Hallo!
Ich habe hier eine (Wahl-)Aufgabe aus meiner letzten Physik Klausur, mit der ich gar nichts anzufangen weiss. Um einem eventuellen Versagen meinerseits bei einer analogen Aufgabe im Abitur vorzubeugen, bitte ich um einen Lösungsansatz.
http://quigon.bei.t-online.de/Physik1.jpg
Denkansatz
Hi,
Die Teilstrahlen haben ja unterschiedliche Richtungen im Vergleich zur Erdbewegung. Man würde also unterschiedliche Laufzeiten erwarten.
Steht die Apparatur still, dann löschen die Teilstrahlen sich bei F irgendwie teilweise aus, oder addieren sich. Was letztendlich zutrifft ist unwichtig. Das Entscheidende kommt nämlich, wenn man die Apparatur langsam dreht: Jetzt ändern sich die Wegkomponenten der beiden Teilstrahlen relativ zur Erdbewegung. Man würde jetzt erwarten, dass sich bei F ein Drehwinkelabhängiges Auslöschverhalten zeigt, womit bewiesen wäre, dass die Lichtgeschwindigkeiten der Teilstrahlen sich ändern (Äther).
Der Witz ist aber, dass man nichts dergleichen sieht, die Lichtgeschwindigkeit also konstant in allen Richtungen ist.
Gruss,
Hallöchen
die Teilstrahlen sind elektromagnetische Wellen (Licht/Laser)
Bei diesen Wellen gibt es eine konstruktive und destruktive Interferenz, d.h. die Wellen löschen sich gegenseitig aus oder verstärken sich.
Dadurch das der Strahl aufgesplittet wird (durch den halbdurchlässigen Spiegel in der Mitte) haben wir nun 2 Lichtstrahlen, die Wieder reflektiert und zurück durch den Spiegel gehen. Der Spiegel kann nun mittels der Mikrometerschraube zu einem reflektor näher hin fahren, man hat also eine Wegdifferenz, die die Wellen zurücklegen müssen. Es ensteht also ein Gangunterschied zwischen den beiden wieder zusammengeführten Wellen.
Die Interferenz entsteht. Man sieht also auf dem Schirm dunkle und helle kreise. Das sind die konstruktiven bzw. destruktiven Interferenzen. Man kann jetzt z.B. 100 Ringe zählen (=50 Wellenverschiebungen, da ja auch der doppelte Weg zurück gelegt werden muss) und kann sich die Stellung der Mikrometerschraube notieren. Und schon haben wir die Wellenlänge aus dem Weg und der Anzahl der Interferenzen.
Die berechnung des Brechungsindex von Körpern und Gasen ist aber weit komplizierter. Wenn du noch fragen hast, dann schreib ne Mail, ich schick dir dann was. Hoffe geholfen zu haben.
Gruß
Gley
Der Witz ist aber, dass man nichts dergleichen sieht, die
Lichtgeschwindigkeit also konstant in allen Richtungen ist.
Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit folgt nicht direkt.
Es ist auch denkbar, daß der Äther mit der Erde rotiert.
(vergleichbar mit der Rotation der Atmosphäre)
Und zusätzlich zeigt das Michelson Interferrometer auch ganz gravuierende Nachteile, so daß man die Ätherwinde eh nicht
so genau damit messen kann, denn…
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Durch die Hin- und Herreflexion des in Ätherwindrichtung geleiteten Lichtstrahls heben sich ganz zwangsläufig die Glieder erster Ordnung heraus, so daß nur quadratische Glieder zur Auswertung gelangen. Dies bedeutet, daß bei einem Lichtgeschwindigkeitswert von etwa 300 000 km/sek und einem eventuell vorhandenen Ätherwind einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von etwa 3 km/sek die meßtechnisch erfaßten Glieder zweiter Ordnung nur 10-10 betragen. Dies bedingt eine ziemlich voluminöse Meßapparatur sowie eine mehrfache Hin- und Herreflexion der beiden Lichtstrahlen, um auf diese Weise eine künstliche Vergrößerung der auszuwertenden Lichtwege zu erreichen.Die optische Justierung einer derartigen Meßapparatur muß demzufolge auch mit äußerster Sorgfalt durchgeführt werden, während die zu erwartende Meßgenauigkeit trotzdem sehr zu wünschen übrig läßt.
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Ein weiterer Nachteil eines derartigen Interferometers ergibt sich aufgrund des Umstandes, daß durch die Auswertung von quadratischen Gliedern nur der Maximalbetrag der Geschwindigkeit des hypothetischen Ätherwindes, nicht aber das Vorzeichen der dazugehörigen Ätherwindrichtung bestimmbar ist, weil quadratische Glieder bekanntlich zwei Lösungen ergeben, ohne daß dabei das Vorzeichen zur Festlegung gelangt.
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Schließlich kann wegen der horizontalen Lagerung eines derartigen Interferometers nur die horizontale Komponente der Geschwindigkeit eines eventuell vorhandenen Ätherwindes gemessen werden, was ebenfalls nicht sehr zufriedenstellend erscheint.
Gruß
Tim
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