SZE, Fizika és Kémia Tsz. v 1.0

Hasonló dokumentumok
Az éter (Aetherorether) A Michelson-Morley-kísérlet

Speciális relativitás

A geometriai optika. Fizika május 25. Rezgések és hullámok. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május 25.

A relativitáselmélet története

Speciális relativitás

OPT TIKA. Hullámoptika. Dr. Seres István

a magspin és a mágneses momentum, a kizárási elv (1924) a korrespondencia-elv alkalmazása a diszperziós formulára (1925)

Mi a fata morgana? C10:: légköri tükröződési jelenség leképezési hiba arab terrorszervezet a sarki fény népies elnevezése

Az optika tudományterületei

A Föld mint fizikai laboratórium

Dr. Berta Miklós. Széchenyi István Egyetem. Dr. Berta Miklós: Gravitációs hullámok / 12

Történeti áttekintés

OPTIKA. Geometriai optika. Snellius Descartes-törvény szeptember 19. FIZIKA TÁVOKTATÁS

Hogyan lehet meghatározni az égitestek távolságát?

Hullámoptika II.Két fénysugár interferenciája

OPTIKA. Ma sok mindenre fény derül! /Geometriai optika alapjai/ Dr. Seres István

a levegő-hang~éter-fény analógia továbbfejlesztése Euler: Nova theoria lucis et colorum (1746) a hullámhossz - szín megfeleltetés

A speciális relativitáselmélet alapjai

Tradicionálisan téves számítások a Michelson Morley-kísérlet éterhipotézis szerinti értelmezésében

Hang terjedési sebességének meghatározása állóhullámok vizsgálata Kundt csőben

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Christiaan Huygens ( ) 1695) Horologium (1658)

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

A modern fizika születése

Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai Diákolimpia Szakkör Távcsövek és kozmológia Megoldások

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

A modern fizika születése

Optika fejezet felosztása

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Bevezetés Első eredmények Huygens és Newton A fény hullámelmélete Folytatás. Az optika története. SZE, Fizika és Kémia Tsz. v 1.0

Összeállította: Juhász Tibor 1

Robotika. Relatív helymeghatározás Odometria

Előzmények: matematika Előzmények: fizika Az általános relativitáselmélet Furcsa következmények Tanulságok. SZE, Fizika és Kémia Tsz. v 1.

A fény visszaverődése

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

1. ábra Tükrös visszaverődés 2. ábra Szórt visszaverődés 3. ábra Gombostű kísérlet

Fény, mint elektromágneses hullám, geometriai optika

Rádióhullámok terjedési sebességének direkt mérése

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

Budainé Kántor Éva Reimerné Csábi Zsuzsa Lückl Varga Szidónia

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

HOSSZ FIZIKAI MENNYISÉG

Gyakorló feladatok Fizikai optikából

Optomechatronika I Antal Ákos

Legyen a rések távolsága d, az üveglemez vastagsága w! Az üveglemez behelyezése

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

GEOMETRIAI OPTIKA I.

Mechanikai hullámok. Hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki.

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

A fény útjába kerülő akadályok és rések mérete. Sokkal nagyobb. összemérhető. A fény hullámhoszánál. A fény hullámhoszával

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

a világ rendszere determinizmus: mozgástörvények örvényelmélet tehetetlenség ütközési törvények matematikai leírás

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

A levegő törésmutatójának mérése Michelsoninterferométerrel

Szegedi Péter ( ) 1695) ( ) 1659) fiztort1 1

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Sugárzáson, és infravörös sugárzáson alapuló hőmérséklet mérés.

Kromatikus diszperzió mérése

Fénysebességmérés szaggatott lézersugárral

Háromszögek ismétlés Háromszög egyenlőtlenség(tétel a háromszög oldalairól.) Háromszög szögei (Belső, külső szögek fogalma és összegük) Háromszögek

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

[ ]dx 2 # [ 1 # h( z,t)

Geometriai optika. A fénytan (optika) a fényjelenségekkel és a fény terjedési törvényeivel foglalkozik.

A világtörvény keresése

Modern Fizika Laboratórium Fizika és Matematika BSc 14. Holográfia

Csillagászati észlelés gyakorlat I. 3. óra: Távcsövek és távcsőhibák

Tanmenet Fizika 8. osztály ÉVES ÓRASZÁM: 54 óra 1. félév: 2 óra 2. félév: 1 óra

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

Fizika példák a döntőben

Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok?

A speciális relativitáselmélet alapjai

FEKETE DOBOZ - AVAGY MÉRJÜK MEG A FÉNY SEBESSÉGÉT! BOLYAI FARKAS ELMÉLETI LÍCEUM MAROSVÁSÁRHELY SZERZ K BALOGH TIBOR CSONGOR MOZES FERENC - EMIL

A gravitációs hullámok miért mutathatók ki lézer-interferométerrel?

A gravitáció összetett erőtér

Csillagászati eszközök. Űrkutatás

Speciális mozgásfajták

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

SZE, Fizika és Kémia Tsz. v 1.0

MateFIZIKA: Szélsőértékelvek a fizikában

Newton törvények és a gravitációs kölcsönhatás (Vázlat)

Középkori matematika

Lézer interferometria Michelson interferométerrel

Optika és Relativitáselmélet

- abszolút törésmutató - relatív törésmutató (más közegre vonatkoztatott törésmutató)

XVIII. A FÉNY INTERFERENCIÁJA

A SEBESSÉG. I. kozmikus sebesség (Föld körüli körpályán való keringés sebessége): 7,91 km/s

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Exponenciális és logaritmusos kifejezések, egyenletek

ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Optika 8. (X. 5)

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

Optika gyakorlat 5. Gyakorló feladatok

Helyvektorok, műveletek, vektorok a koordináta-rendszerben

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Átírás:

Fizikatörténet A fénysebesség mérésének története Horváth András SZE, Fizika és Kémia Tsz. v 1.0

Kezdeti próbálkozások Galilei, Descartes: Egyszerű kísérletek lámpákkal adott fényjelzésekkel. Eredmény: A fény túl gyors ahhoz, hogy kimérhető legyen a sebessége. (Ugyanezzel a módszerrel a hang sebesség jól mérhető.) Motiváció: tudományos érdeklődés a fénytörés elméleteinek próbája (Descartes, Fresnel)

Römer mérése Olaf Römer (1644-1710): dán csillagász. Eredeti motiváció: pontosan felmérni a Jupiter-holdak mozgását, hogy segítségükkel óra-kalibrációs táblázatokat lehessen készíteni. Ennek segítségével földrajzi hosszúságot lehet mérni. Meglepő tapasztalat: A Jupiter-holdak mozgásában késés és sietés mutatkozik a Földtől való távolság függvényében. Magyarázat: A fénynek időre van szüksége a terjedéshez. Számolt sebesség-érték: kb. 240 000 km/s. (20%-os hiba.)

Römer mérése Römer eredményeit kétkedve fogadják, csak az aberráció kimérése után veszik igazán hitelesnek. Később mások ugyanezzel a módszerrel, pontosabb mérésekkel 300 000 km/s-os, 3 jegyre pontos értéket mérnek.

Az aberráció James Bradley (1693 1762) 1728 29: a Föld mozgásirányára merőlegesen nézve a csillagok kicsit más irányban látszanak, mint várnánk. Magyarázat: A mozgó Föld viszi magával a távcsövet és azt be kell dönteni mozgásirányban, hogy a fény végigessen rajta: A szög kicsi (20 körüli), de távcsővel kimérhető. Ebből Römerével összhangban levő fénysebesség számolható ki. Ekkor vált elfogadottá a fény véges sebességének ténye és közelítő értéke.

Fizeau forgó tükrös kísérlete Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819 1896) 1849: fénysebesség-mérés forgó fogaskerékkel. félig áteresztő tükör teljesen visszaverő tükör megfigyelő több kilométer fényforrás gyorsan forgó fogaskerék Elv: ha a fény oda-vissza útja alatt a kerék egy fél foknyit elfordul, a megfigyelő által látott fény kialszik. Több változat. Csúcs: 8 km távolság, 5% mérési pontosság.

Foucault forgó tükrös kísérlete Jean Bernard Léon Foucault (1819 1868) (Ő alkotta a Foucault-igát is.) 1850 62: fénysebesség-mérés forgó tükörrel. Elv: ha a fény oda-vissza útja alatt a tükör kicsit elfordul, a mikroszkópban a kép kicsit eltolódik. Több változat. (Többször visszairányított fény, különböző elrendezések.) Kis méret: közvetlen bizonyíték arra, hogy a fény vízben lassabban terjed, mint levegőben. Csúcs: 0,6% mérési pontosság.

Fizeau interferométere Probléma: mihez kell a fény sebességét viszonyítani? Pl. az áramló víz magával ragadja a fényt? Működési elv: a két fényúton menő sugár interferenciája megváltozik, ha ezek mentén változik a fénysebesség. (sebesség-változás hullámhossz-változás fázisváltozás) Eredmény: a v sebességű víz c = v(1 1/n 2 )-nyivel változtatja meg a fénysebességet. (Mi van, ha együtt mozgunk a vízzel?!)

Az éterszél Éter: az a közeg, aminek a hullámaiként a fényre gondoltak a 19.szd.-ban. Ötlet: ha a Föld mozog az éterhez képest, akkor a mozgásirányban és azzal ellentétesen mozgó fény sebessége más lesz! A Nap körüli keringésből kb. 0,0001c sebesség adódik. 4 tizedesjegy pontos méréssel az éterszél kimutatható! (...kellene, hogy legyen...)

A Michelson-Morley kísérlet 1860-as évek, Foucault forgó tükrös kísérlete továbbfejlesztve: közel a 4. tizedesjegyhez. Az abszolút értéket nehezen lehetett pontosítani, ezért a kis változások kimutatására tettek kísérletet: Albert Abraham Michelson (1852 1931) Edward Williams Morley (1838 1923) Első méréssorozat az 1880-as években (több éven keresztül).

A Michelson-interferométer Ötlet: egymásra merőleges irányokban küldünk fényjeleket és ezek sebességében mutatkozó kis eltéréseket interferometriával mutatjuk ki. Ha mozog a berendezés, eltérően változnak a fényjelek terjedési idői.

A Michelson-Morley kísérlet eredménye Az interferencia-képnek változni kellene, ha: elforgatjuk a berendezést 90 -kal várunk pár hónapot, és a Föld más irányban mozog 1887: 8 km/s pontosság, de az éterszél kimutathatatlan! A kísérleteket később tovább pontosították, de nem volt változás! Nagy elméleti problémák: A Föld kitüntetett szerepű? (Mégsem mozog a Föld? :-) ) Milyen az éter dinamikája? Többszörös ellentmondások. Fizeau áramló közeges kísérlete: c = v(1 1/n 2 ) = 0, ha n = 1, azaz az éter nem ragadja magával a fényt. A fény mindenkihez viszonyítva ugyanazzal a sebességgel megy?!

Michelson interferométerei A fenti Michelson-interferométer sok egyéb alkalmazása: a méter hosszának a fény hullámhosszához kötése CD, DVD meghajtók olvasófeje mozgásérzékelők, lehallgatóberendezések precíziós optikai minőségellenőrző berendezések... Michelson csillagászati interferométere Csillagfénnyel végzett interferencia nagy távcsövekkel: csillagok látszó átmérőjének megmérése nagyon közeli kettőscsillagok felbontása Sok mai optikai és rádiótávcsöves technika alapja.

Michelson további fénysebesség-mérései A forgótükrös kísérlet továbbfejlesztésével: 35 km-es távolságon fénysebesség-mérés 4 km/s pontossággal. (Nem változás, hanem pontos érték!) 1,6 km hosszú egyenes csőben 5 tizedesjegy pontosságú mérés vízben és vákuumban. Ezeken sem látszott az éterszél hatása. Precíziós méréstechnika kellett a kísérletekhez: Az alappontok távolságának 6 jegy pontosságú mérése (pár cm hiba, a 35 km-en). Precíz optikai berendezések. Mechanikai problémák. (1,6 km hosszú egyenes cső légszivattyúval és vízfeltöltéssel,...)

Folytatás A fénysebesség-mérések által felvetett problémákat csak a relativitáselmélet tudta megválaszolni. (Ld. a félév végét.) Mások tovább tökéletesítették a méréstechnikát, megismételték csillagfénnyel, stb. Aktuális érték: 2009: a fénysebességben 17 tizedesjegy pontosságig nincs irányfüggés.