo bleibt den die Drehung der Galaxie und alles? Dagegen ist doch der Umlauf um die Sonne ein Dreck]

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dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Aug 2006 16:11    Titel: Antworten mit Zitat

Die Lichtquellen sollen den Äther nicht mitreißen. Wenn das Inertialsystem, in dem sich Lichtquelle und Detektor befinden, sich relativ zum Inertialsystem des Äthers bewegt, soll man sehr wohl eine veränderte Geschwindigkeit und damit veränderte Lichtlaufzeiten messen.

Die Richtung der Lichtstrahlen im Inertialsystem des Experiments bleibt aber vom Ätherwind unverändert.

Die Drehung der Galaxie (Geschwindigkeit rund 200 km/s) ist sehr unpraktisch zum Durchprobieren der möglichen Richtungen des Ätherwindes, weil das viel zu lange dauern würde.

Anhand der Bewegung der Erde um die Sonne hat man die möglichen Richtungen schon nach einem Jahr durchprobiert, dabei muss mindestens einmal eine Relativgeschwindigkeit von mindestens 30 km/s vorkommen, wenn der Ätherwind existiert und immer konstant in dieselbe Richtung bläst.

-------------------------------------------

// edit: Vielleicht klärt folgendes Beispiel das Missverständnis noch besser:

Wenn ich auf einem offenen Wagen fahre und einen Ball von links nach rechts werfe, dann fliegt dieser Ball nicht gerade, sondern wird von Fahrtwind auf einer krummen, beschleunigten Bahn nach hinten gepustet.

Eine solche beschleunigende Wirkung von "Ätherwindteilchen" auf Photonen ist nicht der Effekt, um den es hier geht. Denn eine solche Teilchen-Wechselwirkung wäre, wenn es sie überhaupt gäbe, in ihrer Größe nicht vorhersagbar und wahrscheinlich verschwindend klein.

Die Auswirkung des Äthers, um die es hier geht, ist vielmehr die, dass der Äther das Ausbreitungsmedium für die Lichtwelle darstellt. Das heißt, er schreibt vor, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Lichtwelle im Inertialsystem des Äthers den festen Wert hat.

Auf den Wagen übertragen heißt das: Ich wähle einen mit der Geschwindigkeit fahrenden Bus (geschlossene Fenster und geschlossenes Dach) und werfe in diesem Bus einen Ball von links nach rechts. Die Flugrichtung des Balles im Bus ist schnurgerade (von links nach rechts), und die Wurfgeschwindigkeit muss ich laut Vorschrift so wählen, dass laut Pythagoras



gilt, weil die "Ausbreitungsgeschwindigkeit" des Balles relativ zur Straße laut Äthertheorie betragen muss.
Schrödingers Katze



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Beitrag Schrödingers Katze Verfasst am: 17. Aug 2006 21:00    Titel: Antworten mit Zitat

dermarkus hat Folgendes geschrieben:
Der Ätherwind bringt den Lichtstrahl im Michelson-Morley-Experiment nicht vom Weg ab, weil sich hier die Lichtquelle mit der Erde mitbewegt.


Das verstehe ich an deiner Aussage nicht.

Dein letzter Post stimmt natürlich, und ist auch die Antwort auf die ursprüngliche Frage dieses und meines alten Threads.

Sicherlich mag die seitliche Abweichung zu klein sein. Aber der ruhende Äther (ich nenn ihm mal bewusst nicht "Wind", denn das ist er nicht, er ist Medium, nicht einwirkende Kraft) würde sich nach dem Effekt der Laufzeitänderung bei - oder besser noch: Während - der Drehung des Interferometers (kann man das überhaupt drehen?) auf das Muster auswirken.

Und das hat nichts mit dem wirklich vorhandenen Effekt der Aberation zu tun.
Wolltest du das sagen und ich habs nicht verstanden...? Oder denk ich falsch?

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dermarkus
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Aug 2006 23:02    Titel: Antworten mit Zitat

Schrödingers Katze hat Folgendes geschrieben:
Aber der ruhende Äther würde sich nach dem Effekt der Laufzeitänderung bei - oder besser noch: Während - der Drehung des Interferometers (kann man das überhaupt drehen?) auf das Muster auswirken.

Ja, das ist drehbar gelagert.

Ich glaube, du meinst hier mit ruhendem Äther, dass sich die Erde relativ zum Äther bewegt. Und dass die Auswirkung der Laufzeitänderung auf das Muster darin besteht, dass der Lichtfleck am Interferometerausgang durch Interferenz seine Helligkeit zwischen hell und dunkel verändert. Dann bin ich damit einverstanden smile Dies ist also ein Effekt in Strahlrichtung, nicht ein Effekt der seitlichen Verschiebung der Strahlen senkrecht zu ihrer Richtung.

Schrödingers Katze hat Folgendes geschrieben:

(...) Wolltest du das sagen und ich habs nicht verstanden...?

Nein; ich sags mal in anderen Worten:

Der Effekt der Aberration (= Lichtstrahl erscheint dem Beobachter schief) tritt nur dann auf, wenn die Lichtquelle und der Beobachter relativ zueinander bewegt sind.

Also gibts keine schiefen Lichtstrahlen, wenn die Lichtquelle sich gleich bewegt wie der Detektor.

Im Beispiel (der Luftwiderstand sei hier vernachlässigbar):

Wenn ich auf einem fahrenden Wagen stehe und ein Rohr in der Hand halte, und ein Passant wirft einen Ball von links nach rechts horizontal über die Straße, dann muss ich das Rohr schief halten, damit der Ball hindurchfliegt, ohne anzuecken.

Wenn der Werfer auf dem Bus mitfährt, dann muss ich das Rohr gerade halten. Denn die Geschwindigkeitskomponente des Balles in Fahrtrichtung ist dann immer gleich der Fahrtgeschwindigkeit, genauso wie die Geschwindigkeit des Werfers und des Rohres.

// edit: Und mit einem animierten Bild versteht man den Effekt der Aberration vielleicht noch schöner:

http://cybertaro.8bit.co.uk/kisteanim2.gif


Zuletzt bearbeitet von dermarkus am 21. Aug 2006 12:47, insgesamt einmal bearbeitet
Naemi
Moderator


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Beitrag Naemi Verfasst am: 19. Aug 2006 13:56    Titel: Antworten mit Zitat

Schrödigers Katze hat Folgendes geschrieben:
[die 30km/s finde ich übrigens auch immer ulkig; wo bleibt den die Drehung der Galaxie und alles? Dagegen ist doch der Umlauf um die Sonne ein Dreck]


In modernen Michelson-Morley-experimenten wurde der Fehler um zwei oder drei Zehnerpotenzen verkleinert, da man mit den höheren Geschwindigkeiten (gegenüber dem kosmischen Hintergrund) rechnete...

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Naëmi
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 19. Aug 2006 14:34    Titel: Antworten mit Zitat

Bist du da sicher, Naemi? Ich dachte, diese Zunahme der Genauigkeit lag vielmehr vor allem an einer deutlich vergrößerten Länge der Interferometerarme und einer deutlich genaueren Beobachtung des Interferenzsignals, wie man es zum Beispiel in dieser Tabelle sieht:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/morley.html#c2

Das L ist dort die Summe der Länge der beiden Arme des Michelson-Interferometers,

in der Spalte "calculation" steht der (aufgrund der Parameter L, Erdbahngeschwindigkeit und verwendeter Lichtwellenlänge) aufgrund der Äthertheorie vorhergesagte Effekt in der Einheit "ein Helligkeitswechsel von hell nach dunkel und wieder zurück",

und in der Spalte "Observation" steht die Größe des Effektes (in derselben Einheit), die man mit der Genauigkeit des Experimentes hätte messen können, wenn er sich gezeigt hätte.
Naemi
Moderator


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Beitrag Naemi Verfasst am: 21. Aug 2006 15:55    Titel: Antworten mit Zitat

Klar werden die Experimente besser und genauer!

An was ich mich erinnern konnte, waren folgende Daten: http://www.iap.uni-bonn.de/lehre/ws05_physik3/Bildmaterialien/051216/Vorl_051216.pdf
auf Seite 7. Dort sind neuere Experimente mit wesentlich kleineren Fehlern -- die im wesentlichen von den höheren Geschwindigkeiten herrühren.
Allgemein sind Nullmessungen ja eher schwierig.

Ausserdem: 1930 werde sie wohl kaum mit der Geschwindigkeit zum kosmischen Hintergrund gerechnet haben, oder? Augenzwinkern

_________________
Grüße Wink
Naëmi
Ich



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Beitrag Ich Verfasst am: 21. Aug 2006 17:03    Titel: Antworten mit Zitat

Stand der Technik ist das:
http://arxiv.org/PS_cache/physics/pdf/0305/0305117.pdf

[Aktualisierte Version dieses Links: http://arxiv.org/PS_cache/physics/pdf/0305/0305117v1.pdf Schönen Gruß, dermarkus]
dermarkus
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Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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Beitrag dermarkus Verfasst am: 21. Aug 2006 22:25    Titel: Antworten mit Zitat

Schöne Quellen habt ihr da gefunden smile

Du hast recht, Naemi, seit der Entdeckung der Hintergrundstrahlung hat man einen guten Grund, anzunehmen, dass der Äther wenn dann in diesem Bezugssystem ruhen sollte. Und dementsprechend interpretiert man heute die Messergebnisse offenbar anhand von als Relativgeschwindigkeit des Sonnensystems zum Äther. Und damit sind nach dieser modernen Interpretation die Ergebnisse um einen Faktor von gut 100 genauer.

Wenn ich die Werte von B nachrechne, komme ich allerdings zu dem Schluss, dass in der Tabelle, die Meschede zitiert, auch die Werte für 1881 und 1887 bezüglich v=v_CMB angegeben sind (siehe Formeln unten). Also meine ich, dass die Tabelle (anders als im Begleittext darunter geschrieben steht) richtig den tatsächlichen Fortschritt in der Messgenauigkeit darstellt und demnach nicht durch Interpretationsunterschiede verfälscht ist.

--------------------

Laut der Formel für B, die sich in Ichs Link zum Paper auf Seite 3, rechte Spalte, zweiter Absatz, Zeile 8 versteckt, ist



Dabei ist die im Experiment festgestellte Obergrenze für die Differenz der Lichtgeschwindigkeiten in den verschiedenen Richtungen des Interferometers, wenn eine dieser Richtungen parallel zur Richtung von v=v_CMB ist.

B ist damit das Verhältnis von der gemessenen Obergrenze des Effektes zu dem für die Geschwindigkeit v_CMB erwarteten Effekt.

B ist damit stets um den Faktor kleiner als die Werte für v=30 km/s, mit "ratio" aus der Tabelle in meinem Link.

Also hat der experimentelle Fortschritt seit Michelsons erstem Experiment einen Faktor von rund einer Million gebracht, während die neue Interpretation immerhin einen Faktor von rund 100 ausmacht.
Schrödingers Katze



Anmeldungsdatum: 10.07.2005
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Beitrag Schrödingers Katze Verfasst am: 21. Aug 2006 22:45    Titel: Antworten mit Zitat

Nette Animation. Irgenwo hab ich das auch schonmal gesehen, bei einem Fahrstuhl o.ä. klassisches Beispiel, dass darin der Lichtstrahl schräg ist. Danke nochmal für die Erklärung.

Was meint ihr mit 'Verkleinerung des Fehlers'? Irgenwie werd ich aus den Links nicht schlau(er Augenzwinkern )...
Also: Was für eine Geschwindigkeit legt man heute zugrunde (und wie kommt man darauf?- die kosmische HGS rast doch auch mit c dahin und steht nicht still)?

--------------------------------------------------------------------

Und dann nochmal die Zusammenfassende (nervende, weil schon x-mal dagewesene) Frage:

So wie unten? (nein, ich brauch das nicht für ein Referat, hab nur Langeweile...)

Links: Tritt hier auch irgendeine seitliche Verschiebung auf? Kommt dadurch (schräger Weg ist länger) zusätzlich ein Laufzeitunterschied zustande? Treten an den senkrechten "Komponenten" der Spiegel Doppler-Effekte auf? (Und die Verschwörer-Frage: Heben diese Sachen den Haupteffekt auf? Augenzwinkern )

Rechts: Der Laufzeitunterschied durch den schrägen Weg ist (zusätzlich zur seitlichen Verschiebung) auch nicht bedeutend? (Ich glaub so ähnlich war ja die ursprüngliche Frage... bin leider leicht verwirrt, weil wir die Abweichung zwar als zu klein abgestempelt haben, damit nicht aber automatisch den Wegunterschied - oder doch?)

//edit:
je länger ich hingucke, desto mehr zweifle ich: Tritt rechts wirklich eine Aberation auf? Die Spiegel bewegen sich doch nicht gegeneinander... woher weiß das Licht, dass es nur nach oben diese Anomalie vorbringen soll? Die seitliche Bewegung ist doch genauso hypothetisch wie jede mögliche Senkrechte auch vorhanden sein könnte. Bzw wenn man (von einem anderen I-System, ruhende Spiegel) ausgeht, wandert doch der Reflexionspunkt mit - damit kann es jedenfalls nicht dieselbe Aberation wie oben der Fahrstuhl sein...
Und wo keine Aberation ist, sind keine Fragen über mögliche seitliche Verfälschungen.

grübelnd

//edit2: Da ist ja noch ein Post. Ganz übersehen... vergesst die Frage zur Relativgeschwindigeit



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Beitrag dermarkus Verfasst am: 22. Aug 2006 00:14    Titel: Antworten mit Zitat

Dein Bild links habe ich unten noch einmal neu gezeichnet:

Das ist das Bild mit Äther im Ruhsystem des Äthers. Der Experimentiertisch bewegt sich von links nach rechts mit der Geschwindigkeit v durchs Bild. Für alle Reflexionen gilt Einfallswinkel = Ausfallswinkel.

Am Interferometerausgang ist das Interferenzmuster zu sehen: In der Mitte je nach Gangunterschied der helle oder dunkle Fleck, drumherum (weil die Lichtstrahlen keine perfekten ebenen Wellen sind, sondern leicht divergent sind, siehe auch hier) die kreisförmigen Interferenzringe (englisch fringes).

Dreht man das ganze um 90°, dann wechselt die Helligkeit des Flecks (wenn es einen Äther gibt), und gleichzeitig wandern die Ringe nach innen (oder nach außen). Ein Wandern der Ringe um einen Ringabstand (= 1 fringe) entspricht gerade einem Helligkeitswechsel des Flecks in der Mitte von hell nach dunkel und wieder zurück, entspricht also einer Änderung des Gangunterschieds zwischen den beiden Strahlen um eine Wellenlänge.

Dieses Wandern der Interferenzringe (auch oft "Verschiebung der Interferenzstreifen" genannt) ist das schönste Merkmal, an dem man auch schon sehr kleine Veränderungen des Interferenzmusters erkennen kann.

zu deinen Fragen:

* Es tritt keine seitliche Verschiebung auf

* Wenn v groß ist, dann wird in der Tat zum einen "der schräge Weg länger" (der Experimentator misst das nicht als längeren Weg, sondern als eine in dieser Richtung (mit Äther) um den Faktor kleinere Lichtgeschwindigkeit), zum anderen wird aber "der gerade Weg noch stärker länger", da hier der Endspiegel vor dem Licht "flieht" (der Experimentator misst das als eine in dieser Richtung (mit Äther) um den Faktor kleinere Lichtgeschwindigkeit). Dieser Geschwindigkeitsunterschied ist gerade der gemessene "Haupteffekt"

*Dopplereffekte gibts hier zunächst keine, denn alle Komponenten auf dem Experimentiertisch bewegen sich ja gleich schnell durch die Gegend. Dreht man dann den Tisch, dann gibt es (mit Äther) in der Tat Dopplereffekte: Denn bei einem Interferometer kann man jede Änderung des Interferenzmusters statt durch eine Änderung der Differenz der Armlängen auch alternativ als Dopplereffekt am bewegten Endspiegel interpretieren. Das ist also dasselbe, nur anders erklärt.

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Das Bild ohne Äther sieht genauso aus wie das mit Äther, nur dass es dem Licht nun durch die relativistische Längenkontraktion in Flugrichtung egal ist, wie herum der Tisch gedreht ist, so dass sich für jeden Drehwinkel des Experimentiertisches dasselbe Interferenzmuster ergibt.

Der Laufzeitunterschied zwischen den beiden Strahlen ist nach der Relativitätstheorie also vor dem Drehen genausogroß wie nach dem Drehen des Tisches. Wie groß dieser Laufzeitunterschied ist, ist für das Michelson-Morley-Experiment egal.

Auch im Bild ohne Äther tritt natürlich keine Aberration auf, denn die Lichtquelle steht ja mit auf dem Experimentiertisch.



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physikfan



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Beitrag physikfan Verfasst am: 02. Jan 2011 14:48    Titel: Antworten mit Zitat

So, 4,5 Jahre nach dem Erstellen dieses Threads hab ich mir die gleiche Frage gestellt. Ich verstehs immer noch nicht. Wie kann der Ätherwind die Geschwindigkeit des Lichtes (Beobachter auf der Erde) beeinflussen ohne es abzulenken? Wenn der Ätherwind sich in die gleiche Richtung wie der Lichtstrahl bewegt, werden die Geschwindigkeitsvektoren ja einfach nur addiert, wieso aber nicht wenn der Ätherwind senkrecht auf den Lichtstrahl zufliegt?

Wie wäre es denn mit einem theoretischen Schallstrahl? Wenn ich auf ein Flugzeug steige, das fliegt, würde der Schallstrahl dann auch nicht abgelenkt werden? (Das Flugzeug wäre dann die Erde, der Schallstrahl der Lichtstrahl und der Wind/die Luft der Ätherwind)
VeryApe



Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3254

Beitrag VeryApe Verfasst am: 02. Jan 2011 22:25    Titel: Antworten mit Zitat

Bevor du dich mit diesem Experiment auseinandersetzt, solltest du dich zunächst grundlegenden Fragen zu Wellen stellen.

Folgende Punkte sollten klar sein:

Man ging davon aus das jede Welle sich in einem Medium ausbreitet.

Die folgenden Punkte waren klar durch Schallwellen.

1) Im Ruhsystem des Mediums breitet sich jede Welle mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit c_Medium aus, egal in welcher Richtung die Welle sich fortpflanzt.

Wenn du es aus relativ dazu bewegten Inertialsystemen betrachtest, dann verändert sich natürlich die Ausbreitungsgeschwindigkeit je nach Richtung, kann also geringer oder größer c Medium sein.
Nicht aber im Ruhsystem des Mediums.

2) Nach dem Dopplereffekt hat eine Erregergeschwindigkeit im Ruhsystem des Mediums keine Auswirkung auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle im Medium.

Die Welle breitet sich im Ruhsystem des Mediums immer gleich schnell mit cMedium aus egal wie schnell sich der Erreger (Quelle) im Ruhsystems des Medium bewegt.


Man ging nun davon aus das das Medium des Lichts (Ätherwind) relativ zur Erde eine Bewegung aufweist.
Man hätte also dann zwei Inertialsysteme.

1) Ruhsystem Erde mit Apparatur (Lichtquelle und Spiegeln), Äther bewegt sich.

2) Ruhsystem des Lichtmediums(Äther) in dem Licht sich egal in welcher Richtung mit c Medium (300000km/s) ausbreitet, Erde mit Apparaturen bewegt sich.

Im ersten Ruhsystem ist natürlich dann die Ausbreitungsgeschwindigkeits des Lichts unterschiedlich je nach betrachteter Flugrichtung.

Nun gibts aber 2 grundsätzliche Fragen zum Ruhsystem Äther.

1) Was passiert wenn eine Welle auf einen sich mit v bewegten Spiegel im Medium eintrifft. Das gleiche wie bei einen mit v=0 bewegten Spiegel?

2) Was passiert wenn eine Lichtquelle sich mit v im Medium quer zur Lichtaussende richtung bewegt,

Nach Doppler ändert das die Ausbreitungsgeschwindigkeit nicht, aber welche Auswirkung hat dies auf die Richtung der Ausbreitung.

Wenn du das hast dann kannsd du dich auf das Experiment stürzen.
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