Ableitung Michelson-Morley-Experiment

DosSantos · Anmeldungsdatum: 14.09.2006 Beiträge: 15

Ich versteh die ableitung des Michelson Morley Versuchs nicht. Könnt mir die einer erklären??

DosSantos · Anmeldungsdatum: 14.09.2006 Beiträge: 15

und warum ist der versuch so wichtig. könn euch auch in ICQ melden

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Magst du die Herleitung des Michelson-Morley-Experimentes hier mal aufschreiben und dazusagen, was du schon verstanden hast, und wo es bei dir noch zu haken scheint?

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Übrigens gibt es hier schon einige nette Threads zum Michelson-Morley-Experiment, siehe z.B. :

http://www.physikerboard.de/htopic,4787,michelson.html
http://www.physikerboard.de/lhtopic,6022,0,asc,michelson,15.html

DosSantos · Anmeldungsdatum: 14.09.2006 Beiträge: 15

Formel:
beim bild 5.1.2 versteh ich das Delta L nicht. was das is und wie ich drauf komme und wie ich auf das c(1-v/c) komme

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Das ist ja schon ein Schritt mittendrin aus der Herleitung.

Weißt du denn schon, was das

ist? Was ist deine Quelle für die Herleitung des Experimentes, wie ausführlich ist sie, enthält sie auch Abbildungen, die zeigen, was man da rechnet? Und wie lautet der Teil deiner Herleitung vom Anfang bis zu dieser Stelle (Weißt du schon, welche experimentelle Situation betrachtet wird, und welche Größen dafür eingeführt werden? Was sollen diese Größen (z.B. das

, ...) bedeuten?)

Hilf uns doch noch ein bisschen, damit wir an das anknüpfen können, was du schon verstanden hast und was du als Herleitung vor dir liegen hast.

DosSantos · Anmeldungsdatum: 14.09.2006 Beiträge: 15

ich hab die Ableitung von der seite http://www.miriup.de/spur/5.1.html
vl können wir über die seite das besprechen

DosSantos · Anmeldungsdatum: 14.09.2006 Beiträge: 15

es ist so dass ich ein Referat über das Michelson Morley Experiment halten muss und die ableitung erklären muss

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ah, da steht ja direkt dabei, als was das

gemeint ist:

,

Betrachtet wird die Laufstrecke des Lichts auf dem Hinweg horizontal nach rechts zum Endspiegel:

Durch die Bewegung mit v gegenüber dem Äther wird die vom Licht durchlaufene Strecke um

länger, weil der Spiegel während der Zeit

mit der Geschwindigkeit v vor dem Licht "flieht".

Und das c(1-v/c) im Nenner bekommst du, wenn du die Gleichung aus 5.1.2.jpg nach

auflöst. (Das sind ein paar Rechenschritte, die muss man zwar mal gemütlich und sorgfältig rechnen, aber das ist nicht schwer.)

DosSantos · Anmeldungsdatum: 14.09.2006 Beiträge: 15

ja, ok. ahh die umformund des Nenners hab ich auch schon rausbekommen

DosSantos · Anmeldungsdatum: 14.09.2006 Beiträge: 15

und warum ist der Versuch jetzt so wichtig

DosSantos · Anmeldungsdatum: 14.09.2006 Beiträge: 15

is der versuch wichtig wegen gem michelson interferometer ?? um kleine wegänderungen zu messen ??

Gragelgorski · Anmeldungsdatum: 08.09.2006 Beiträge: 18

Weil er zeigt, das man die Relativbewegung zu einem hypothetischen "Lichtäther" nicht messen kann, die Lichtgeschwindigkeit also unabhängig von der Bewegung des Beobachters (hier: Bewegung der Erde) ist. Das ist sozusagen die Kinderstube der Relativitätstheorie.

Mehr dazu z.B. hier .

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ich weiß nicht, wie viel Du jetzt wirklich davon verstanden hast:
Vor der Relativitätstheorie hat man irgendwann mal die Maxwell-Gleichungen gefunden, aus denen hervorgeht, dass sich elektromagnetische Wellen bilden können. Man hat Funktwellen als solche direkt nach den Erkenntnissen aus diesen Gleichungen generiert und kam auch irgendwann auf die Idee, dass man Licht ja auch so beschreiben kann. Die Frage, was Licht überhaupt ist, wurde ja schon hunderte von Jahren lang intensiv diskutiert. Jetzt hatte man eine Wellengleichung gefunden und konnte sehr viele Eigenschaften des Lichtes damit erklären, wie z. B. Interferenzphänomene.
Allerdings hatten diese Maxwell-Gleichungen ein großes Problem: Die EM-Wellen haben darin nämlich immer eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von

.
Man erwartete deshalb, dass es ein Trägermedium geben müsse, in dem diese Wellen diese Geschwindigkeit haben.
Das widerspricht aber wieder dem Relativitätsprinzip, das Newton schon eingeführt hat: Es gibt keine absolute Ruhe. Man kann seinen Bewegungszustand im unbeschleunigten System nicht feststellen. Ob ein Raumschiff mit 1000km/h in die eine oder andere Richtung fliegt, macht keinen Unterschied für alle Experimente/Geräte... die an Bord sind. Nur wenn man aus dem Fenster schaut und die Sterne beobachtet, kann man eine Relativgeschwindigkeit zu diesen feststellen.
Wenn es aber ein solches Medium für EM-Wellen gäbe, das man dann auch Äther nannte, dann hätte man nun doch ein besonders ausgezeichnetes Bezugssystem, nämlich das, in dem der Äther ruht!
Das MM-Experiment ist jetzt so eine Möglichkeit die Relativgeschwindigkeit zum Äther, was ja dann eben eine Absolutgeschwindigkeit wäre, zu messen! Dadurch, dass der transversale Lichtweg länger ist, als der longitudinale, sollte sich nach Drehung um 90° der ganzen Apperatur eine Phasenverschiebung der beiden Strahlen zueinander ergeben, die man mit Hilfe der Interferenz erkennen sollte. Nach dieser Drehung wäre dann nämlich plötzlich der vorher zur Bewegungrichtung senkrecht stehende (transversale) Arm in Bewegungsrichtung und umgekehrt. Wenn also vorher der transversale Strahl z. B. um eine viertel Wellenlänge später angekommen ist, dann sollte er jetzt eine viertel Welle früher dran sein. Beim Drehen sollte man also eine Intensitätsänderung sehen können.
Ausgang des Experimentes war aber, dass nur eine viel geringere Geschwindigkeit zum Äther raus kam, als erwartet wurde. Man wußte ja schon, dass die Erde um die Sonne kreist, und das sogar ziemlich schnell. Man hätte auf Grund dieser Geschwindigkeit von (so weit ich mich erinnern kann) 20km/s auf jeden Fall einen Effekt erwartet, zumindest zu verschiedenen Jahreszeiten. Gemessen wurde aber eine Geschwindigkeit von ~8km/s (mit recht großen Fehlern, aber trotzdem zu klein). Bei Wiederholungen, besonders bei moderneren Versionen dieses Versuches, wurden noch deutlich kleinere maximale mögliche Geschwindigkeiten gemessen.
Man kann heute also sicher sagen, dass mit einem solchen Experiment keine Relativgeschwindigkeit gemessen werden kann.

Wie kann das aber sein? Die Antwort war dann, dass das alte Relativitätsprinzip offensichtlich doch richtig ist (man kann auch mit einem Versuch wie MM keine Absolute Geschwindigkeit bestimmen) allerdings die Lichtgeschwindigkeit in jedem System gleich sein muß. Das ist die Basis für die spezielle Relativitätstheorie. Einstein hat immer betont, dass der M&M-Versuch für ihn besonders wichtig war. Deshalb wird er auch immer als erstes erklärt, wenn man die Relativitätstheorie lernt.

Gruß
Marco

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Das Michelson-Morley-Experiment misst seit seiner ersten Durchführung 1881 in Versuchsaufbauten mit immer besser werdender Genauigkeit, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht von der Ausbreitungsrichtung des Lichtes abhängt, egal wie schnell man sich bewegt.

Damit bestätigt es eine wichtige Aussage der Relativitätstheorie und widerlegt die Äthertheorie. Denn die Äthertheorie sagt voraus, dass sich die Interferenzstreifen verschieben müssen, während man das Michelson-Interferometer um 90° dreht und dadurch die Richtungen der beiden Interferometerarme miteinander vertauscht. Wie groß dieses Signal laut Äthertheorie sein muss, wird in der "Herleitung des Michelson-Morley-Experimentes" z.B. auf der von dir zitierten Seite berechnet. Trotz sehr genauer Messungen hat man aber immer festgestellt: Die Interferenzstreifen verschieben sich nicht. Innerhalb der Fehlerbalken der Experimente war das Ergebnis immer Null, und man konnte mit zunehmender Genauigkeit der Experimente immer kleinere Fehlerbalken angeben.

Die modernsten Versionen des Michelson-Morley-Experimentes haben mittlerweile eine solche Genauigkeit erreicht, dass die Äthertheorie die Ergebnisse nur noch dann erklären kann, wenn man annimmt, dass die Geschwindigkeit des Experimentiertisches relativ zum Äther maximal rund 20 m/s beträgt. Weil man aber weiß, dass die Erde mit 30 km/s (also mehr als 1000-mal so schnell) um die Sonne herumfliegt und sich mit 377 km/s (also mehr als 10.000-mal so schnell) vom kosmischen Hintergrund entfernt, kann man damit mit großer Sicherheit sagen, dass die Äthertheorie nicht zutrifft.

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Zusammen mit dem Kennedy-Thorndike-Experiment und mit Experimenten zur Dopplerverschiebung stellt das Michelson-Morley-Experiment eine komplette Überprüfung der speziellen Relativitätstheorie dar.

Beim Kennedy-Thorndike-Experiment besteht das Interferometer aus zwei Armen mit sehr stark unterschiedlicher Armlänge, ist sehr langzeitstabil, und es wird nicht auf dem Experimentiertisch gedreht, sondern man wartet einen halben Tag bzw. ein halbes Jahr lang, bis sich die Erde in die andere Richtung bewegt, und vergleicht dann, ob sich das Interferenzmuster am Interferometerausgang verändert hat. Dieses Experiment misst die Abhängigkeit der Lichtfrequenz von der Geschwindigkeit und überprüft dabei, ob sich die Auswirkungen von Längenkontraktion und Zeitdilatation auf die Phase am Interferometerausgang immer gerade gegenseitig ausgleichen, egal wie schnell man sich bewegt.

Die Experimente zur Dopplerverschiebung (zum Beispiel die Messung der Dopplerverschiebung der Übergangsfrequenz in Lithium-Ionen, die mit relativistischer Geschwindigkeit in einem Beschleunigerring umlaufen) überprüfen die Zeitdilatation, sie messen also sehr präzise, wie bewegte Uhren langsamer gehen.

Alle drei Experimente zusammengenommen zeigen, dass die Lichtgeschwindigkeit in jedem Inertialsystem und für jede Ausbreitungsrichtung denselben Wert hat. Und dies ist das Fundament der speziellen Relativitätstheorie.

Komplize · Anmeldungsdatum: 22.10.2006 Beiträge: 9 Wohnort: Köln

was bedeutet, wenn du mit mit einem raumschiff im weltall 100000km/s fliegst und dir kommt ein lichtsstrahl mit c=300000km/s entgegen und du würdest die geschwindigkeit des lichstrahls messen würde diese messung 300000km/s ergeben und nich wie man annehmen könnte 400000km/s