gyoのＳＦ界、マイケルソン・モーレー１
目次へ戻る
gyoのＳＦ界、マイケルソン・モーレー２
gyoのＳＦ界、マイケルソン・モーレー３
マイケルソン・モーレーの実験装置はご存知ですか？この実験により光速不変が確かめら れたといわれています。

でも、可視光の波長のずれが、１波長の長さの１００分の１なのに、 マイケルソン・モーレーの装置で干渉縞の変化が観測できるはずがない。

Ｂの経路を通った可視光の波（正弦波）
  ***     ***
 *   *   *   *   →
*     ***     ***
Ｃの経路を通った可視光の波（正弦波）
 ***     ***
*   *   *   *   *←
     ***     ***

マイケルソン・モーレーの実験が間違いである理由
１　経路の違いで発生する波長のずれは、１波長の長さの１００分の１しかありません。 この微少なずれで干渉波の変化を観測できるはずがない。
２　ましてや、ずれはお互いに反対方向へずれていくから、さらに変化を観測しにくくしている。
３　それに、この干渉縞は、光速で広がっていくので、観測できるはずがない。
４　観測できる縦縞の干渉縞は、半透過鏡で２回内部反射した光と、 内部反射しない透過光による干渉で発生した物です。
この縦縞はマイケルソン・モーレーが考えた干渉縞とは異なります。

マイケルソン・モーレーの実験装置
　　　　−−−全反射鏡B　　　　　　　　→
　　　　↑｜↓　　　　　　　　　　　　 →
　　　　↑｜↓／銀メッキの半透過鏡A　　→
　　　　↑｜／→→｜　　　　　　　　　 →エーテルの流れ
☆→→→→／−−−｜全反射鏡C　　　　　→速度Ｖ＝４万ｋｍ毎時
光源H 　／｜↓←←｜　　　　　　　　　 →
　　　／↓｜↓　　　　　　　　　　　　 →
　　　　↓｜↓　　　　　　　　　　　　 →
　　　―――――BとCから反射された光の干渉縞を観測する場所D

光源Hから可視光線を銀メッキの半透過鏡Aへ光を発射します。
銀メッキの半透過鏡Aで反射された光は全反射鏡Bへ進みます。
銀メッキの半透過鏡Aを透過した光は全反射鏡Cへ進みます
全反射鏡Bで反射した光は銀メッキの半透過鏡Aを透過し干渉縞を観測する場所Dへ進みます
全反射鏡Cで反射した光は銀メッキの半透過鏡Aで反射され干渉縞を観測する場所Dへ進みます
半透過鏡Aと全反射鏡B､Cそれぞれとの角度は45度であり、距離は等距離（１ｍとします）です。

この装置を、１時間で地球を１周するスペースシャトルに乗せます。
このときの速度はＶ＝４万ｋｍ毎時です。 スペースシャトルはこの装置を乗せて右から左へ動いているとします。 この装置を作ったマイケルソンとモーレーは光を伝える媒質（エーテル） が存在すると仮定していました。 このため光はエーテルにより左から右へ速度Ｖ(４万ｋｍ毎時)で押し流されます。
HからAの経路の長さと、AからDの経路は両光線に共通なので、光の干渉には関係しないものとします。

A→Bを光の１波が進む時間＋B→Aを光の１波が進む時間
A→Cを光の１波が進む時間＋C→Aを光の１波が進む時間
この時間の差が可視光線の波長より長ければ干渉縞は変化するはずとマイケルソンとモーレーは考察したはずです。

AからBへ光が進む場合
      --B　　　　　　　Lは装置のAとBの間の距離
      *|　　　　　　　 ct1は光がエーテルに対して進む距離
  ct1* |L　　　　　　　vt1はエーテルに対して装置が移動する距離
    *  |
    A←　　　　　　　　よって　（ct1)2＝L2＋(vt1)2
     vt1

BからAへ光が戻る場合
　　 --B　　　　　　　Lは装置のAとBの間の距離
     |*　　　　　　　 ct1は光がエーテルに対して進む距離
   L | *ct1　　　　  vt1はエーテルに対して装置が移動する距離
     |  *
      ←A　　　　　　よって　（ct1)2＝L2＋(vt1)2
      vt1
従って　A→BとB→Aの間を光の１波が往復するのにかかる時間は
                   _______
　２×t1　＝　２L÷,/c2−v2  秒です

AからCへ光が進む場合
       L  　　　　　Lは装置のAとCの間の距離
　A---------C　　　 ct2は光がエーテルに対して進む距離
   -----→←　　　　vt2はエーテルに対して装置が移動する距離
　　　ct2 |vt2　　　

　　　　　　　　　　よって　L　＝　ct2　＋　vt2

CからAへ光が戻る場合
      ct3     Lは装置のAとCの間の距離
　A←-----C    ct3は光がエーテルに対して進む距離
   ←-----　　　vt3はエーテルに対して装置が移動する距離
 vt3|  L
　　　　　　　　　よって　ct3　＝　L　＋　vt3

従って　A→C→Aの経路を光が往復するのにかかる時間（t2＋t3）は

t2＋t3　＝　２ｃL　÷　（ｃ2　−　ｖ2）

A→C→Aの経路を往復する時間＞A→B→Aの経路を光が往復する時間　となります。
t2＋t3＞2t1　となります。
この時間の差は
　t2＋t3−2t1
　　　　　　　　　　　　　　　＿＿＿
＝２ｃL÷(ｃ2−ｖ2）−　２L÷,/c2−v2
         ______
＝2L(c−,/c2−v2)÷(c2−v2)

この時間差の式に
Ｌ＝１ｍ＝ＡからＢまでの距離＝ＡからＣまでの距離
ｃ＝３０万ｋｍ毎秒＝光速
ｖ＝４万ｋｍ毎時＝地球を１時間で１周する速さ
を代入します。
ただし時間の単位は秒・長さの単位はｍ(メートル)にします。
　(A→C→Aの経路を往復する時間)−(A→B→Aの経路を光が往復する時間)
         ______
＝2L(c−,/c2−v2)÷(c2−v2)
                  ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＝2×1×(3×108−,/(3×108)2−(4×107÷(3.6×103))2)÷((3×108)2−(4×107÷(3.6×103))2)

＝4.57×10-18秒

この時間差で光の波が何ｍずれるかを計算してみると
  ３０万ｋｍ毎秒×４．５７×１０-18秒
＝１．３７×１０-9ｍ　です

可視光線の波長はだいたい
３００×１０-9ｍ　です

地球を１時間で１周する速さでは、
可視光線の波長のせいぜい１００分の１しかずれないのです。
これではマイケルソン・モーレーの実験装置では、光の干渉縞は変化しません。
もしマイケルソン・モーレーの思考が正しければ、
宇宙船が１００倍の速さで移動するか、
または半透過鏡と全反射鏡の間隔を１００倍にしなければ
干渉縞の変化は観測できません。

以上で
１　経路の違いで発生する波長のずれは、１波長の長さの１００分の１しかありません。 この微少なずれで干渉波の変化を観測できるはずがない。
については説明終わり