JnossyLajos

Relativitselmletsfizikaivalsg

Abelsillusztrcikatvalamintatblasvdbortt

BOHDANBUTENKO(Vars)ksztette

MSODIKKIADS

JnossyLajos,1968

Tartalom

Elsz

KsrletekseredmnyekAfnyterjedse

Ahangsebessg

Afnysebessg

Rmermegfigyelse

AfnysebessgmeghatrozsaaFldplyamozgsbl

Aberrcisparallaxis

Afnysebessglaboratriumimrse

Fizeauksrlete

Akritikussebessg

Rowlandksrlete

AKohlrauschWeberksrlet

Azelektromossmgnesesjelensgekelmlete

Afnyhordozjnakkrdse

ADoppler-effektus

AfnyDoppler-effektusnakmegfigyelse

Azterfogalma

Azterrelkapcsolatostvesnzetek

Aztersazabszoltnyugalom

KsrletekaFldterbenvalmozgsnakkimutatsra

Akutyanylproblma

ASagnac-ksrlet

AFldforgsasajttengelyekrl

AMichelsonMorleyksrlet.AfnysebessgaFldhzviszonytva

AMichelson-ksrletrszletei

Ahosszmrsrl

AMichelson-flemdszerfolytatsa

AMichelsonMorleyksrletnegatveredmnynekmagyarzata

A kifejezsrl

ALorentzFitzgeraldkontrakci

ALorentzFitzgeraldhipotzisselszembenfelhozottrvek

Filozfiairvelsek

ATroutonNobleksrlet

Anegatveredmnyksrletsorozatokrtkelsnekproblmja

Aperpetuummobile

Ablcsekkve

ALorentz-elvsnhnykvetkezmnyeALorentz-elv.

ltalnosmegjegyzsekaLorentz-elvrl

Lorentz-kontrakci

rklelassulsa

ALorentz-kontrakcisazrajrsnaklelassulsakztti

sszefggs

AmerlegesDoppler-effektus

A-mezonbomlsa

Vitaazralelassulsrl

Arelativisztikustmegvltozs

Tmegsenergia

Atmegdefektus,samiebblkvetkezik

Atomenergia

Azatomenergiasatmegenergia-ekvivalenciasszefggse

AtomenergiasEinsteinkplete

Fzisenergia

Afzisreakcirszletei

Ahidrognbomba

Azantianyag

Apozitvelektron

Azelektronpozitronpr

Antirszecskk

Avaldiksrleteksgondolatksrletek

Arelativitselmletbrli

Anmetfizikairnyzata

Ktgondolatksrlet

Gondolatksrletrudakrvidlsvelkapcsolatban

Gondolatksrletmozgrval

Aparadoxonokelemzse

Hosszmrsradarral

Tovbbigondolatksrletek

Mgegyszeratvolsgmrsrl

Transzlcismozgs

Idmrs

Helyesshelytelenmrszmok

Amenetrendproblma

Ard-sazraparadoxonmegoldsa

Aparadoxonokszereprl

Mgegyszerazraparadoxonrl

Azikerparadoxon

ralelassulsvaldirutazsnl

Egyrgilegenda

Isaaksmunkatrsainakksrlete

Megjegyzsekazidlelassulsrlsatrsszehzds-rl

Sebessgeksszeadsitrvnye

Aszoksossebessgsszeads

AzEinstein-flesebessgsszeads

AFizeau-fleksrlet

Afnysebessgminthatrsebessg

Afnysebessgfizikaiszerepe

Kritikussebessgalevegbensazterben

Megfontolsokac-nlnagyobbsebessggelmozganyagrl

Amozgfnyfoltsebessge

AgravitciGravitcisjelensgek..............

AzEtvs-ksrlet

Ahromrelativisztikuseffektus

Grbetrsid

Mgegyszerafnyterjedsrl

Fnyterjedssgravitci

Gondolatksrletekavilgrrelkapcsolatban

Hromksrletaflkben

AzEinstein-flefeltevs

Agravitciseffektusokksrletimegfigyelse

FnyelhajlsaNapkzelben

Agravitcisvrseltolds

AMerkur-bolygmozgsa

Egymegjegyzsagondolatksrletekhez

SherlockHolmessWatsonszelepeagondolatksrletekben

Anem-euklidszigeometrirl

Mgegygondolatksrletanem-euklidszitrrl

Arelativitselmletfizikaisfilozfiaitartalmrl

Fggelk

Elsz

Elmeslte,hogypphromszemlyvanazistensgben,dehamindenjlmegy,mgisegyszemlyvoltakppenolyanmisztriumez,mitnemrthetcsakajmbor,akimegszkttazszbrtnblsbklyjbl.

(Heine:Hitvita,fordtotta:ErsiIstvn)

Arelativitselmlettelfiatalkorombanismerkedtemmeg.Aztaszintesznetnlkltrekedtemarra,hogyeztazelmletetkzrthetenmegismertessemsmegrtessemembertrsaimmal,fizikusokkal,nemfizikusokkalegyarnt.

Einsteinnpszerenmegrtknyvblismertemmegelszrazelmletet.Eztaknyvecskt,amelymagyarfordtsbaniskzkzenforog(GondolatKiad,1963),melegenajnlomolvasimfigyelmbe,annakellenre,hogyjmagameknyvelolvassatanagyonhosszutattettemmeg,sszmoskijelentsvel,megllaptsvalmamrnemtudokegyetrteni.Hogymirt,erremgvisszatrek.

Arelativitselmlet,megalkotsaidejnvalsgosvilgszenzcivolt.Ezelggmeglep,hiszen

szokatlandolog,hogyfinomsbonyolultlaboratriumimrsekeredmnyehirtelenakzrdekldskzppontjbakerljn.Arelativitselmletazonbannemcsakrisifeltnstokozott,hanemigennagyvittis,amelybenanapilapokisrsztvettek.EvitvalkapcsolatbanklnbenMaxLaue,anemrgelhunyttudsakinekarelativitselmlettudomnyoselfogadtatsatekintetbenigennagyrdemeivannakaztrja,hogyaleghangosabbvitzkramindktoldalonazvoltajellemz,hogydes-kevesetrtettekazelmlethez.Launakemondsaamaivitkegyesrsztvevireisrvnyes.

Aszcsatklecsillapultaksarelativitselmletetelknyveltk,mintazemberirtelemegyiklegnagyobbalkotst.Avitaazonbanaztasemszntmegegszen,sgyltszik,azutbbiidbenjraersenfoglalkoztatjaakzvlemnyt.

Azokaennek,hogyarelativitselmletszerintatrsazidfogalmtrevzialkellvenni,sennekkvetkeztbenszaktanunkkellezenmindennaposfogalmakmegszokottrtelmezsvel.Azelmletaztlltja,hogyazidrlstrrlalkotottnaivfogalmainknemfelelnekmegavalsgnak,sezeketjtudomnyoselkpzelsekkelkellhelyettesteni.Ezekazjelkpzelsekelspillanatbanelfogadhatatlanoknaktnnek,decsakazrt,mertszokatlanok,aztszoksoshangoztatni,hogyhamajdazjfogalmakatismegszoktuk,akkorezeketistermszetesnekfogjuktartani.

Meggyzdsemszerintarelativitselmletppenazzalkeltkzrdekldst,hogyargi,mindennapigondolkodsmddalvalszaktsrahvfel,mondvn,hogyavalsgegszenms.Ezatndrmeseaz,amiannyirafeltzelteakedlyeket.Klnsennagyhatssalvoltazemberekreazakrlmny,hogyamegszokottalvalszaktsrasemklt,semvalamelyromantikusfilozfusszltottfel,hanemtermszettuds,akineklltsaszerintpontoslaboratriumimrsekbizonytjk,hogyfogalmainkhelytelenek,hogyavilgegszenms,mintamilyennekltszik,shogymibelevagyunkszortvaamindennapigondolkodsbklyiba.

Akiettlaknyvtlilyenfajtaizgalmassromantikusgondolatokatvr,azcsaldnifog.Arelativitselmlettelkapcsolatosanszerintnkafizikaimrsekkelmegllaptottjelensgekrlazelmletnekezazigazifizikaitrgyalekellvlasztaniafilozfiaikonstrukcit,tehtppenazt,amianagyfeltnstokozta.

Igyekeznifogunkmegmutatni,hogyafizikaitnyekvilgosanmegrthetkaszoksosgondolkodsmdszereivel,snincsszksgarra,hogyameskvilgbakirnduljunk,haigyeksznkajelensgeketafizikaivalsgalapjnmegrteni.Akiennekellenreinkbbarravgyik,hogyarelativitselmletfantasztikussrthetetlenvonatkozsairlolvasson,annakfigyelmbeajnlomLandausRumerknyvt,aNehzkrdsek-et.AzebbenmegnyilatkozfelfogssltalbanarelativitselmletrlfolyeszmecsereHeineHitvitacmverstjuttatjaesznkbe,amelyblktszakasztfentidztnk.

Haddtrjekvisszaelsprblkozsaimra,hogymegmagyarzzamarelativitselmletet.Akkoribannagybszkesggeltltttel,hogymagamvtudtamtenniazelmletalapgondolatait,sigyekeztem,hogyegondolatokatklnbzkrkbentovbbadjam.Legnagyobbmeglepetsemresokanbevallottk,hogynemrtikrvelsemet.Klnsenjlemlkszemegybeszlgetsreegyikbartommal,akinekelakartammagyarzni:mirtgondolomazt,hogyatrgrbe.rveimnemtetteknagyhatstr,stbb-kevsbegyenesenmegmondta,tnemrdekli,hogymikppenterjedafny,mertattl,hogygrbnterjed,mgnemleszgrbeatr.Bartomnemvoltfizikus,ennekellenreazokatagondolatokatfejezteki,amelyektbbmintharmincvvvdsaiutnbennemis

megrleldtek.

Argiidkbenazonbanmegvoltamarrlgyzdve,hogyarelativitselmletfogalmimeghatrozsaihelyesek,scsakaznelgtelenkpessgeimenmlik,hanemsikerlmindenalkalommalmegrtetnemazokat.

Aharmincasvekvgefelamanchesteriegyetemenvekenkeresztladtameltbbekkzttarelativitselmletetis.Nagyonigyekeztemgyeladni,hogyazvalbanrthetlegyen.Sikerltisvrlvrejobbanmeggyznmhallgatimatarelativitselmletfogalmimeghatrozsainakhelyessgrl.Ekzbenazonbannnnmagambanktelyektmadtak,sppenamatrekvsemnyomn,hogyadolgokategyszerensrthetenfejezzemkiezekaktelyekmegersdtek.gytrtnt,hogymirevgltkletesenmeggyzentudtamahivataloselmleteteladni,addigraszmomravilgossvlt,hogyadolgokmgsincsenekrendben.

1950tahazatrtemutnsokatfoglalkoztamarelativitselmlettel,smostmrektelyekentlkidolgozottelkpzelseimvannakarrl,hogyarelativitselmletltalsszefogotttnyeketsjelensgeketmikppenlehetafilozfiailagelfogadhatatlanfelfogsokatmellzveegyszerensrthetenfelpteni.

Maazameggyzdsem,hogyatisztatnyekblkiindulvasaszoksosfogalmimeghatrozsoksegtsgvelvilgoskpetalkothatunkazegszkomplexusrl,anlkl,hogyaszzadelejnolyannagyizgalmatkivltfogalmakhozfolyamodnnk.Azelmletnekebbenamegfogalmazsbankevesebbaromantika,deafizikaitartalomjobban,vilgosabbantkrzdikbenne.Ezazjfelfogsklnbenppenfogalmiegyszersgemiattsokkalalkalmasabbanpszerstsre,mintaszoksos:ezrtisksrlemmegebbenafelfogsbanatrgyalst.

Minteknyvnekacmeiskifejeziarelativitselmletelemzsnlafizikaivalsgblkvnokkiindulni,sigyekszemazokatatrvnyszersgeketelemezni,amelyekatnyekmgttrejlenek.Perszeahhoz,hogyelmletetptsnkarendelkezsrellksrletitnyekbl,hosszutatkellmegtennnk.Atnyekrtelmezsblbizonyosabsztrakcikigjutunk,sazgynyertabsztrakcikblkvetkeztetseketvonhatunkle,amelyeketviszontksrletilegellenriznilehet.Haegyilyenksrletiellenrzsltalazabsztrakcikavalsgnakmegfelelnekbizonyultak,akkortovbbmehetnk,mlyebbrehatolhatunk,sgylassan,lpsrllpsrealegelvontabbslegrejtettebbtrvnyeketismegtallhatjuk.Ezazazt,amelyetatudomnyavalsgbanmindigkvetett,akkoris,haidnkntmsvoltaltszat.

Arelativitselmletetsokszorgyadjkel,minthalehetsgesvolnatisztnlogikaielgondolsokalapjnmegllaptani,hogymilyenformtkellatermszettrvnyeinekltenik,sezekutnmrmsodrangsbizonyosmrtkigszintefeleslegesfeladatnaktnikannakamegvizsglsa,hogyelogikailagmegllaptotttrvnyekvaljbanmegfelelnek-eajelensgeknek?Ezutbbifelfogsperszetkletesenhelytelen,samennyibenmgiseredmnyrevezet,csakazrtvan,mertatrvnyszersgeketvaljbanmgsemtisztalogikval,hanematapasztalatitnyekblvezettkle.

Haarelativitselmlettrgyalsnlszembelltjukaszoksostrgyalsimdotamimdszereinkkel,akkoresznkbejutAndersenszellemesmesjeakirlyjruhjrl.Amesbencsalkjnnekakirlyhozsfelajnljkneki,hogybussjutalomellenbencsodlatosjruhtsznekrszre,deennekazjruhnakazasajtostulajdonsgalesz,hogyabutaembereknemltjk.Azlltlagosruhaelkszl,sminthogyazudvarbanmindenkihallottmrannakrejtett

tulajdonsgrl,amikorakirlyazjltzkbenvaljbanmeztelenlmegjelenikazorszgnagyoksudvaridmkeltt,azoknemgyzikdicsrniaruhaszpsgthiszensenkisemakarbutnakltszani.Ezmindaddigtart,amgaznnepifelvonulsonegykisgyermeknaivanfelnemkilt:Hiszenakirlyonnincsisruha!Ebbenapillanatbanavarzsmegtriksmindenkiszbekap.

Emesesokszoreszembejutott,miutnarelativitselmletrleladsokattartottam.Detbbesetbeneladsutnahallgatsgisemltetteemest.Azthiszem,ahasonlatnemvletlen:haegyszermegmutatjuk,hogyarelativitselmletbensszefogotttnyeketegyszerensrthetensszelehetfoglalni,akkormrrthetetlennvlik,hogymirtkellettkomplikltsrthetetlenfogalmakhozragaszkodni.sezadolognemfordthatmeg!MiutnazAndersenmesbenakisfileleplezteakirlymeztelensgt,semmimdonsemlehetjramegmagyarzni,hogyakisfitvedettsakirlynakmgisvanruhja.

KevesenvitatjkarelativitselmletfelfogsasazAndersenmesekzttiprhuzamossgot.Azonbanelterjedtegyolyanfelfogsis,hogyabonyolultskomplikltmegfogalmazsazigazitudomny,azatudomnybanaszp,snemhelyesadolgokatkisfimdraegyszerentlalnisezzelazigazitudomnyossgotlerombolni.Azilyenrvekegyhumorosbcsiszlsmondstjuttatnakesznkbe:Warumeinfach,wennesauchkompliziertgeht?mirtegyszeren,halehetbonyolultanis?

Flrertsekelkerlsevgetthangslyoznikvnom,hogyknyvemetnemvitairatnaksznom.Azon,hogyfelfogsomhelyes-evagyhelytelen,azismeretterjesztsszintjnnemlehetvitatkozni.Szakkrkrszreelkpzelseimetjnhnycikkbenkzltemmr,srasztalombancsaknemkszenvanegymonogrfiakzirata,amelybenegszrszletesentrgyalomelgondolsaimat,hogyatudomnyosfrumokelbocsssamket.Addigtehtfejtegetseimhelyessgrlvagyhelytelensgrltudomnyosalapossggalvlemnytalkotninemlehet.Ezrtaztkremazolvastl,ellegezzennekemannyibizalmat,hogyelhiszi:amitebbenaktetbenmondok,aznemegszenalaptalan.npedigcserbeigyekszemmegrtetniazolvasimmalarelativitselmletetgy,ahogyaztnrtelmezem.

rmmreszolgl,hogyMihlyfiamnakittksznetetmondhatokaknyvelksztsbennyjtottnagysegtsgrt.TovbbksznetetmondokLngIstvnbartomnak,akiazbrknagyrszttervezte.

KsznetetkvnokmondaniGyulaiZoltnakadmikusnakaknyvlektorlsrtsasokrtkesmegjegyzsrt,amelyeknagymrtkbenszolgltkaknyvclkitzst.

Ksrletekseredmnyek

Afnyterjedse

Ebbenaknyvbensokatfogunkafnyterjedsnekkrdsvelfoglalkozni.Hogyafnyterjedsisebessgvelkapcsolatosproblmkatjobbanmegrtsk,foglalkozzunkelszregymsikjelensggel,ahangterjedsvel.

Ahangsebessg

Egyszeregydombtetejrlfigyeltemegytvolivastllomst.Azllomsonszerelvnyllott.

Lttam,amintamozdonymkdnikezd:gzcsapkibelle,akmnyblfehrfstgomolyog,saszerelvnymegindul.Nhnypillanatbatelt,amgazutnazindtspszt,majdamozgsbajvmozdonyfttyjeltmeghallottam.(1.bra.)Nyilvnvalvolt,hogylttamagzt,amelyafttysztelidzte,lttammegindulniamozdonyt,deazindtssalkapcsolatoszajokcsakksbbrtekelhozzm.(2.bra.)Halettvolnastopperrm,megmrhettemvolnapontosanahangterjedsisebessgt.Mintegy2km-estvolsgblfigyeltemazllomst,sgyminthogyahangmsodpercenkntkb.300mterthaladakpsahangkztthatmsodperceltrsmutatkozhatott,amimrnagyonisszrevehet.

Atvolbanltszik,hogyavonatmegindul,deazindulsizajokmgnemhallhatk.

2.braAhangterjedsisebessge

Nhnymsodperccelavonatindulsautnmrhallatszikazindulszaja.

Egymsikismertjelensg,hogyzivataridejnamennydrgsksvekvetiavillmlst,sakettkzttiidklnbsgsegtsgvelmegllapthatazivatarkzppontjnakhozzvetlegestvolsga.

Nhnyvtagyakranhalljuklkhajtsosreplgpekdbrgzgstamagasbl.Kzismertdolog,hogyhaagpetltniakarjuk,akkornemszabadahangirnybatekintennk,hanemarajzonfeltntetettirnybankellkeresnnkareplgpet.(3.bra.)Replbemutatalkalmvalrdekesmegfigyelniazalacsonyanszlllkhajtsosgpeket:ezekltszlagtkletesenzajtalanulkzlekednek,scsakamikormrelhaladtak,halljukmotorjaikflrepesztsivtstahangcsakakkorrelhozznk,amikormagukagpekmrmesszejrnak.Ahangtehtvgessebessggelhalad,sezatnyknnyenmegfigyelhet.

Afnysebessg

MrGalileoGalilei(15641642)-aklasszikusfizikaegyikmegalaptjafelvetetteaztagondolatot,hogyahanghozhasonlanafnyis,brigennagy,devgessebessggelterjed.

3.braAhangterjedsisebessge.Alkhajtsosreplgpelhaladamegfigyellelett,azajazonbanmsirnyblhallatszik,mintamelybenagpltszik.

Dialogusdesystematemundicmknyvben(1641)javasoltisegymdszertennekkimutatsra.Ezakvetkez:ktegymshozkzelllemberkosralattegy-egylmpstrejt.Azelsfelemeliakosarat,smihelytamsodikmegltjaalmpafnyt,isugyangycselekszik.gyazelsaztltja,hogymiutnkosartalmprlleemelte,amsiklmpafnyecsaknemazonnalszintnfelvillan.Azrtcsaknem,mertazagysazizmokmkdseidtveszignybe,tehtbrmilyengyesisamsik,lmpstcsakbizonyoskssselkpesfelfedni.

Megfelelgyakorlsutn,amikoramveletmrjlmegy,aktmegfigyelszemlyegymstlnagytvolsgrahelyezkedikel.Mostazakrds,hogyvajonafentifolyamatanagytvolsgmiattezttallassabbanfog-evgbemenni?Hatudniillikafnyfutsiidejet,akkorazoda-visszafutsiid2t,sgyazelsmegfigyelamsodiklmpafelvillanst2t-velnagyobbkssselkellhogymegfigyelje,mintakkor,amikoraktmegfigyelkzelvoltegymshoz.(4.bra.)

Valszn,hogyGalileielisvgezteeztaksrletet,deeredmnytelenl.Mamrtudjuk:aksrletnemissikerlhetett,hiszenafnynekolyannagyasebessge,hogynhnykilomtertvolsgotsokkalrvidebbidalattteszmeg,semhogyezilyenprimitvmdszerrelmegmrhetvolna.

Galileiazonbannemijedtmegasikerteleneredmnytl,kitartottlltsamellett,hogyafnysebessgevges.

4.bra

Afnysebessgnekmrse

AGalileiltaljavasolteljrs:azegyikhegytetnt0idpillanatbanegymegfigyelfelgyjtegylmpt.Avillanstegyszembenfekvhegycscsnegymsikmegfigyelkicsitksbb,t1pillanatbanltjameg.Ekkoramsodikmegfigyelsajtlmpjtfelvillantja,melyfelvillanstazelsmegfigyelt2pillanatbanvesziszre.Afnysebessgetelvilegat0-tlt2-igelteltidtartam,valamintakthegycscskzttiltvolsgblmeglehetllaptani.Azegyszersgkedvrtzseblmpvalillusztrljukagondolatksrletet.

Mikntezalegnagyobbtudsokkalismegtrtnik,tvesrvekkelakartaazltalahelyesensejtetttnytaltmasztani:arrahivatkozott,hogyavillmisszemmellthatanvgessebessggelcikziktazgbolton.Galileiazthitte,avillmnemms,mintegyfnysugr,amelynekhaladstmesszirlltjuk.Avalsgbanavillmelektromoskisls,amelyalevegbenterjed,samikoravillmcsapstmesszirlmegfigyeljk,ekislsifolyamatterjedstszleljk

snemafnyt,amelyennlsokkalgyorsabb.Deehhezmgaztishozzkelltennnk,hogyegyfnysugaratcsakakkorltunk,haazaszemnkbeesik,tehtegytlnkmesszeelhaladfnysugaratnemlthatunk.

Rmermegfigyelse

OlafRmer(16441710)dncsillagsztalltelszr1676-banegyolyanjelensget,amelyaztbizonytotta,hogyafnyterjedsisebessgevges,sajelensgblsikerltisnekiafnysebessgrtktkzeltlegmeghatrozni.

AJupiterbolygkrl12holdkering,azokkzttngyviszonylagnagyobbmret.EnagyobbholdakatGalileifedeztefel,kistvcsvelbrkimegfigyelhetiket.Nagyonszpltvnytnyjtanak,shatbbegymsutniestnfigyeljkmegket,azttalljuk,hogyhelyzetkaJupiterhezkpestvltozik.Aholdakkeringsiidejeugyanisnhnynap.

Rmerezeknekaholdaknakamozgstvizsglta,sekzbenvletlenfolytnigenrdekesjelensgrebukkant.AJupitertsholdjaittvcssegtsgvelaFldrlmegfigyelhetjk.Amegfigyelspillanatbanazonbanaholdaktnylegesenmrnemazokonahelyekenvannak,aholatvcsbenltszanak,hiszenmialattafnyaholdakrlhozznkeljutott,ezekmrtovbbhaladtakJupiterkrliplyjukon.HaaJupiter-holdakategyrisigiramutatinaktekintjk,aztmondhatjuk,hogyazrnakatvcsbenmegjelenkpeksikavaldirhozkpest.

5.braFnysebessg-mrsaJupiter-holdaksegtsgvel.AJupiter,holdjaivalegytt,aFldrlmegfigyelveegyrisigirnakfoghatfel.AFldplyamozgsafolytnegyszerkzeledik,egyszertvolodikezengirtl,sennekmegfelelenaFldrlmegfigyelvegyltszik,hogyazrajrsaingadozik.Azingadozsblmeglehetllaptaniaztazidt,amelyalattafnyaFldplyjnaktmrjnthalad,sebblafnysebessgrtktmeglehethatrozni.Aszemlletessgkedvrtazarnyokatavalsgosarnyoktlerseneltrenrajzoltuk.

Akssannlnagyobb,minltvolabbvanaFldaJupitertl.Egyolyanperidusbanteht,amikoraFldplyamozgsafolytnaJupitertltvolodik,azgiramegfigyeltkpnekakssenvekszik,tehtazszleltmutatkvalamivellassabbanmozognak,mintazigazimutatk.Egymsikperidusban,amikoraFldaJupiterhezkzeledik,altszlagosmutatkgyorsabbanhaladnak,mintazigaziak.AFldholtvolodikaJupitertl,holkzeledikhozz,sgyatvcsbenmegfigyeltgiraholksik,holsiet.AFldplyjnakismeretbenazrajrsnakingadozsblafnysebessgrtkemegllapthat.(5.bra.)Rmerhelyesenrtelmezteajelensget,snhnymegfigyelsalapjnarraakvetkeztetsrejutott,hogyafnykb.200000kilomter/msodpercsebessggelterjed.

Afnyterjedsisebessgevaljban300000kilomter/msodperc.HabraRmerltalmegllaptottrtkmintegy30%-kaleltravalsgosrtktlazatny,hogyegyltalnsikerltmegfigyelsekblmegllaptania,hogyafnyvgessebessggelterjedigenjelentseredmnyvolt.

AfnysebessgmeghatrozsaaFldplyamozgsbl

Hagpkocsivalutazunksesikazes,gyltjuk,minthaazescseppeknemfgglegesen,hanemferdnhullannak.(6.bra.)Amikoregyszeregykirndulsonfelhvtamerreafigyelmet,atrsasgegyiktagjahitetlenkedett.Ferdnesiklltotta.Ekkorszltamagpkocsivezetnek,hogylljonmeg.Mihelytagpkocsimegllt,ahitetlenkedutaslegnagyobbcsodlkozsraavzcseppekfgglegesenestek,kzelbenstvolban,egyarnt.

Mikpbefolysolhattaagpkocsimozgsaakzelistvolivzcseppekplyjt?Nyilvnvalansehogyansem.Dehagpkocsiblfigyeljkavzcseppekesst,akkorahelyzetmrms:plyjukatnkntelenlagpkocsihozviszonytjuk.Mialattaltmeznbellavzcseppesik,akocsielmozdul,tehtavzcsepp,amelyakocsiegyApontjakzelbenindultel,nemakzvetlenlalattalevBpontbafogmegrkezni,hanemegyemgttlevB1pontba.(7.bra.)

6.braAzaberrcisjelensg.Szlcsendbenazescseppekfgglegesirnybanesnekle.Amozgkocsiblazonbangytnik,minthaazescseppekferdnhtrafelmozognnak.Azaut

sebessgblsazescseppekltszlagoselhajlsblazescseppeksebessgtkilehetszmtani.

7.bra.MialattacseppazApontblleesikaBpontba,akocsiaB1Btvolsgotteszimeg.Akocsiblmegfigyelvegytnik,minthaacseppA-blB1-felmozogna,tehtminthaferdnesne.

Akocsiblnzvegyltszik,minthaavzcseppazApontblaB1pontbahaladtvolna,tehtferdnmozogna.

Haismerjkagpkocsisebessgt,akkorebblamegfigyelsblknnyenkitudjukszmtaniavzcseppeksebessgt.Nyilvnval,hogyazABtvolsggyviszonylikaBB1tvolsghoz,mintazescseppeksebessgeakocsihaladsisebessghez.Leolvassuktehtakocsisebessgmrjt,sennekazadatnakasegtsgvelkiszmthatjukavzcseppeksebessgt.

HasonlmdszertalkalmazottJamesBradleyangolcsillagsz(16931762),devzcseppekhelyettegytvolicsillagrlaFldrerkezfnysugrtjtvizsglta.

AfnyltszlagosirnytbefolysoljaaFldmozgsa,ppengy,mintahogyavzcseppekltszlagosplyjtbefolysoltaagpkocsimozgsa.Afnyejelensgtegybkntaberrcinaknevezzk.MinthogyaFldetparancsranemlehetmeglltani,nemtudjuksszehasonltaniavalsgosirnytaltszlagosirnnyal,mintahogyanezagpkocsiesetbentrtnt.AFldazonbanaNapkrliplyamozgsasornfolyamatosanvltoztatjamozgsiirnyt.Egyflvalattsebessgnekirnyappenmegfordul.MinthogyazaberrcisjelensgetaFldsebessgeokozza,azaberrciseltrsaFldsebessgnekirnytkveti,silyenmdonvalamelycsillagazgboltonegyolyanltszlagosplynmozog,amelybizonyosrtelembentkrziaFldplyjt.

gyrthet,hogyhaegycsillagotegszventfigyelnk,gytalljuk,hogyazonnanrkezfnyirnyavltozik,azazgyltjuk,minthaacsillagazgboltonegykisellipszisalakplynmozogna.Valjbannemacsillagmozog,ltszlagosplyjacsupnaFldvaldiplyjnaklekpezse.AzellipszistmrjblmeghatrozhatjukaFldsafnysebessgnekarnyt.AFldplyasebessge30kilomter/msodperc,afnysebessge300000kilomter/msodperc,tehtaktsebessggyviszonyulegymshozmint1:10000-hez.Ennekmegfelelenazirnyvltozsisigenkicsi,mintaztamegfigyelsekismutatjk:kb.1,7szgmsodperc.

Aberrcisparallaxis

Flrertsekelkerlsevgettmegjegyezzk,hogyacsillagokfentlertaberrcismozgstaFldsebessgeokozza,seztajelensgetcsakanagyontvolicsillagokmutatjktisztn.

8.braParallaxis.AmikoraFldegyflvalattplyamozgsafolytn300millikilomterrelelmozdul,akkoraFldnazeredetilegaSiriusrairnytotttvcsvet0,3"-celkellelforgatni,hogyaplyamsikvgnatvcsszintnaSiriusfelmutasson.Ezta0,3"szgetaSiriusparallaxisnaknevezzk.

Haegyviszonylagkzelicsillagotvizsglunk,mintpldulaSiriust,akkorannakltszlagosirnyaazaberrcisjelensgenkvlazrtisvltozik,mertaFldplyamozgsakvetkeztbenaminzpontunkvltozik.(8.bra).Eztazutbbijelensgetparallaktikusirnyvltozsnaknevezzk,sezazeffektusnyilvnvalanannlkisebb,minltvolabbvanacsillag.ASiriusnlaparallaktikuseltoldskb.0,3szgmsodperc.

Afnysebessglaboratriumimrse

Fizeauksrlete

Afnysebessgnekpontosmeghatrozsalaboratriumikrlmnyekkztttrtnt.AzelssikereslaboratriumimrstFizeau-nak(18191896)ksznhetjk.FizeauksrletnekelvebennerejlettmraGalilei-fleksrletalapjaiban,deaksrletetjobbtechnikaieszkzkkelhajtottavgre.

Kisfnyforrssalmegvilgtottegyforgfogaskereket,gyhogyafogaskerkafnyforrsfnytaforgsnakmegfelelritmusszerintfolyamatosanmegszaggatta.Aszaggatottfnysugarathosszabbtmegtteleutntkrrelvisszaverette,majdmegfelellencskkelafogaskerknekarraapontjrafkuszlta,amelyenazeredetifnysugrkeresztlhaladt.(9.bra.)Haafogaskerknemforog,akkorktesetlehetsges.Haazeredetifnysugraktfogkzttinylsraesik,akkorugyanodatrisvissza,sanylsonkeresztlavisszatrsugaratfigyelhetjkmeg.Amsodikeset,hogyazeredetifnysugrnemnylsra,hanemfograesik.Ebbenazesetbenafogeltakarjaafnytsnincsvisszatr

sugr.

9.bra.Fizeauksrlete.AzFfnyforrstegylencseazFKfogaskerkperemrekpezile.Haakpppenktfogkzesik,akkorafnytovbbhalad.AzL2lencseaszttartnyalbotprhuzamostjasanyalbota8633mtvolsgbanfellltottTtkrvisszaveri.Avisszatrnyalbjraafogaskerkperemreesiksaszerint,hogyazoda-visszafutsiidalattafogaskerkmennyitfordultel,vagythaladakerken,vagymegakad.Hamegmrjkazokatafordulatszmokat,amelynlavisszatrfnynyalbafogaskerkperemntjn,sazFKTFKoda-visszafutsiidt,ebblafnyterjedsisebessgnekrtktmegtudjukllaptani.

Haazonbanafogaskereketforgsbahozzuk,akkorahelyzetbonyoldik.Tegykfel,hogyafogaskerksatkrkzttitvolsgl,akkorafny2lutatteszmeg,mielttvisszarkezikafogaskerkhez,hatehtafnysebessgc,akkorasugr

idmlvarkezikvissza.EkzbenafogaskerkelmozdultshaTidmlvappenegyflfognyiforgstvgez,akkoravisszatrfnysugaratafogaskerkeltakarjasmisemmitsemltunk.Haviszontafogaskereketktszerilyensebesenforgatjuk,akkoravisszatrfnysugrmrakvetkeznylsraesiksafnyforrstkrkpeismtlthatvvlik.

Hatehtafogaskereketnvekvsebessggelforgatjuk,akkorafnyforrstkrkpeholeltnik,holjralthatsezajelensgfolytonosanismtldik.

Fizeau720fogfogaskerekethasznltksrlethez,afogaskerksatkrkzttitvolsg8633mtervolt.Azttallta,hogyvalahnyszorkrlbell23,7fordulat/sec-malnvelteafordulatszmot,jrasjramegjelentafnyforrskpe.Ebblkiszmthatvolt,hogy

c=300000km/mp.

Joggalkrdezhetnvalaki,hogymikppenlthatjukafnyforrskpt,haafejnketafnyforrssafogaskerkkztesszk,sgyeltakarjukmagtafnyforrst.Aproblmaegyflig-tereszttkrreloldhatmeg.Ezavisszatrfnysugaratmerlegeseneltrti,sgyaztoldalirnyblknyelmesen,megfigyelhetjk.(10.bra.)

FizeauksrletimdszertFoucaultsmsoktovbbfejlesztettk.Foucaultafogaskerkhelyettegygyorsanforgtkrtalkalmazott,amelytlltvolsgbanegymsiktkrthelyezettel.Afnysebessgmeghatrozshozmegmrteaztaszget,amellyelaforgtkrelfordult,mialattafnysugrakttkrkzttoda-visszafutott.(11.bra.)

Alegjabbmrsek,szerintafnysebessgrtke

c=(299792,50+0,10)km/mp.

10.bra.Aflig-tereszttkrszerepeaFizeau-ksrletben.Avisszatrnyalb,amikoraflig-teresztFTtkrreesik,rszbenazMmegfigyelfelverdikvissza,sgyoldalrlismeglehetllaptani,hogyvajonafnyforrskpelthat-e?

11.bra.Foucaultksrlete.AzNtfnynyalbegyfTforgtkrreesik.Aforgtkrrlrkeznyalbotegyltvolsgbanfellltotttkrvisszaveri.Akttkrkzttioda-visszafutsidejealattazfTtkrelfordulsgyavisszavertnyalbegyN2irnybanhalad.AzN1sN2nyalbokszgblsazfTtkrfordulatszmblafnysebessgmegllapthat.

Ltjukteht,hogyaztatvolsgot,amelyetafny1mpalattmegtesz,kb.100mterpontossggalsikerltmeghatrozni.Eznagyonpontoseredmny,hafigyelembevesszk,hogyafnyegymsodpercalatthtszerkerlnmegaFldet.

Minthogyafnyilyengyorsanhalad,rthet,hogymirtnemsikerltGalileinekafnysebessgtmghozzvetlegesensemmegllaptani.

Akritikussebessg

Azelektromossmgnesesjelensgeknltallkozunkegysebessggel,amelynekszmrtkemegegyezikafnysebessggel.Eztasebessgetkritikussebessgneknevezzk.Akvetkezkbenrvidenismertetjkazokatajelensgeket,amelyekakritikussebessgfogalmhozelvezettek.

1.Elektromostltsekegymsraerhatstgyakorolnak.Coulomb(17361806)llaptottameg,

hogye1se2nagysgelektromostltsekkzttfellpertakvetkezkifejezsadjameg:

aholratltsekkzttitvolsg.(12.bra.)

12.braAzelektromosCoulomb-trvny.Ktegynemelektromostltstasztjaegymst.

2.Egymgnesezettrdgyviselkedik,minthaaktvgnellenkezeljelmgnesestltsthordozna.

Eztgyiskifejezhetjk,hogyamgnesrdvgnmgnesesplusokhelyezkednekel.AmgnesesplusokkzttierhatsraszintnaCoulombltalfelfedezett,azelzhzhasonltrvnyrvnyes.Ktszembenllmgnesesrdesetn,haaszemkztiplusokerssgem1sm2,akkorazerhatskzttk:

aholraplusokkzttitvolsg.(13.bra).

13.braMgnesesCoulomb-trvny.Ktegynemmgnesesplustasztjaegymst.Azbrnfelrajzoltelhelyezsbenlevkthosszmgnesesrdkzttihatsnagyrsztazegymshozkzelelhelyezettm1,sm2plusokegymsravalhatsaadjameg.

Felmerlazakrds,hogyvajonazelektromostltsmgnesesplusragyakorol-eerhatst?Atapasztalataztmutatja,hogynyugvtltssnyugvmgnesesplusnemhategymsra.(14.bra.)Erhatscsakakkorlpfelkzttk,haatltssaplusegymshozkpestmozog.

14.bra.Mgnesesselektromostlts.Nyugvmgnesesplussnyugvelektromostltskztterhatsnemlpfel

Anlkl,hogyapontoskplettmegadnnk,megjegyezzk,hogyegyvsebessggelmozgetltsegynyugvmgnesesplusraolyannagysgerhatstgyakorol,minthaatltshelynmgnesesplusvolna,amelynekpluserssgeegyrszte-vel,msrsztv-velarnyos.Makroszkopikustestekkelelrhetsebessgekesetngytalljuk,hogyazeelektromostltstegyolyanmgnesesplussallehethelyettesteni,amelynekmerssgesokkalkisebb,minte.Klnbzsebessgtltsekhatsnakismeretbenkitudjukszmtaniaztav=c'sebessget,amelynlazeelektromostltsakkoraerhatstgyakorolnaanyugvmgnesre,mintegyazonosm=ertkmgnesesplus.Azgykapottc'sebessgakritikussebessg,sksrletilegmrtszmrtkepontosanegyezikafnysebessggel.

Rowlandksrlete

Rowland(18481901)mutattaki,hogyegymozgelektromostltsvalbanerhatstgyakorolnyugvmgnesre.Egyszigetellapotelektromosanfeltlttt,majdalapottengelyekrlforgatnikezdte.(15.bra.)Mihelytalapforgsbajtt,akzelbenelhelyezettmgnestkitrt.

15.bra.Rowlandksrlete.Egyelektromosanfeltltttforgkorongegymgnestreerhatstgyakorolseltrtiabblazhnybl,amelybepusztnaFldmgnesessgnekhatsaalattbellna.

Amgneseshatstellenslyoznilehet,mgpediggy,hogyegydrtotvezetnkkrlalapperemn,sadrtbaramotbocstunk.Megfelelramerssgpontosankiegyenltiaforglapmgneseshatst,sazehhezszksgesramarnyosalapforgsisebessgvel.Ezaksrletszemlletesenmutatja,hogyamozgtltsekvalbanmgneseshatstfejtenekki,tovbbaztis,hogyadrtonkeresztlfolyrammgneseshatstmozgtltsekhatsvalmagyarzhatjuk.

AKohlrauschWeberksrlet

ARowland-fleksrletesetbenamozgtltscsakigengyengehatstgyakorolamgnestre,ezaksrlettehtnemalkalmasakritikussebessgpontosmeghatrozsra.

AkritikussebessgetF.KohlrauschsWilhelmEduardWeber(1804-1891)mrtkmegnagypontossggal,sezrtakritikussebessgetKohlrauschWeberllandnakisszoktknevezni.

Aksrletktrszblllt.Elszrmegmrtkaztazert,amellyelegyadottelektromostltsegymsiktltsrehat.Utnaazadotttltstmozgsbahoztksaztazerhatstmrtkmeg,amelyetamozgtltsegykzelimgnesregyakorol.Ekthatssszehasonltsblakritikussebessgetmeglehetetthatrozni.

Aksrletelsrsztakvetkezmdonhajtottkvgre.

Ktegymssalszembenll,prhuzamosfmlemezkondenztortalkot.Haakondenztortfeltltjk,gyhogyalemezeken+e,illetveetltslegyen,akkorCoulombtrvnyblkvetkezik,hogyaktlemezkztthater

aholSalemezekterlete.

Ezenernagysgtgymrtkmeg,hogyazegyiklemeztegymrlegserpenyjrefggesztettkfelsmegllaptottk,hogyamrlegmsik,oldalramilyenslytkellelhelyezniamrlegkiegyenslyozshoz.

16.braAThomson-flemrleg.Amrlegegyikoldalraflvanfggesztveegykondenztorfelslemeze.Megkellllaptani,hogymekkorasllyallehetakondenztorlemezeikzttivonzstkiegyenslyozni,haakondenztortfeltltjk.

EzamrlegaThomson-flemrleg.(16.bra.)

Aksrletmsikrszbenafeltltttkondenztortegydrtonkeresztlkistttk.Akislsifolyamatalattazegyikkondenztorlemezenelhelyezettetltsnagysebessggelhaladadrtonkeresztlsegykzelimgnesrelksszerenerhatstgyakorol.Minthogyegyetlenilyenlkspontosmrseigennehz,ahhozamdszerhezfolyamodtak,hogyegyrezghangvillasegtsgvelakondenztortgyorstembensokszoregymsutnfeltltttkskistttk.(17.bra.)

17.bra.KohlrauschsWeberksrlete.AKkondenztorfelslemezreegyHhangvillavanrgztve.AhangvillaegyikkarjnakrezgsefolytnabelsE1saklsE2rintvelfelvltvatallkozik,sgyfeltltiakondenztortaBelembl,majdaTtekercsenkeresztlkistiakondenztort.AkislseksorozataazMmgnesreertgyakorol.sszehasonltvaeztazertatltttkondenztorlemezeikzttierhatssal,figyelembevveahangvillarezgsszmt,akritikussebessgc'szmrtkemeghatrozhat.

gyalksekolygyorstembenkvetikegymst,hogyamgnesregyakorolthatsukfolytonosnyomskntsszegezdik.Mostmrcsakaztazertkellettmegmrni,amelyszksgesvoltanyomskiegyenltsre.

Azelektromossmgnesesjelensgekelmlete

Azelektromossmgnesesjelensgekltalnosmatematikaielmletteldeinekeredmnyeiretmaszkodva,klnsenFaradayeredmnyeitfelhasznlvaMaxwell(18311879)dolgoztaki.Azelmletakvetkezjelensgcsoportokatfoglaljamagba.

1.Nyugvelektromostltsekkzttierhats

Azzalazerhatssal,amelyetaCoulomb-trvnyrle,mrtallkoztunk.AjelensgelemzshezMaxwelljfogalmatvezetettbe.Akrds,amelyrevlasztkeresett,gyszl:milyenmdonkpesegytltsegytletvollevmsiktltsrehatni?

Maxwellszerintatltseketegyltalukltrehozottelektromosmezveszikrl.Azelektromosmezbehelyezetttltsreamezerhatstgyakorol.gytehtatvolitltsekkztthatertazelektromosmezkzvetti.Bizonyosrtelembenegyadotttltsmezjtatltsanyagifolytatsakntfoghatjukfel.(18.bra.)

2.Nyugvmgnesekkzttierhats

Amgnesekkzttierhatsthasonlmdonrtelmezhetjk:amgnestmgnesesmezveszikrl,sezaz,amimsmgnesekrehat.Amgnesessazelektromosmezazonbanklnbzikegymstl,hiszenmgnesesmeznemhatelektromostltsre,sazelektromosmezsemhatmgnesre.

18.braAzelektromosmez.Azextltstelektromosmezveszikrl;ezamezegykzelie.,tltsreerhatstgyakorol.

3.Mozgtltseksmgnesekkzttierhats

ARowland-ksrletaztiskimutatjatbbekkztt,hogymozgelektromostltsmgnesreerhatstgyakorol.Eztgyrtelmezzk,hogyamozgelektromostltselektromosmezmellettmgnesesmezvelisrendelkezik,sennekrvnhatamgnesre.Ugyangyamozgmgneselektromosmeztishozltre,sgyhatelektromostltsekre.Afentiekblaziskvetkezik,hogyegydrtbanfolyramismg

nesesmezthozltre,hiszenazrammozgtltsekblll.AzramokltalltrehozottmgnesesmeztaBiotSavart-trvnyrjale.Ennekszemlletestartalmtazalbbimdonfogalmazhatjukmeg.

Egyzrtramkrmgnesesmezjemegegyezikegyolyanformjegyenletesenmgnesezettlemezmgnesesmezjvel,amelyppenkitltiazramkrltalhatroltfelletet.Amgnesesmeziserhatstfejtkiaztltrehozramkrre.Ezazerazonosazzalazervel,amellyelamgnesesmezazramkrthelyettestmgnesezettlemezrehat.

EbblahasonlsgblAmpere(17751836)mgnesesszerkezetekrevonatkozanaztakvetkeztetstvontale,hogymgnesekatomjairamkrkettartalmaznaksezekhozzkltreamgneseshatst.BrazAmpre-fleelkpzelshasznos,amgnesesjelensgeknekcsakegyrsztmagyarzzameg.

Amozgtltseksmgnesekmgneses,illetveelektromoshatsatechnikailagnagyonjlhasznosthat.Ezthasznljukfelazelektromosgpeknl,ezenalapulpldulavillanymotor.

4.Azelektromgnesesindukci

Minthogymozgmgnesesplusokelektromostltsekreerhatstgyakorolnak,haegydrtkzelbenmgneseketmozgatunk,vrhat,hogyafellperhatskvetkeztbenatltshordoz

elektronokelmozdulnak,gyelektromosramjnltre.Eztajelensgetindukcinaknevezzk,sltalbanigaz,hogyegyvltozmgnesesmezbenelhelyezettdrtbanramokkeletkeznek.

Azindukcisjelensgeknekigenfontostechnikaialkalmazsaivannak,tbbekkzttezenalapulazramfejlesztgenertorokmkdseis:tekercseketforgatunkersmgnesesmezben,sazazokbankeletkezramotelvezetjk.Agyakorlatiletbensrnalkalmazotttranszformtorokmkdseisazindukcistrvnyenalapul.

AzeddigtrgyaltngyjelensgMaxwellelttisismeretesvolt,azrdemeaz,hogysikerltejelensgektrvnyszersgeinekmatematikaiformjtmegtallnia.ErreirnyulmunkjakzbenazonbanMaxwellmatematikaiellentmondsbatkztt,sannakfeloldstkeresverjtt,hogyellentmondsmenteselmletcsakakkoraddik,haegytovbbijelensgltezstttelezifel.Ezajelensgvalbanltezik,sakvetkezfejezetbentrgyaljuk.

5.Azelektromgnesessugrzs

Maxwellfedeztefel,hogyegygyorsultltssajtsgosmezthozltre,amelynektulajdonsgaimintalbbltnifogjukklnbznekazeddigtrgyaltmezktl.

Egynyugvtltsmstltsekregyakorolterhatsaatvolsgngyzetvelfordtottarnyban,tehtgyorsancskken.Hapldulkttltsegymstlvaltvolsgtatzszeresrenveljk,akkorkztkazerhatsszzasfaktorralcskken.Hasonlmdoncskkenamgnesekvagyramokerhatsaatvolsgnvelsvel.Agyorsultltsekltalltrehozottmezezzelszembenolyanelektromossmgnesesrszekblll,amelyekerssgenematvolsgngyzetvel,hanemcsakatvolsggalfordtottarnybancskken.Hatehtagyorsultltstlvaltvolsgunkatatzszeresrenveljk,akkoramezerhatsanemszzas,hanemcsupntzesfaktorralleszkisebb.

Eztagyorsulsltalltrehozottmeztsugrzsimezneknevezzk.Agyorsultltsakzvetlenkrnyezetbenhozzaltreasugrzsimezt,amelyazutnkritikussebessggelterjedsztatrben.Hatehtegytltstgyorstunk,akkoragyorsulsiperidusalattatltssugrzsimeztbocstki,sezamez300000kilomter/msodpercsebessggelterjed.

Maxwellennekazelektromgnesessugrzsimeznekaltretisztnelmletimeggondolsokalapjnkvetkeztetett.Ezekameggondolsokarramutattak,hogyemezknekaterjedsisebessgeakritikussebessg,amelynekrtkttisztnmgnesesselektromosmrsekblmeglehetllaptani.Minthogyakritikussebessgamrsieredmnyekszerintpontosanmegegyezikafnyismertterjedsisebessgvel,Maxwellebblarraazrdekeskvetkeztetsrejutott,hogyafnyelektromgnesesmezkblll,amelyekazelektromgnesesmezsajtsgostrvnyeiszerintkritikussebessggelterjednek.Maxwellelmletneknagysikerevolt,kiderltugyanis,hogyafnyjnhnytulajdonsgtazelektromgneseshullmelmletalapjnmeglehetmagyarzni.

AMaxwell-elmlettelszembenfelmerltkezdetiktelyekvglegesenmegszntek,miutnHeinrichHertz-neksikerltgyorsanvltakozramsegtsgvelelektromgneseshullmokat,pontosabbanrdihullmokatellltani.Hertzhullmaikzzelfoghatanbizonyitottk,hogyaMaxwell-egyenletekhelyesenrjkleazelektromgnesesmeztrvnyszersgeit.

AMaxwellltalmegfogalmazotttrvnyekszerintegyantennbanltrehozottvltakozramlltjaelardihullmokat,shasonlmdon,egyesatomokbanrezgtltsekhozzkltrealthat

fnyt.Atommagokbanpedigrezgtltsekhozzkltrea-sugrzst.

Afnyhordozjnakkrdse

Amintlttuk,aMaxwell-fleelmletarraazeredmnyrejut,hogyafnyazelmletltalmegllaptottcsebessggelterjed.Nemlehetelkerlniaztakrdst,hogyvajonmihezkpestterjedezzelasebessggelafny?

Haegyvonatrlaztmondjuk,hogy60km/rasebessggelhalad,akkorasebessgetnyilvnavastitltshezviszonytjuk.Hasonlmdon,haaFldrlkijelentjk,hogy30kilomter/msodpercsebessggelhalad,akkoreztgyrtjk,hogyaNaprendszerkzppontjhozkpestmozogilyensebessggel.NaprendszernkaNappalegyttaTejtrendszerrsztalkotja.Acsillagszokarraakvetkeztetsrejutottak,hogyazegszTejtrendszerforog.Eztaforgstakkorszleljk,haaTejtrendszertatvolicsillagokhozviszonytjuk.EbbenaforgsbanamiNaprendszernkisrsztvesz,mghozzazegybkntelggbizonytalanbecslsekszerintkb.300km/mpsebessggelmozogaTejtrendszerkzppontjhozkpest.

Trjnkvisszaafnyterjedsnekkrdshez.Felttelezhetnnk,hogyhaegyfnyforrs,pl.egyatomfnytbocstki,akkorafnyakibocstatomhozkpestcsebessggelfogterjedni.Eztazelkpzelstballisztikuselmletnekneveztkel,minthogyeszerintafnygyterjed,minthaazatomnmaghozkpestcsebessggelkilttevolna,hasonlan,mintamikorazgykilegylvedket.Azutbbiesetbenakilvsfolytnkeletkezettsebessgetazgymozgshozlehetviszonytani.Haazgyakilvspillanatbanmozgsbanvolt,akkormozgsisebessgtalvedktveszi.Atzrekeztnagyonjltudjk,salvedkekplyaszmtsnlfigyelembeveszikazgynakaforgFldtlkapottsebessgt.

Afnyeballisztikuselmlete,brmilyentetszetsis,nemfelelmegavalsgnak.EgyrsztaMaxwell-fleelmletblkvetkezik,hogyafnyterjedsisebessgefggetlenaforrsmozgsllapottl,shaegyszerakibocstottfnyelszakadtaforrstl,akkorcsebessggelhaladtovbb,fggetlenlattl,hogymozgsbanvanaforrs,vagysem.MsrsztaMaxwell-elmletekvetkeztetstsikerltksrletilegisbizonytani,gytehtmindazelmlet,mindaksrletkizrjaaztalehetsget,hogyafnysebessgtaforrssebessghezviszonytsuk.

ADoppler-effektus

Nohaafnyterjedsisebessgefggetlenaforrsmozgsllapottl,mgisvanegyfnnyelkapcsolatoskzismertjelensg,aDoppler-effektus,amelynekkeletkezsvelafnyforrsmozgsllapotasze

repetjtszik.Ennekaltszlagosellentmondsnakamegrtsesokszornehzsgeketokoz.

ADoppler-effektustelszrnemafnnyel,hanemahanggalkapcsolatbanszleltk.Ahang,akrcsakafny,llandsebessggelterjed,denemmerlhetfelktsgazirnt,hogyahang,amelyalevegbenterjed,aleveghzkpestteszmegkb.300mtertmsodpercenknt.Hafjaszl,akkoralevegmozog,sahangamozgleveghzkpesthalad300mter/msodpercsebessggel.

Mostpedigvegynkegyhangforrst,pldulegytrombitt,amelytisztahangotbocstki.

19.braAhangterjedse.Haegyhangforrs,pldultrombita,llandrezgsszmhangotbocstki,akkorahullmhegyekegymstlegyenltvolsgbanfognakhangsebessggeltovbbhaladni.

Magaahangtudjukalevegrezgse;magassgtamsodpercenkntirezgsekszmaadjameg.Hapldulatrombitaalevegbenmsodpercenknt300rezgsthozltre,akkorminthogyarezgsekV=300m/mpsebessggelterjednektovbbazegyrezgsfolyamneltelhromszzadmsodpercalattahang1mterthalad,tehtarezgscsompontjai1mterestrkzzelhaladnakegymsutn.(19.bra.)

Ahangugyanfolyamatosankeletkezik,dehogyakvetkezketknnyebbentudjukelkpzelni,vegykgy,minthaahangforrsperiodikusanimpulzusokatbocstanaki,sezekazimpulzusokazadottesetbenegymstl1mtertvolsgban300mter/mpsebessggeltvolodnakahangforrstl.

Vizsgljunktehtegyhangforrst,amelyegyApontbannyugszik,safentlertmdonperiodikusanTidkzkbenjeleketadle.Ezekajelekegyltvolsgbanlevmegfigyelhzjutnak,sminthogyajelekegyformasebessggelhaladnak,nyilvnval,hogyugyanakkoraidkzkbenrkeznekmegegymsutn,mintamilyennelkibocstsuktrtnt.Tehthaahangforrsblajelek

0,T,2T,3T,...stb.(1)

idpontokbanindulnakki,akkorezekajelek

a,a+T,a+2T,a+3T,...stb.(2)

idpontokbanrkeznekmeg,ahola=l/Vazazid,amelyalattahangazApontblaBmegfigyelsipontigr.Teht,amintmremltettk,ajelekaBpontbaugyanolyantembenrkeznekmeg,mintamilyentembenakibocstsuktrtnt,sgyamegfigyelpontosanolyanmagassghangothall,mintamilyentaforrskibocstott.

Vegykazonbanaztazesetet,amikorahangforrsamegfigyelfelvsebessggelmozog.EbbenazesetbenazegyesjelekmegintTidkzkbenindulnakegymsutnahangforrsbl,azonbanazelsjelnekhosszabbutatkellmegtenni,mintamsodikjelnek,amgaBpontotelri,hiszenaktjelkibocstsakzttiidkzbenahangforrsmozgsakvetkeztbenaBpontbanlevmegfigyelhzkzeledett,gyazelssamsodikjelmegrkezsekzttT-nlrvidcbbT'idfogcsakeltelni.Hasonlkppenaharmadikjelnekrvidebbutatkellmegtennie,mintamsodikjelnek,sezekmegrkezsekzttjraTidfogeltelni,tehtaB-bemegrkezjelekmost

idpontokbanfognakmegrkezni.(20.bra.)AjelektehtgyorsabbtembenrkeznekegymsutnaBpontba,mintahogyahangforrskibocstottaket.gyamegfigyelanyugvforrshangjnlmagasabbhangotfoghallani.Egykisszmtsmutatja,hogy

adjamegazidkzkrvidlst,aholvahangforrssebessgesVahangsebessg.Azonban,haazidkzknekareciproktvesszkamelyetahangfrekvencijnakneveznk,akkoraztkapjuk,hogy

20.bra.ADoppler-effektus.AzAhangforrsegyhullmfelletetbocstki,amelytideltelteutnegyVtsugargmbfellettriel.AkvetkezTidvelksbbkibocstotthullmfelletkzppontjamrnemazApont,hanemazA1pont,amelyetaforrsTidalattrtel.Atidpontbanamsodikhullmfellet,amelycsaktTideighaladt,egyV(tT)sugargmbtrel,sennekamsodikgmbnekakzppontjaA1.Mintazbrnlthat,ahullmfelletekazonrszei,amelyekBirnybanhaladnak,sszezsfoldnakviszontazok,amelyekCirnybanhaladnak,ritkulnak.

teht

Ltjukteht,hogyahangimpulzusokaBpontbagyorsabbtembenrkeznek,mintamilyenakibocststeme,vagyisaBpontbarkezmsodpercenkntirezgsekszmavalamivelnagyobb,mintazeredetimsodpercenkntirezgsszm.Ezpedigaztje

lenti,hogyaBpontbanmegfigyelthangmagasabblesz,mintazeredeti,kibocstotthang.Hasonlmdon,haahangforrstvolodikamegfigyeltl,azttapasztaljuk,hogyamegfigyelhzrkezimpulzusokkzttiidtartamokhosszabbak,mintakibocstsnl,vagyisazszleltrezgsszmkisebb,mintazeredeti,gyamegfigyelaCpontbanazeltvolodhangforrshangjtmlyebbnekfogjahallani,mintamilyenazeredetihang.

EzajelensgahangDoppler-effektusa,amelyetelszrvonatonelhelyezettdudvalmutattakki.

Megfigyeltk,hogyadudahangjahirtelenmegvltozottabbanapillanatban,amikoravonatamegfigyelmellettelhaladt.Eztegybkntmindenkitapasztalhatja,amikorersendudltzoltautrobogelmellette.

Flrertsekelkerlsevgettmegjegyezzk,hogyaBpontbarkezhangimpulzusokkln-klnVhangsebessggelhaladnak,fggetlenlattl,hogyaforrsmilyensebessggelmozog.Ahangmagassgacsakazrtvltozik,mertazegymstkvetimpulzusokafentkifejtettokokmiattsszesrsdnek,haahangforrskzeledik,sritkulnak,hatvolodik.Azimpulzusoksrsgeazonbanfggetlenazegyesimpulzusoksebessgtl:azimpulzusoksebessgemindenesetbenVmarad.

EzutnafnyDoppler-effektustmrknnyenmegrthetjk.Vegynkegyrezgatomot.Azatomotegyhangforrshozhasonlankpzelhetjkel,dehanghelyettazatomfnytbocstki.Afnyahanghozhasonlanszintnperiodikusjelensg,sgyrhatjukle,hogyhullmfelletek(csompontok)Tidintervallumokbanhagyjkelazatomotscsebessggelhaladnakmindenirnyban.

Ahanggalkapcsolatbanismertetettmeggondolsokatszszerintmegismtelhetjk.HaegymozgfnyforrsTidkzkbenbocstjakiazegymsutnkvetkezhullmfelleteket,akkorezek

intervallumokbanfognakamegfigyelhzrkezni,silyenmdonafnyforrsmozgsabefolysoljaahullmfelletekrkezsiperidust,amitgyvesznkszre,hogyafnysznemegvltozik.Azegyeshullmfelletekhaladsisebessgtppgy,mintahangesetbenaforrsmozgsisebessgenembefolysolja.

AfnyDoppler-effektusnakmegfigyelse

Dopplerazltalaelreltotteffektussegtsgvelprbltaacsillagoksznbenmutatkozeltrseketmagyarzni.gyvlte,hogyacsillagokklnbzszneonnanszrmazik,hogyezekrszbentvolodnak,rszbenkzelednekfelnk,savltozfrekvenciknakmegfelelenmssmssznbenjelennekmegelttnk.Acsillagokszneinekemagyarzatamamrtudjuktves,azonbanDopplernekafnysznvltozsravonatkozelmletehelyessnagyjelentsg.

21.braSzinuszhullm.

ADoppler-effektusmegfigyelsnekelfelttele,hogyegyszn,azazmonokromatikusfnythasznljunk.Monokromatikusafnyakkor,harezgseiegyformk,pontosabbanszinuszalakak.(21.bra.)

AfnyDoppler-effektustamltszzadvgn(1895)GalitzinsBelopolskifigyeltkmeg.

Ksrletkbentechnikailagnehznekbizonyultvolnaegyszoksosfnyforrstolyansebessggelmozgatni,hogyamozgsltalltrejttDoppler-effektusszmottevlegyen.Hogyeztanehzsgetkikerljk,gyjrtakel,hogyafnyforrsnakegyknnyenmozgathattkrrelellltotttkrkptfigyeltkmeg,atkrtgyorsmozgsbahoztk,samozgtkrkpenltrejvDoppler-effektustszleltk.Ennekazeljrsnaknemcsakazazelnyevolt,hogyegykistkrtknnyebbenlehetgyorsanmozgatni,mintazegszfnyforrst,hanemazis,hogyatkrltalellltotttkrkpltszlagosanktszerolyangyorsanmozog,mintatkrmaga.

HogyatkrkpfnyepontosanolyanDopplereltoldstszenved,minthogyhaegyigazimozgfor

rsvolna,aztakvetkezmdonlehetszemlltetni.

AzFfnyforrsblbizonyospillanatbanegyfnyimpulzuselindul,azatkrreesik,visszaverdiksezutnaBmegfigyelfelhalad.HamostTidutnakvetkezimpulzusindulelafnyforrsbl,akkorennekafnyimpulzusnakrvidebbutatkellmegtenniatkrig,hiszenatkraktimpulzuskzttiidtartamalattkzeledettafnyforrshoz.Tovbbatkrltalvisszavertmsodikfnyimpulzusnakisrvidebbutatkellmegtenniamegfigyelig,mintazelsfnyimpulzusnakkellett,hiszenaktimpulzuskzttatkrnemcsakafnyforrshoz,hanemamegfigyelhziskzeledett.

Ilyenmdonltjuk,hogyamegfigyeltelrfnyimpulzusokritmusagyorsabbmintakibocstsritmusa.Ezegszenhasonlmdontrtnik,mintahangesetben,azonbanminthogyatkrkzeledikafnyforrshozsegyidejlegamegfigyelhzisakteffektussszeaddik,segy2v-nekmegfelelDoppler-effektusjnltre.(22.bra.)

HasonlksrletetaszzadelejnStarksmsokmozgtkrnlklisvgeztek.Fnyforrskntcssugarakathasznltaksazltalukkibocstottfnytfigyeltkmeg.(Acssugarakelektromosmezltalnagysebessgrefelgyorstottatomokblllnak.)Starksmsokmegfigyeltk,hogyamozgatomokltalkibocstottfnyfrekvencijaeltrahasonl,denyugalombanlevatomokltalkibocstottfnyfrekvencijtl.ADoppler-flekpletittispontosanbeigazoldott.

MamraDoppler-kplethelyessgeolyanmrtkbenigazolt,hogyatomokvagymsfnyforrsoksebessgnekmrsreppenaDoppler-flefrekvencia-eltoldsthasznljuk.

22.bra.AzF-forrsblkiinduljelekamozgTtkrnverdnekvissza.AzelsjelatkrtaThelyzetbenriajelgyhaladtovbb,minthaeredetilegazF'tkrkpbleredtvolna.Amsodik

jelatkrtmregykzelebbiT1helyzetbenri,sezgyterjedtovbb,minthaazF"tkrkpblindultvolnael.AzF'sF"kzttitvolsgktszerannyi,mintaTsT1kzttitvolsgargztettFforrskpektszerakkorasebessggelmozog,mintatkr.

Azterfogalma

Emltettkmr,hogyafnyterjedsisebessge,c,nemfggaforrssebessgtl,ahhoztehtnemviszonythat,denemadtunkmgvlasztarraakrdsre,hogymihezkpestterjedafny300000km/mpsebessggel?

Minthogyafnyazrestrbenaholsemmifleszoksosanyaghatsanemirnythatjamozgstcsebessggelhalad,vlemnynkszerinteztatnytcsakisgyrtelmezhetjk,hogyafnynekahanghozhasonlanvanegysajtoshordozja,sehhezkpestmozogcsebessggel.Minthogyafnyelektromgnesesjelensg,hordozjtegyttalazsszeselektromgnesesjelensgekhordozjnakkelltekintennk.EztavlemnytMaxwellisosztotta,safny,valamintazelektromgnesesjelensgekhordozjtelnevezteternek.Tekintve,hogyazelnevezsltalbannemlnyeges,knyvnkbenkitartunkatrtnelmilegmrnagyonrgenhasznltnvmellett.

Szakmaikrkbensokszorhallani,hogyezazelnevezsnemnagyonszerencss,hiszenazterfogalmvalkapcsolatosanszmoshelytelenelmletszletett,sgyjvolnaeztatudomnyosanersenlejratottnevetmsikkalfelcserlni.Valakiaztajnlotta,hogynevezzkaztertkocsony"-nak.Vlemnynkszerinteznemvolnaszerencssmegolds,minthogyakocsonyapuha,sbennearezgseklassanstorzulvahaladnak.Azterinkbbolyan,mintegyrendkvlkemnyanyaghamranyagihasonlatotakarunkalkalmazni,amelybenarezgsekrendkvlgyorsanhaladnaksmegtartjkalakjukat.

Amodernfizikbansokszesikavkuumrlskezdikfelruhznialegklnbzbbtulajdonsgokkal.Minthogyazonbanavkuumkifejezsppenaszoksosanyagotnemtartalmazteretkvnjalerni,nemtartjukhelyesnek,haaztmondjuk,hogyavkuumklnfleanyagitulajdonsgokkalrendelkezik.Haviszontmeggyzdnkarrl,hogymintamodernfizikaeredmnyeimutatjkazresnekvlttrtnylegesenanyagitulajdonsgokkalbr,akkorbekellvallanunk,hogyezatrmgsemres.Akorbbanresnektartotttrtartalmtterneknevezhetjk.

Azterrelkapcsolatostvesnzetek

Akvetkezkbenrvidenismertetjkazokatatvesnzeteket,amelyekannakidejnazterfogalmtelkdstettk.

MaxwellidejbenezallmagaMaxwellsemvoltkivtelaztertolyananyagnakkpzeltk,mintakvagyazacl,vagymsszilrdtest.Ezamechanikuselkpzelsnemhelyes,sazebblszrmaznehzsgekcsupnltszatnehzsgek.Minthogyazonbanezekazelkpzelsektrtnelmilegnagyszerepetjtszottak,nemleszflslegesmegvizsglniket.

Ahanghullmoklongitudinlisak,vagyisarezgsekaterjedsirnybantrtnnek.Vannakolyanrezgsekis,amelyekszilrdtestekenhatolnakt.Aszilrdtestekbenterjedelasztikushullmokrszbenlongitudinlisak,rszbentranszverzlisak,tehtarezgsifolyamatbanrsztvevrszecskkmindahullmterjedsiirnyban,mindarramerlegesenrezegnek.(23.bra.)

Afnytisztntranszverzlishullmokblll,tehtafnythordozterrezgseiaterjedsiirnyramerlegesek.

23.braHullmformk.

Longitudinlishullmokesetbenakzegrezgseiahullmterjedsnekirnyban(a)eset)transzverzlishullmokesetbenpedigaterjedsirnyramerlegesentrtnnek(b)eset).Keverthullmokesetbenakzegrezgseirszbenaterjedsiirnyban,rszbenarramerlegesentrtnnek(c)eset).Szilrdtestekbencsakaza)sc)esetfordulel.

Afnyterjedsimdjatehtklnbzikaszilrdtestekbenhaladelasztikushullmoktl,amelyeknekmindigvanlongitudinlissszetevjeis.Azelektromgnesessazelasztikushullmoknakezazeltrsajtossganehzsgetokoz,haazelektromgneseshullmokatvalamifleszoksosanyagelasztikushullmaikntprbljukfelfogni.

Eztehtazelsproblma,decsakltszlagos.Ktsgtelentny,hogypldulegykristlybantisztn

transzverzlishullmoknemalakulhatnakki.Ezakristlyszerkezetblkvetkezik,ugyanisakristlyatomokblll,azegyesatomokkzttsajtsgosklcsnhatsrvnyesl,shaegyatomkimozdulegyenslyihelyzetbl,akkorazelmozdultatomakrnyezetrehatsaszomszdosatomokatmindlongitudinlis,mindtranszverzlisirnybankimozdtja.Ezekakimozdtottatomokazutntovbbiszomszdokatmozdtanakki,ilymdonterjedazelasztikushullm.

Azterrlsemmiesetresemszabadaztkpzelnnk,hogyatomokblll,mintegydarabkvagyacl.Azternyilvnvalanfolytonoskzeg,amelyneksajtsgostulajdonsgaitppenaMaxwell-fleegyenletektkrzik.Nincsentehtsemmiokaztvrni,hogyazterbenkialakulhullmokhasonltulajdonsgaklegyenek,mintpldulazok,amelyekegyatomokblfelptettkristlybonyolultrcsszerkezetbenterjednek.

Azterrelkapcsolatosanfelvetettmsodiknehzsgsszefggazelsvel.Ahhoz,hogylnyegtmegrtsk,tudnunkkell,hogyegyanyagikzegkemnysgesabenneterjedhullmoksebessgekzttsszefggsvan.Ajelensgetnmikppleegyszerstveaztmondhatjuk,hogyminlkemnyebbegytest,annlgyorsabbanterjednekbenneahullmok.gypldul,mgalevegbenahanghullmok,amelyekppensggelalevegelasztikushullmainakistekinthetk,300m/mpsebessggelterjednek,addigaclbanazelasztikushullmokterjedsisebessgejvalnagyobb:akrlmnyektlfggen56km/mp.Minthogyazterhullmai300000km/mpsebessggelterjednek,afentisszefggsblkvetkezenazterkemnysgneksokkaltajobbanfellkell

mlniaazaclt,mintamennyireazaclkemnysgefellmljaalevegt.Ilyenkrlmnyekkztthogyanlehetsgevetikfelakrdst,hogyaNaprendszernagysebessggelhaladbolygisrldsmentesenszeliktaztert?

Ezamsodiknehzsgisltszatnehzsgugyan,deennekamegoldsanemolyanegyszer,mintazels.Amaifizikaiszemlletalapjnazonbanezisknnyenrthet.Mamrazatomokatsazelemirszecskketnem,,tmegpontok-nakkpzeljk,mintamltszzadban.Bebizonyosodott,hogyazelemirszecskknekhullmtulajdonsgaivannak,svalszn,hogyezekarszecskknemmsok,mintazterklnlegeshullmzsai.Ilymdonazegyesrszecskkmozgstazterbizonyosfajtahullmaikntkpzelhetjkel,sugyangyaztermsfajtahullmaiazelektromgnesesjelensgek.Mrpedig,haazteregyarntazelemirszecskksazelektromgneseshullmokhordozja,akkorazakrds,hogyarszecskkhogyantudjkazterttszelni,felsemmerl.

Bizonyoseltrsekkelbr,delnyegbenhasonlelkpzelsekenalapulHeisenbergtrekvseisegyltalnos,azsszeselemirszecskkmozgstmegmagyarzegytteselmletfellltsra.

Aztersazabszoltnyugalom

Msfajtaflrertsenalapulegysokkalksbbikelet,filozfiaijellegrvelsazterltezseellen.Ebbenazrvelsbenazthangslyoztkki,hogymivelafnysebessgtsemaforrshoz,semmsszoksosanyagihordozhoznemviszonythatjuk,ezrtazabszoltnyugalom"-hozkellviszonytani.Ebbltovbbaztkvetkeztettk,hogyamennyibenafnynekhordozjavan,ennekazabszoltnyugalomllapotbankelllennie.

Akrdsilyenfeltevsenyilvnvalanhibs.Azabszoltnyugalommisztikussmetafizikusfogalom,sezrtmellznikell.mdeazzalafeltevssel,hogyavilgrtaztertltiki,semmikppensemjrszksgszerenegyttazamsikfeltevs,hogyazterabszoltnyugvllapotbanvan.Azteramagamdjnmozog,afnypedigazterhezkpestterjedcsebessggel.Elkpzelhet,hogyazteregymstltvolesrszeiegymshozkpestramlanak.Mrpedigebbenazesetbenafnyterjedsisebessgtaztermegfelelhelyiramlsillapothozkellviszonytani.

Elvbennincskizrvaazalehetsg,hogyazterklnbzrszeinekramlstajvbenmegfigyeljk.Ugyanisegyfnysugrplyjt,amelynemegyenletesramlsbanlevfolyadkonhaladkeresztl,befolysoljaafolyadkmozgsa,sgyafolyadkmozgstmeglehethatrozniabennehaladfnyterjedsnekvizsglataalapjn.Hasonlkppen,haaztertlnknagytvolsgramsmozgsllapotbanvan,mintamikrnyezetnkben,akkoratvoligalaxisokbliderkezfnynekbizonyoselhajlsokatkellszenvednie,seztazelhajlstpldulatvoligalaxisokltszlagoseloszlsblszlelnilehet.Ezidszerintnincsenekolyanmegfigyelsek,amelyekblegyilyenramlsralehetnekvetkeztetni.

sszefoglalva:abbl,hogyafnyneksazelektromgnesesjelensgeknekanyagihordozjavan,semmikppensemkvetkezik,hogyezahordozazabszoltnyugalomllapotbanvan.Tkletesentvestehtazabszoltnyugalomsazterfogalmtilyenmdonsszekapcsolni.

AzterkitkozsaafizikblEinsteinegyeskijelentseinalapul,deazfelfogsasokkalkzelebbllezittismertetettfelfogshoz,mintaztEinsteinnekazokakvetigondoljk,akikappnlisppbbakakarnaklenni.lltsunkigazolsrahaddidzzkEinsteinnekegy,ahszasvekbenmegjelentcikkblazalbbimanapsgkevsfigyelemremltatottmondatokat:Dehamajdezek

alehetsgekigazielmletekkrleldtek,azelmletifizikbanakkorsemfogjuktudniaztert,azazafizikaitulajdonsgokkalbrkontinuumotnlklzni;azltalnosrelativitselmletugyanis,melynekelviszempontjaihozafizikusoknyilvnmindigragaszkodnifognak,kizregykzvetlentvolbahatst;mindenkzelhats-elmletazonbanelevefelttelezfolyamatosmezket,tehtfeltteleziegyterltezstis.(Dr.AlbertEinstein:berdenAther.VerhandlungendrSchweitzerischenPhysikalischenGesellschaft.105.Bnd.TeilII.(1922)8693.lap.)

Hogyflrertsnelegyen,Einsteinmsformbanisnyilatkozottazterrl.Einsteinmveibenflegegyolyanter-fogalomellenlpfel,amelyabszoltnyugalombanvolna.Viszontazterfogalma,mintelektromgneseshullmokhordozjatbbalkalommalszerepelmintpldulfentiidzetbenislttukEinsteingondolatmenetben.

Ltjukteht,hogyEinsteinsemzrkzikelteljesenazterfogalmnakelfogadstl,terenszintnegyszerenafnyjelensgekhordozjtrtve.

KsrletekaFldterbenvalmozgsnakkimutatsra

Akutyanylproblma

Aztatnyt,hogyafnycsebessggelterjed,shogyezacsebessgazelektromgnesesmrsekblszrmazkritikussebessggelazonos,amrismertetettksrletekpontosankimutattk.Ezeknekaksrleteknekalersnlnemrintettkaztakrdst,hogymihezkpestmrtkafnysebessget.VizsgljukmegFizeausFoucaultksrleteitebblaszempontbl.Mihezkpestmrtkmegeksrleteksornafnysebessgt?NyilvnvalanaFldhzkpest,hiszenaberendezsaFldhzvoltrgztvesgyafnynekaFldhzviszonytottsebessgtmrtk.HaaFldazterhezkpestmozog,akkorfelmerlazakrds,hogyvajonemozgsbefolysolta-eazemltettmrsekeredmnyt?

Hogyeztaproblmttzetesebbentanulmnyozhassuk,oldjukmegakzpiskolbljlismertkutyanylproblmt.

EgybizonyosApontblt=0idpontbanegykutyacsebessggel(ittnemafnysebessgrtend)egynylutnvetimagt,ugyanakkoranylltvolsgbanvanakutyaelttsvsebessggelmeneklelle.(24.bra.)Amennyibencnagyobb,mintv,akutyautolfogjarnianyulat.

24.bra.Akutya-nylproblma.Akutyacsebessggelavsebessggelellemeneklnylutnszalad.T=l/cvidalattbehozzaanyllelnytselfogjaanyulat.

Jelljka1pillanatbanakutyaltalmegtettutatxK-val:

EkkoranyltvolsgaazAponttlahonnanakutyaelindult

ahollanylnakakezdetielnytjelenti.

Akutyaabbanat=Tvgzetespillanatbanfogjautolrnianyulat,amikor

vagyisaztkapjuk,hogy

teht

Haviszontanylmegzavarodikamikorltja,hogyakutyarront,sahelyett,hogymeneklne,akutyafelkezdszaladni(25.bra),akkorugyanilyenmeggondolsokalapjnazttalljuk,hogyanylsakutyaegy

idbenfognaktallkozni.

Nyilvnval,hogyT'kisebbmintT,tehthaanylakutyafelfut,akkoratallkozshamarabb

25.bra.Akutyanylproblma.Akutyacsebessggelfutanylfel.Haanylijedtsgbeneltvesztiazirnytsvsebessggelakutyafelszalad,akkoranyulatT=l/(c+v)idalattfogjaelakutya.

Azelzbrvalsszehasonltvamegllapthatjuk,hogyazonosltvolsgokesetnakutyagyorsabbanfogjameganyulat,haazfeljeszalad,minthatlemenekl.

fogbekvetkezni,minthogyhaanylmeneklelle.

Alkalmazzukmosteztameggondolstafnyre.

Hat=0pillanatbanegyfnyjelazA0pontblaB0pontfelindul,akkoraT=l/cpillanatbanrielaB0pontot,feltve,hogyA0sB0azterhezkpestnyugalombanvan.Viszontkpzeljnkmostelktpontot,A-tsB-t,amelyekazterhezkpestmozgFldhzvannakrgztve.AFldazterbennyugvA0sB0pontokhozkpestvsebessggelhalad.Ttelezzkfel,hogyt=0pillanatbanazApontazA0ponttalsaBpontaB0ponttalegybeesik,ksbbpedigazAsBpontokmozgsukfolytnjobbfeltoldnakel.(26.bra.)Krds,hogyazApontblkiindulfnymikorfogBpontbarni?

26.bra.ElspillanatbanazApontA0-lal,BpontB0-lalegybeesik.EgyksbbiidpontbanAsBelmozdultaksazA',illetveB'helyzetekbekerltek.

Mindenekelttmegjegyezzk,hogyazApontmozgsanyilvnvalannemfogjabefolysolniakibocstottfnyterjedsimdjt,hiszenlttukmr,hogyafnyforrssebessgeafnyjelterjedsisebessgtnembefolysolja.Elkpzelhetjkpldul,hogyabbanapillanatban,amikorAelhaladA0mellett,szikrattsmiaszikrafnynekterjedsisebessgtvizsgljuk.AszikrasemazAsemazA0ponthoznincsrgztve.

AszikrafnyeT=l/cidvelakibocstsutnraB0pontba,mintahogyeztmrazelbbismegllaptottuk.Abbanapillanatban,amikorafnyaB0pontotelri,aBpontelmozdultmrjobbra,tehtafnynekaBpontelmozdulstisbekellhoznia,mieltttnylegesenelriaBpontot.Vegykazelbbipldt:akutya(azazafny)futanyl(azazaFld)utn.Minthogyazeredmnytnembefolysolhatja,hogymifutmiutn,afnyaBpontot

ideltelteutnfogjaelrni.Abbanazesetbenpedig,haaFldafnyterjedsvelellenkezirnybanhalad,akkoratallkozs

idutnkvetkezikbe.

Haazolvasrdekldikafentirvelsrszleteiirnt,figyelmbeajnljukazI.sz.fggelket.

ASagnac-ksrletrklelassulsaMgegyszeratvolsgmrsrl

Kritikussebessgalevegbensazterben

III.Aktraktaparadoxona

ASagnac-ksrlet

Azelzfejezetbenlttuk,hogyugyanabblakpletblkapjukmegaztazidt,amelyalattazldzkutyaanyulatutolri,sazt,amelynekelteltvelaFldutnfutfnyelriaFldet,csakbekellhelyettesteniamegfelelsebessgrtkeket.

27.braASagnac-ksrletelve

Akorongmentnfellltotttkrkegyfnysugaratakorongkrlvezetnek.llkorongesetbenegyA-blinduljelT=2R/cidalattfutjakrlakorongotstrvisszaazApontba.

Afnyrevonatkozfentimeggondolstksrletilegisigazolhatjuk.Egyenesplynegyilyenksrletbizonyosnehzsgekbetkzik,sezekkelanehzsgekkelrszletesenfogunkfoglalkozniaksbbiekfolyamn.mde,haaplyanmagbavisszatr,akkorelvgezhetakvetkezksrlet.Kpzeljnkelegykorongot,amelynekperemrekrs-krltkrketerstettek.EgyfnysugrelindulakorongkerletnekegyApontjbl,atkrkltalvezetvemegkerliakorongotsvisszatrazApontba.Minthogyakrkerlete2R,aholRakrsugara,afnyakorongot

T=2R/C

idalattfutjakrl.(27.bra.)Mitrtnikazonban,haakorongforog?

AzA0-blkiindulfny2R/cidalattvisszatrazA0eredetihelyig,azonbanezidalattazA0pontelmozdulazApontba,safnyazApontotcsakegy2R/(cv)idalattriutol.

Haafnyakorongforgsiirnybaindulel,akkorTidalattvisszatrahhozaponthoz,ahonnanelindult.AkorongApontjaazonbanaTidalattmrtovbbhaladt,safnyakrcsakakutyasanylesetbenT-nlhosszabbidalattfogjaazelleelfutApontotutolrni.(28.bra.)Azelzfejezetbenmondottakalapjntehtarraazeredmnyrejutunk,hogyhaafnyaforgsirnybanhalad,akkor

idalattfogjaazApontotutolrni,aholvakorongperemneksebessge.

Abbanazesetben,haafnyaforgssalellenkezirnybanhalad,akkorazApontafnysugrelfut,silymdonafnyhamarabbrielamozgApontot,mintaponteredetihelyt.Tehthivatkozvaazelzfejezetbenmondottakraellenkezirnybanfutva,afnysugr

idalattfogjaazApontotelrni.Afentimeggondolsoksornperszefeltteleztk,hogyafnyterjedsefggetlenakorongforgstl,mindenekelttpedig,hogyafnyterjedsisebessgtnembefolysoljaazatny,hogyplyjtakoronggalegyttmozgtkrkirnytjk.

Aksrletetolymdonisvgrehajthatjuk,hogyazApontblegyszerrektirnybakldnkfnysugarat.Haakorongnemforog,akkormindktsugrugyanakkoraTidalattfutjakrlalapot,stallkozikjra.Haazonbanakorongotforgsbahozzuk,akkoraktellenkezirnybanfutfnysugrklnbzidkbenfogjaamozgApontotelrni.Aktfutsiidklnbsge

Ebblegykisszmolssalaztkapjuk,hogy

aholSafnyplyaltalkrlzrtR2nagysgterlets=v/R,vagyisakorongszgsebessge.

Minthogycrtkenagyonnagy,aT+T-rtkigenkicsi.Mghagyorsanisforgatjukalapot,aktfnysugrcsaknagyonkicsinyideltrsselfogazApontbavisszarkezni.Annakellenre,hogyazidklnbsgnagyonkicsi,mgispontosanmeglehetmrni,haazidmrshezafnynagyongyorsrezgseithasznljukfel.Optikaimdszerekkelmeghatrozhat,hogyaT+T-idklnbsgafnyhnyrezgsnekfelelmeg.Minthogyalthatfnymsodpercenkntkb.egytrilli(1015)rezgstvgez,igenkisfutsiidklnbsgisarnylagknnyenszlelhet.

Atnylegesenelvgzettksrletbenafnynemkrplyn,hanemegyngyzetoldalaimentnhaladt.(29.bra.)Haazbrnlthategszrendszerttk-

29.bra.ASagnac-ksrletgyakorlatimegvalstsa.AzFfnyforrsblkiindulfnynyalbafligteresztFTtkrnkettvlik.AT1T2sT3tkrksegtsgvelmindktnyalbugyanazonngyzetoldalaitfutjakrlellenkezirnyban.AktnyalbegyeslsazMtvcsbenmegfigyelhetktsugrinterferenciakpblaT+T-krlfutsiidkklnbsgemegllapthat.

rket,megfigyelberendezstsfnyforrstforgatjuk,akkorazelzelgondolsokalapjnaztvrjuk,hogyaktellenkezirnybanfutsugrazFThelyreT+T-idklnbsggeltrvissza.EztajelensgetSagnacfranciafizikus(18681954)valbankimutatta,ksbbpedigPognyBlamagyarfizikusaksrletetmgpontosabbanvgezteel.

MichelsonsGale1920-banaksrletegylnyegesenjavtottvltozatthajtottkvgre.Azcljukazvolt,hogyaSagnac-fleberendezsseloptikaijelensgsegtsgvelkimutasskaFldtengelyforgst.SikerltisnekikmegmrniaFldforgsakvetkeztbenellltT+T-idklnbsget.

Ksrletkrendkvlnehzskltsgesvolt.Aktfnehzsgetnhnyszvalismertetnikvnjuk.

1.AFldforgsisebessgeafnyterjedsisebessghezkpestigencsekly,hiszenaFld24raalattfordulmegatengelyekrl,vagyisaformulbanszereplrtkenagyonkicsi.MichelsonsGale,hogymrheteffektustkapjanak,megnveltkazSterletet,amellyelavrteffektusarnyos:afnytegykb.1kmoldalhosszsgngyzetmentnktirnybanvezettkkrl,fldalattivkuumcsvekben.

2.Amsodiknehzsgelspillanatbanlegyzhetetlennektnik.Sagnacugyanisberendezsnatkrketllllapotbanigaztottabescsakezutnprgettemegaberendezst.MinthogyaforgFldetnemlehetmeglltani,atkrketsafnyplytaforgFldnkellettbelltanianlkl,hogyaforgsamveletetbefolysolja.Michelsoneztaproblmtgyoldottameg,hogyklnbzSterletekesetnkapottidklnbsgekethasonltottssze.AksrletsikerltsgykimutattkaFldtengelyforgstoptikaimdszerrel.

AFldforgsasajttengelyekrl

Ahhoz,hogyaMichelsonGaleksrletfizikaijelentstmegvilgtsuk,kikelltrnnkaFldsajt

forgsvalkapcsolatosproblmkra.

AFldsajttengelyekrliforgstlegegyszerbbengyszlelhetjk,haegyderltjszaknmegfigyeljkacsillagokmozgst.gyltjuk,minthaazgboltacsillagokkalegyttlassanforognaasarkcsillagkrl.Mamrtudjuk,hogynemazgboltforog,hanemaFldforogatengelyekrl,seztaFldrlgyltjuk,minthaacsillagokkrplynhaladnnak.

Ezazegyszerkvetkeztetsnemvoltmagtlrtetdargiidkben,sGalileiakiKopernikuszgondolataithirdetveaztlltotta,hogyaFldforog-azegyhzldzsnektettekimagt.Galileimrkutatottolyanfldijelensgutn,breredmnytelenl,amelyneksegtsgvelkzvetlenlkimutathat,hogyaFldvalbanforog.

Ksbbtalltakilyenjelensgeket.EmlkeztetnkittaFoucault-fleingaksrletre.Foucaultaztszlelte,hogyegyszabadonfelfggesztettingnakalengsiskjalassankrbeforog.Ezaforgsonnanszrmazik,hogyamechanikaitrvnyeknekmegfelelenazingaskjanemkvetiaFldforgst,gyaFldhzkpestelfordul.Klnsenmagaspletekbenakupolaalattfelfggesztettsapadlzatigringkkalleheteztaksrleteteredmnyesenbemutatni.Hasonljelensgekkeltallkozunkaprgettynl.Agyorsanforgprgettymegtartjaaforgstengelynekazirnyt.Haaprgettytgyfggesztjkfel,hogyprgskzbentengelyeszabadonelfordulhat,akkoraprgettytengelyenemfogjakvetniaFldforgst,slassanelfordul.Eztajelensgetfelhasznlva,aprgettymegfeleltechnikaikivitelbenmintirnythasznlhat.AmgnesesirnyttleltrenaprgettysirnytmkdsenemfggaFldmgnesesternekszablytalanvltozsaitl.

AFldforgsaaszabadesstisbefolysolja,kvetkezskppaszabadesspontosmegfigyelsnekadataibliskvetkeztethetnkr.Ezzelfggsszeazamremltettjelensg,hogyatzreknekaclzsnlaFldforgstisfigyelembekellvennik.

AMichelsonGaleksrletoptikaijelensgsegtsgvelmutatjakiaFldforgst.Aksrletrdekessgetehtabbanrejlik,hogymegmutatja:aFldforgsaazoptikaijelensgeketpontosangybefolysolja,mintpldulazingamozgst.Minthogyazoptikaiksrletafnyhordozja,vagyisazterhezviszonytottforgstmutatjaki,arraakvetkeztetsrejutunk,hogyazelektromgnesessmechanikaijelensgekkzttszorossszefggsvan,mertaFldforgsnakszgsebessgremindktjelensgcsoportblegyformartketkapunk.Ebblarrakvetkeztethetnk,hogyaztermindazoptikai,mindamechanikaijelensgekhordozja.

AMichelsonMorleyksrlet.AfnysebessgaFldhzviszonytva

Mikntazelzfejezetbenlttuk,aSagnac-saMichelsonGaleksrletsegtsgveloptikaimdszerekkelmegtudjukllaptani,hogyaFldazterhezkpestforog.

Felmerlakrds,hogyvajonkimutathat-eaFldnekazterhezkpestvgzettegyenesvonal,egyenletesmsszvaltranszlcismozgsais?EzakrdsmrMaxwelltisfoglalkoztatta.Mielttrtrnnkaksrleteredmnyeinekismertetsre,kvesskelbbvgigagondolatmenetet,amelyelvezetettaksrlettervhez.

Flrertsekelkerlsevgettmegjegyezzk,hogyaFldellipszis-plynmozogaNapkrleztehtnemegyenletesmozgs.Azonban,haazelliptikusplynakegyrvidebbszakasztvesszk

pldulnhnyrsmozgst,akkoregyilyenszakasztgytekinthetnk,minthogyhaaFldegyenletessegyenesvonalmozgstvgezne,aplyagrbleteegyrvidebbidfolyamnelhanyagolhat.TehtilyenrtelembenbeszlhetnkaFldegyenletestranszlcismozgsrl.

AmikoraFizeau-fleksrletetlertuk,olymdontettkezt,minthaFizeauafnynekaFldhzviszonytottsebessgtmrtevolnameg.Valban,elsltsragytnik,minthaaFldmozgsaazterhezkpestaFizeau-fleksrleteredmnytbizonyosmrtkigmdostan.Kpzeljkel,hogyafogaskerkstkrkzttafnyaFldmozgsvalprhuzamosan

halad.Ebbenazesetbenazegyikutatneml/c,hanem

l/(c-v)amsikutatpedigl/(c+v)idalattteszimeg,mintahogyeztakutyanylmeggondolsalapjnlttuk.

Tehtoda-visszaazutatafny

idalattteszimeg,amitalaktvagyisfelrhat,hogy

Haelhanyagoljukaz tnyeztamelynek

rtke1-tlaligtrel,aztkapjuk,hogy

Ezazakplet,amelyetksrletnekkirtkelsnlFizeaufelhasznlt.Haviszontfigyelembevesszkeztatnyezt,akkorkisseltrcrtketkapunk.Hogyakorrekcinagysgtmegbecsljk,vegynkv-re30km/mp-et(aFldplyasebessgeaNapkrl).Ebbenazesetbenafnysebessgrtkecsak3m/mp-ettrelakorrekcinlklmegllaptottksrletirtktl.Hafelttelezzk,hogyaFldsebessgeazterhezkpest300km/mp,crtkeakkoriscsak300m/mpeltrstmutatna.AFldsebessgtazterbennemismerjk,azonbanbrmilyenrtelmesfeltevstiste

sznkasebessgnagysgravonatkozan,afentiekbllthatjuk,hogyazezensebessgltalokozottkorrekciamrsihibhozviszonytvalnyegtelen.

Ltjukteht,hogyaFizeau-fleksrletnlezakorrekcielhanyagolhat,mgiselvilegfontoskrdsmarad,hogyaFldmozgsavalbanmdostja-eazoda-visszatidejt?

Ahhoz,hogyerreakrdsrevlasztadhassunk,vizsgljukmeg,hogyaFizeau-fleksrletesetbenmitrtnik,haafogaskerksavisszavertkrkzttafnysugraFldmozgsiirnyramerlegesenhalad.VegynktehtegyApontblkiindulfnysugaratsafnyforrssalszembenltvolsgraegyBtkrt.Afnyforrssatkrelhelyezseolyan,hogyaFldakzttklevltvolsgramerlegesirnybanhalad,vsebessggel.HaA-blfnysugaratbocstunkki(lsdanyilata30.brn),akkorafnysugraBtkrnvisszaverdvevisszatrazAponteredetihelyre.

30.bra.Afnyplyjaegylhosszsgrdmentn,haardazterhezkpestvsebessggelmozogsmerlegesenllamozgsirnyra.

Deamgafnytonvolt,azApontelhaladtazA1pontba,tehtafnysugrnemazApontba,hanemannakelhagyotthelyretrvissza.Ahhoz,hogyafnysugrazApontjhelyre,A1pontbatrjenvissza,kisselrehajltottirnybankellkibocstani.AfnyazonbanilymdonnemazABA=2lutat,hanemazannlvalamivelhosszabbAB1A1utatteszimeg.Rvidszmtsmutatja,hogyafnyfutsiidejeazoda-visszaton

Hasszehasonltjukaz(1)sa(2)kpleteket,aztltjuk,hogyazAsBpontokkzttioda-visszafutsiidmssms,aszerinthogyavsebessgazABegyenesirnyhozkpestprhuzamosvagymerleges.

Akvetkezkbenlerunkegyksrletet,amelyelvilegezenafutsiidklnbsgenalapul.

AMichelson-ksrletrszletei

Fnysugarakkisfutsiidklnbsgeitinterferomterrellehetmegmrni.Azinterferomterafnygyorsrezgseithasznljafelidmrsre,sgyazinterferometrikusmrmdszerrelmeglehetllaptani,hogyamrendidalatthnyfnyrezgsmegyvgbe.

AmrismertetettSagnac-ksrletnleztamdszert

alkalmaztk,shasonlmdonamostlerandMichelson-fleksrletisazinterferometrikusmdszerenalapul.

AzApontblktirnyba,egyBsegyCtkrfelkibocstunkegy-egysugarat,sezekazApontbatrnekvissza.(31.bra).HaafnyazABAutatsazACAutatklnbzidkalattteszimeg,akkoreztaklnbsgetmghakicsiispontosanmeghatrozhatjuk.

Ttelezzkfel,hogyazACtvolsgegyenlazABtvolsggal,smindkettegyenll-lel

(AC=AB=l).EbbenazesetbenazABAfutsiid

31.bra.AMichelson-ksrletelve.

(lprhuzamosv-vel)

viszont

Apontblkiindulegyidejlegktfnysugr,azegyikaCtkrirnyba,amsikaBtkrfel.InterferometrikusmdonmegllapthatazABAsACAfutsiidkklnbsge.

Tehthavnulla,akkor

T1=T2

havnemnulla,akkorafutsiidkklnbsgeTkzeltleg

HatehtaCsBtkrtnagyongondosanAponttlegyformatvolsgralltjukfel,akkorafutsiidkklnbsgeTlesz,sezaTazterhezviszonytottsebessgngyzetvelarnyos.

IlyenfajtamrsreelvbenaMichelson-fleinterferomteralkalmas.(32.bra.)Azinterferomtermkdseakvetkez:

AzApontbanegyflig-tereszttkrthelyeznkel.Atkrre45-osszgbenfnysugaratbocstunk,ezkettvlik,saszimmetrikusanfellltottfisCtkrknvisszaverdik.A

visszaverdttsugrnyalbokmintahogyazbrnlthategyGtvcsbejutnak.HaaktfutsiidTABAsTACAegyforma,akkoratvcsbenafnyforrsvilgoskpejelenikmeg(eztatovbbiakban0-interferenciakp-nekfogjuknevezni),haellenbenaktfutsiideltregymstl,akkorakpetazinterferenciarvnkeletkezsttgyrkszelikt,sazokhelyzet

32.bra.AMichelson-fleinterferomter.AzFforrsblazFTfligtereszttkrre45-osszgbenesikegyfnynyalb.Afnynyalbkettvlik,rszeiaBsCtkrknvisszaverdneksjraegyeslnekazFTtkrn.AzegyestettnyalbokinterferenciakpeaGtvcsbenlthat.

blaTrtktpontosanmegtudjukhatrozni.(33.bra.)HaazABsACtvolsgotbetudnnkgylltani,hogyazokpontosanegyenleklegyenek,akkorazinterferenciakpblvrtktmegtudnnkhatrozni.

Avalsgbanafentlertksrletetilyenformbannemlehetelvgezni,mivelazinterferenciakpjellegblcsakakkorlehetafentlertmdonaFldsebessgrekvetkeztetni,habiztosakvagyunkabban,hogyazABsACtvolsgokamelyekazinterferomterkarjainakhosszaiegyformk.HatudniillikakarokklnbzhosszsgakvolnnakAB=l1sAC=l2,akkorhanemegyenll1,-vel,akarokklnbzhosszamiattanyugalmillapotbanegy

33.bra.Afnyforrsinterferenciakpe

AGtvcsbenlthatfnyforrsinterferenciakpea)0belltsesetnb)nemkiegyenltettkarokesetn

a)Atvcsbenafnyforrsnagytottkpejelenikmeg

b)Afnyforrskptsttgyrkszelikt

futsiidklnbsglpfel.

Hatehtnemvagyunkbiztosakabban,hogyakarokegyformahosszak,akkoraztsemtudhatjukbiztosan,hogyazinterferenciakpblmegllaptottTidklnbsghogyanjttltre.ATidklnbsgetaFldnekazterhezkpestvgzettmozgsa,akarokhosszklnbsgevagymindkettegyttesenhozhatjaltre.

Aksrletnehzsgeppenabbanrejlik,hogyazl1sl2karhosszakatnemtudjukolyanpontosanmegmrni,hogyannakalapjnkiszmthassuk:aTidklnbsgmekkorarszeszrmazikaFldmozgstl.

Ahosszmrsrl

HosszsgotlegpontosabbanaMichelsonltalkidolgozottinterferometrikusmdszerrellehetmrni.EzamrsimdszeraMichelson-interferomterkarjaimentnterjedfnyfutsiidklnbsgeinekmegfigyelsnalapul.Hatehtezzelamdszerrelprblnnkakarokhosszsgtmegmrni,akkorlogikaihibtkvetnnkel,mintahogyezatovbbiaksornmgvilgosabbankifogderlni.

Ahosszsgmaelfogadottmrtkegysgeakadmiumlmpaegyikspektrumvonalnakhullmhossza,spedigazennekalapjndefiniltmter:

aholCd-maljelltkazerreaclrakivlasztottkadmiumvonalhullmhosszt.Egyrdhossztnagyonpontosangyllaptjukmeg,hogyaMichelson-interferomtersegtsgvelmegmrjk,hogyardhosszaaCd-nakhnyszorosa.

Minthogyazinterferencishosszmrspontossgtmsmdszerrelnemtudjukfellmlni,azinterferomterABsACkarjainakazinterferometrikuspontossgotisfellmlbelltsanemkeresztlvihet.

AMichelson-flemdszerfolytatsa

Visszatrveahhozatrekvsnkhz,hogymeghatrozzukaFldsebessgtazterben,akvetkezlehetsgaddik.Elevelemondunkarrl,hogyazinterferomterktkarjtegyformralltsukbe.Nevezzkakarokhossztl1sl2-nek,akkorafutsiidkamrismertkpletekszerint

MostaddigmozgatjukaBtkrt,amgatvcsbenafnyforrsvilgoskptnemltjuk,tehtamgelrjk,hogy

T=T1-T2=0.

Afentimeggondolsokblazkvetkezik,hogyezabelltsakkorsikerl,ha

tehtakkor,havalamivelrvidebb,mintl1.(32.bra.)Miutngybelltottukakarokat,elforgatjukazinterferomtert90-kal,gy,hogymostazAChelyettazABkarlljonmerlegesenaFldhaladstirnyra,azACkarpedigveleprhuzamoslegyen.(35.bra.)

34.bra.AMichelson-fleinterferomterbelltsa.AMichelson-fleinterferomterl2karjaamozgsirnyvalprhuzamosan,l2karjaamozgsramerlegesenll.Haazl2karmegfelelmrtkbenrvidebb,mintazl2kar,akkoraktkarhossznakklnbsgekompenzljaazinterferomtermozgsnakafutsiidrevalbefolyst,sgy0interferencitkapunk

35.bra.Azelforgatottinterferomter.

A30.brnlthatinterferomter90-kalelfordtva.AzelforgatotthelyzetbenarvidebbABkarasebessgremerlegesAB',ahosszabbACkarpedigasebessggelprhuzamosAC'irnybakerlt.Azjhelyzetbenakompenzcimegsznt:mostahosszabbkarllasebessggelprhuzamosan,viszontarvidebbasebessgremerlegesen.

Mikntlttuk,ahhoz,hogyaktfnysugregyformaidalatttegyemegtjt,aFldhaladsiirnyvalprhuzamoskartkicsitrvidebbrekellbelltani,mintaFldsebessgnekirnyramerlegesenllkart.Haazilymdonbelltottberendezst90-kalelforgatjuk,akkorennekkvetkeztbenakarokfelcserldnek,tehtmostmrahosszabbkarleszprhuzamosasebessggel,arvidebbkarpedigmerlegesr.Aztkellenevrnunk,hogyazinterferomterjhelyzetbenaktfutsiideltregymstl.Aszmtsokszerintazelforgatsutn

idbelieltrsnekkellenemutatkoznia,tehtennekmegfelelenazeredetilegvilgoskpeninterferenciagyrkfellpstvrjuk.

MichelsonsMorleyeztaksrletetnagypontossggalhajtottkvgre.Azinterferomtertnagyonlassansvatosanforgattk,mikzbenegymegfigyelazinterferenciakpetfigyelte.Aksrleteredmnyemeglepvolt:azinterferomterelforgatsakzbenazinterferenciakpnemvltozott,nohaa90-oselforgatstlvrtT=TABTACvltozsnakatrtrsztiskilehetettvolnamutatni.

Aksrletnekeztavratlaneredmnytafizikusokfejcsvlvafogadtk,hiszenamianagyoniskzenfekvgeometriaimeggondolsokblelrevrhatvolt,azmgsemkvetkezettbe.

AMichelsonMorleyksrletnegatveredmnynekmagyarzata

AMichelsonMorleyksrleteredmnyttbbflemdonprbltkmagyarzni.AjelenlegltalbanelfogadottmagyarzatEinsteintlszrmazik,amelyrszletesenmegtallhatEinsteinmremltettknyvben.Neknknemszndkunkeztamagyarzatotittismertetni.

EsetlegkvnatosnaktnnemostpontokbasszefoglalniazltalunkkpviseltvlemnytsezzelszembenazEinstein-flefogalmazslnyegt,sgyknnyenttekinthetnazolvas,hogymiaktfelfogslnyege,sesetlegsajtvlemnytisalkothatnaezekhelyessgrl.

Nagyonknnyvolnaafeladat,haezlehetsgesvolna.Hatudniillikazsszehasonltstolyanformbantehetnnk,pldul,hogy:Einsteinaztlltja,hogy3+5=8,mipedigaztlltjuk,hogy3+5==9nemvolnanehzsgakrdseldntsben.Egyalapvetfelfogslnyegtazonbannemlehetegyesrvidpontokbasszefoglalni,hanemrszletesenkikellfejteni.Errealegclszerbbaknyv-forma.Tehtazittemltettktfelfogssszehasonltsraminimliskvetelmnynektekintjk,hogyazolvasmindeztaknyvet,mindEinsteinnekamrtbbszremltettnpszerrsttanulmnyozza.

Nemrgtartottamazegyetemeneladssorozatotarelativitselmletrl.Egykollgm,akinagyonszerettevolnafelfogsomatmegismerni,elhatrozta,hogymeghallgatjaeladsaimat.Azonbansokhivatalielfoglaltsgamiattcsakazelseladsontudottrsztvenni,atbbitelmulasztotta.Ezrt-arrahivatkozva,hogytapasztaltfizikusazzalakrsselfordulthozzm,hogymondjammegnekitpercalatt,mitmondtamelamlteladsokban.Ekrstknytelenvoltammegtagadni,minthogynemislehetnhnytmondatbansajtmondanivalmat,vagyEinsteintsszefoglalni.

Azonbanegyvonatkozsbanszeretnmazolvastmegnyugtatni.Mindenelmletbizonyosksrletitnyekblindulkisezeketelemzi.Atnyekkrlnincsenvita,sazittkifejtettfelfogsppengyptpldulaMichelsonMorleyksrletre,mintEinsteinfelfogsa.Ahhoz,hogyeztjobbanmegrthessk,aMichelsonMorleyksrletrtelmezstpontosabbantrgyaljuk.

VlemnynkszerintaMichelson-flesmshasonlksrletekklnseredmnyeinekhelyesmagyarzattaLorentzsFitzgeraldltalfellltotthipotzisadja,amelyetksbbtrgyalunk.

AMichelsonMorleyksrleteredmnyemindentovbbinlklrthetvolna,hafelttelezhetnnk,hogyaFldabbanazidpontban,amikoraksrletetelvgeztk,nemmozgottazterhezkpest.MinthogyazonbanaFldsebessgnekirnyaplyamozgsafolytnvltozik,azrthaaFldegyidszakbanazterrelegyttmozogna,mozgsirnynakvltozsamiattksbbezazegyttmozgsmegsznne,vagyisaFldbizonyossebessggelhaladnaazterben.(36.bra.)

36.bra.Azterszl.AmennyibenaNaphozviszonytottterszlvletlenlppen30km/mpsebessggelfjna,akkoraFldazF1-benmutatotthelyzetbenazterszllelegyttmozogna,tehtazterhezkpestnemmozogna.ViszontflvvelksbbaFldF2helyzetbejutvaazterszlirnyvalellenttes30km/mpsebessggelmozognatehtazterhezkpest60km/mplenneasebessge.

Mintlehetsgetvalbannemzrhatjukki,hogyazteraNaphozkpest30km/mpsebessggelmozog.Ebbenazesetbentnylegesenegymegfelelpillanatban-tudniillik,amikoraFldplyamozgsa

ppenazterszllelprhuzamosirnyaFldazterhezkpestmozdulatlan.Mrmost,haavletlengyhoztamagval,hogyaksrletetMichelsonppenegyilyennaponhajtottavgre,amikoraFldsazteregyttmozogtak,akkorezmegmagyarznaksrletnegatveredmnyt.

DeMichelsonppenebblameggondolsblkiindulvaaksrletetegyvfolyamntbbszrmegismtelte.HaugyanisaFldegybizonyosidpontbanvletlenlppenazterrelegyirnybansazonossebessggelmozog,akkorflvmlvaaFldmozgsiirnyaellenkez,tehthaaztermozgsisebessgesirnyanemvltozott60km/mpsebessggelkellaFldnekazterhezkpestmozognia.Ezrtazutn,haaMichelson-fleksrletegyikidpontbannemadotteredmnyt,seztazzalmagyarzzuk,hogyaFldmozgsisebessgesirnyappenmegegyezettaztersebessgvelsirnyval,akkorhaamagyarzathelyesvoltflvmlva60km/mp-essebessgnekmegfeleleffektusnakkellmutatkoznia.

Michelsonksrlettazvklnbzszakaibanmegismtelte,deazeredetilegvrteredmnytegyikidszakbansemkaptameg.

Minthogyaztsemmikppsemttelezhetjkfel,hogyazterpusztavletlenfolytnpontosanaFldplyasebessgvelaNapkrlkering,vagyis,hogyaFldslypontjaaksrletekegszidejealattazterrelegyttmozgott,ezrtfelkellttelezni,hogyaMichelson-fleksrletvalamilyenokblkifolylagnemmutatjakiaberendezsnekazterhezviszonytottegyenesvonal,egyenletessebessgt.

Ezafeltevsazonbanltszlagellenkezikafentebbmrkifejtett,nagyoniskzenfekvmeggondolsokkal.Nemvitsugyanis,hogyhaazinterferomterazterhezkpestmozog,akkorahhoz,hogyT=0-nakmegfelel0"-interferenciakpetkapjunk,klnbz11sl2hosszsgkarokatkellvlasztanunk,mertafnyfutsiidejeaktkarmentncsakgylehetmajdegyenl.

Atnylegesksrletnlakarokhossztaddiglltgatjuk,mgatvcsbenmegjelenikafnyforrsvilgoskpe.Ezabelltsa0-belltsnakfelelmeg,vagyisannakabelltsnak,aholafnyaktutategyenlidalattteszimeg.Amennyibenfelttelezzk,hogyazinterferomterazterhezkpestmozog,akkora0"-belltsesetnamozgssalprhuzamoskarrvidebbkellhogylegyen,mintamozgsirnyramerlegeskar.Hamostazgybelltottinterferomtert90-kalelforgatjuk,akkoraztkellenevrnunk,hogyarvidebbkarasebessgremerlegesirnybakerl,ahosszabbkarviszontasebessgirnyballbe,silymdonaztkellenevrni,hogyakicserltkarokmentnafutsiidkklnbznifognak.Vagyisazvrhat,hogyazeredetileg,,0-rabelltottinterferomterazelforgatsutnmrnincs,,0-rabelltvasaztkellenevrni,hogyazelforgatottinterferomteresetbenatvcsbenaforrsnaknemavilgos,,0"kpe,hanemegyfeketegyrkkeltmetszettkpejelenjenmeg.Atnylegesksrletbennemezttalltk.

Azinterferomtertvatosankrbeforgattk,sekzbenfolyamatosanfigyeltkazinterferenciakpet.Avrakozssalellenttbenegszidalattvltozatlanula,,0belltsnakmegfelelkpmaradtmeg.

Hogyanrtelmezzkezt?Vlemnynkszerintegyetlenlehetsgesmagyarzatvan,tudniillikaz,hogyamikorakarokhelyzettfelcserltk,valamikppenmegvltozottazokhossza:ahosszabbkarsszehzdott,arvidebbmegnylt,sennekkvetkeztbenazeffektusnemmutatkozott.

Visszatrveaklnbzfelfogsoksszehasonltsra,megjegyezzk,hogynincsvitaabbanakrdsben,hogyaMichelsonMorleyksrletnlmiapusztatnylls:vatosanelforgattkazinterferomtert,smegllaptottk,hogyforgatskzbenatvcsbenmegfigyelhetinterferenciakpnemvltozott.Arrlazonbanmreltrnzetekvannak,hogyezmitjelent.Szoksosanemvitatottksrletitnyblarrakvetkeztetni,hogyafnyaFldhzkpestmindenirnybanazonossebessggelterjed.Miaztkvnjukhangslyozni,hogyaksrletekblcsakazkvetkezik,hogyazazid,amelyalattafnyazinterferomteregyikkarjnoda-visszafut,nemvltozik,haazinterferomtertelforgatjuk.Ezenlltshelytllakkor,haafnyvalbanmindenirnybanazonossebessggelterjed,deakkoris,haafnyklnbzirnyokbanklnbzsebessggelterjedviszontazinterferomterkarjaforgatskzbengyvltoztatjaahosszt,hogyilleszkedikaklnbzfnysebessgekhez,silymdonazoda-visszafutsiidazelforgatsnlazonosmarad.

Nyilvnval,hogyazelbbirtelmezsformailagegyszerbb,mintamirtelmezsnk,azonbanatnyllstnemazhatrozzameg,hogyhogyanlehetegyszerenkifejeznivalamit.Migyltjukserretbbhelyenkitrnk,hogyaMichelsonMorleyksrletnekazltalunkadottLorentzsFitzgeraldtlszrmazrtelmezstkellfenntartani,haellentmondsmentesenkvnjukajelensgeketmagyarzni.

Epldvalpusztnszemlltetnikvnjuk,hogymilyennehztmrensszefoglalvaktfelfogstsszehasonltani.

A kifejezsrl

MielttaMichelson-ksrletettovbbelemeznnk,vizsgljukmega kifejezsnhnytulajdonsgt,minthogyezakifejezsltalbanjellemzrelativisztikuseffektusoknagysgra.

Afnysebessgecmintmremltettk300000km/mp.Hapldulvegyenlvolna240000

km/mp-cel,akkorv/cegyenl4/5-dels1v2/c2=9/25.Ebblaszmblgyktlehetvonni,sazt

kapjuk,hogy Eztaszmpldtnpszerstknyveknagyonszvesenhasznljk,hiszenegszszmokjnnekkieredmnyknt.Mrazelemiiskolktlkezdveterjedazatvhit,hogyavaldiproblmkbanmindigegszszmokszerepelnek.Ezazonbancsaktvhit,smiilyenpldtnemnagyonfogunkalkalmazni,hiszenv=240000km/mpegy

olyanrisisebessg,amitautvagyvonatcsakisazEzeregyjszak"-ban,vagyarelativitselmletnpszerstknyveibenkpesmegtenni.

Harelissebessggelfoglalkozunk,akkornemkapunkegszszmokat,deazrtnzznkmegnhnypldt.Haegylkhajtsosreplgpahangsebessgetmajdnemelri,akkor300m/mpsebessggelrepl,segyilyenreplgpesetbenr/ckrlbellegyenl1/1millival,sv2/c2=kb.egybilliomod

(1billi=1012).A majdnempontosan1,

depontosabbanszmtva:

Minthogyarelativisztikuseffektusoknagysgrendjeppena az1-tlvaleltrsvelarnyosltjukteht,hogyalkhajtsosreplgpbenarelativisztikuseffektusokigenkicsik.AFld30km/mpsebessggelhaladplyjn,semozgsfolytnarelativisztikuseffektusoknagysgakb.1:200millihoz.Ezismgegyigenkiseffektus,deinterferencia-mdszerekkelilyenkiseffektusokatmrkilehetmutatni.

ALorentzFitzgeraldkontrakci

AMichelson-fleksrletreegymstlfggetlenl,dekrlbellegyidbenadtakmagyarzatotA.H.LorentzhollandsG.Fitzgeraldrfizikus.Egymssalmegegyezmagyarzatukatakvetkezfeltevsreptik:haegy,azterbennyugv,lhosszsgrudatvagymsszilrdtestetazterhezkpestvsebessgrefelgyorstunk,akkoratestagyorsulsirnybansszehzdik,spedigolymdon,hogyamozgrdhossza

Ebblahipotzisbltovbbikvetkeztetseketislevonhatunk.Vegynkegyszilrdtestet,amelyazterhezkpestvsebessggelmozog.Amozgsfolytnatestasebessgirnyban szorzvalarnyosansszenyomdik.(37.bra.)Hamostatestetelfordtjuk,gyhogyazarsze,amelyikeddigasebessggelprhuzamosanmozgott,rmerlegesirnybafordul,akkorazeredetiirnynakmegfelelsszehzdsmegsznik,viszontatestnekazokamretei,amelyekazelforgatsutnasebessggelprhuzamosirnybafordultak,megrvidlnek.

Szemlleteseneztgykpzelhetjkel,minthaatestazterbenvsebessggelmozogvaazterszlnyomsnakvolnakitve,sezaszlnyomsamozgsirnybanatestetennekafaktornak

megfelelmrtkbensszenyomn.Hamostatestetelforgatjuk,azeredetifelletenaszlnyomsmegsznik,satestabbanadimenzibanvisszanyerirgimrett,viszontmsrszeknyomsalkerlnekssszelapulnak.

37.braLorentz-kontrakci.

Egyvsebessggelmozggmbalaktestsszenyomdikasebessgirnyban,sgyellipszoidalaklesz.Haatestetelforgatjuk,akkorazsszenyomottmretekkitgulnaksahosszabbmreteksszenyomdnak,sgyazelforgatotttestugyanaztatrfogatottltibe,minteredetihelyzetben.

HamosteztakpetaMichelson-fleinterferomterrealkalmazzuk,akkormegllapthatjuk,hogyazABkar,amelyetasebessggelprhuzamosanlltottunkbe,kivantveazterszlnyomsnak,tehtahogykorbbanfeltettkafnyforrskpnek,,0belltsaesetbenazABkarhossza

Eztgyisrtelmezhetjk,hogyaktkarilyenbelltsnleredetilegegyformahosszvolna,deazABkartazterszlsszenyomja,gyhogyakztesamsikkarkzttkeletkezetthosszklnbsgppenal

kalmasaktfutsiidkiegyenltsre.Hamostelforgatjukazinterferomtert90-kal,akkorazsszenyomottkarfelszabadulsmeghosszabbodik,azeredetilegszabadkarpedigsszenyomdik,sezarraamegfigyelteredmnyrevezet,hogyaforgatsellenreaT=0belltsmegmarad.(TechnikaiokokblkifolylagMichelsonksrletbenT0belltsthasznlt,saztszlelte,hogyazeredetilegbelltottTrlkazinterferomterelforgatsakzbennemvltozik.Mivelaksrletlnyegtaznemrinti,hogymilyenTrtkblindulunkki,trgyalsunkbanaszemlletesebbT0rtkethasznltuk.)

ALorentzFitzgeraldhipotzisselszembenfelhozottrvek

ALorentz-Fitzgeraldhipotzis,amelyklnbenmintksbbltnifogjukbizonyoskiegsztsreszorul,kzenfekvmagyarzatotadaMichelson-fleksrletnegatveredmnyre.

Azrt,hogyaMichelsonMorleyksrletLorentz-sFitzgerald-flertelmezstjobbanmegvilgtsuk,megjegyezzk,hogyamennyibena0-ralltottinterferomteregyikkarhossztkicsitmegvltoztatjuk,akkorevltoztatseredmnyekntinterferencia-gyrklpnekfel.Hasonlmdonaztvrjuk,hogyhaazinterferomterkarhosszakllandakmaradnak,miazonbanazinterferomtertegyadottszggelelfordtjuk,akkoraFldnekazterbenvalmozgsaltalhasonlmdoninterferencia-gyrklpnekfel.Ezeketazinterferencia-gyrketazonbaneltudjuktntetni,haazinterferomteregyikkarjtelforgatsutnmegfelelenmegvltoztatjuk.

ALorentzFitzgeraldhipotzisppenaztlltja,hogyamennyibenainterferomtertelforgatjuk,akkorazterszlhatsraazinterferomterkarokhosszappenannyiravltozikmeg,hogyezakompenzciltrejn.Tehthaelforgatjukazinterferomtert,akkorazterszlhatsraakarokgyvltoznakmeg,hogyazjhelyzetbenppenolyan0interferenciakpmarad,mintazeredetiben.

Ahipotzisazonbanlnkbrlatotvltottki.Elszrisfeltettkakrdst:Mirthzdiksszeegytest,haazterhezkpestmozgsbajn?Nohaerrenagyonjvlasztadhatunkakvetkezfejezetbenrszletesenfoglalkozunkvele,gyltszik,akivlfizikust,Lorentzetnmilegzavarbahoztaezakrds,mertnemfejtettekielgrszletesenazokatazegybkntigenrthetelveket,amelyekkellenmegvilgtjk,hogymilyenmdonbefolysoljaazterszlatestekformjt.

ALorentzFitzgeraldhipotzisellenamsikkifogsazvolt,hogyazpusztnegyadhocgondolat,amelyetcsakaMichelson-fleksrletnegatveredmnynekmagyarzatravezetnkbe.Acsakszcsktazrttettkidzjelbe,mertvlemnynkszerinthipotzisfellltsraelgjindok,havelejjelensgetmegtudunkmagyarzni.

Atudomnyosgondolkodsmegkveteli,hogymindenkppentrekedjnkatermszetjelensgeire

helyesmagyarzatottallni,mrpedigittajelensgekanalzisekzenfekvmdonmutatja,hogyaMichelson-fleinterferomterenvalamielrenemltotttorzulsmegyvgbe,amimegakadlyozza,hogyavrtfutsiidklnbsgltrejhessen.Ezatorzulstbb-kevsbtny,hiszenazinterferomteroptikailagkifogstalanulmkdik,sakarokhossznakmrsrealeghatkonyabbmrsimdszert,tudniillikazinterferometrikusmdszerthasznltuk.

gyismondhatjuk,hogyaMichelson-fleinterferomterforgatsvalegyttalinterferometrikusmdonmrjkakarokhosszsgvltozsait.IlymdonaLorentzFitzgerald-flefeltevsttbb-kevsbkzvetlenlmrsieredmnyektmasztjkal.

Valjbanegymsfajtanehzsgllfennaproblmvalkapcsolatban,deeztanehzsgetltalbaneltlozzk.

Aszbanforgnehzsgaz,hogyegyrsztazinterferomterkarjainakhosszvltozsairacsakkzvetvetudunkkvetkeztetni,smsrsztppenabbl,hogysemmiflevltozstnemfigyelnkmeg,kvetkeztetnkarra,hogyittktfajtaklnbzvltozskompenzltaegymst.Aktvltozskzlazegyikazinterferomternekasebessgvltozsaazterhezkpest,amsikazinterferomter-karokhosszvltozsa,mialattazinterferomtertelforgatjuk.Kielgtbbvolna,haaktegymstkompenzleffektustkln-klntudnnkmegfigyelni,deerresajnosnincslehetsg.

Filozfiairvelsek

Felvetdikakrds,hogynemvolnaegyszerbbaztfelttelezni,hogyazinterferomteregyltalnnemmozogazterhezkpest,sakkoraztsemkellenefelttelezni,hogyakarokhosszavltozikazelforgatskzben.Ezafelttelezsaztahipotzisttartalmazn,hogyazteraFldhzhozzragad.EgyilyenfeltevsnekmraSagnac-ksrletisellentmond,amelyneksegtsgvellegalbbisannyitkimutattak,hogyazteraFldforgstnemkveti.DenemegyeztethetsszeezahipotzisaMaxwell-elmlettelsem,sgymindenkppenelkellvetni.

Einsteinszerint,minthogyaFldnekazterhezviszonytottegyenesvonal,egyenletesmozgstnemtudjukksrleteksegtsgvelmegllaptani,ebblarrakellkvetkeztetnnk,hogyilyenmozgsnincsis.

Eztakvetkeztetstnemtartjukhelyesnek,sazzal,hogyazterfogalmteltvoltjuk,nemoldjukmegaMichelson-ksrletnegatveredmnyekvetkeztbenfelmerltproblmtsem.HaEinsteinfelfogstkvetveoldjukmegaproblmt,akkorastruccmadreljrstkvetjk,amelyfejtahomokbadugjasremli,hogygyldzinemfogjkmegltni.

Miveltagadhatatlantny,hogyegyrsztaFldsebessgeplyamozgsaalattvltozik,msrsztafnyhordozjanemtapadaFldhz,ezrttisztngeometriaiokokmiattinterferenciakp-vltozsnakfelkellenelpnie.Deeznemkvetkezikbe,ezrtarrakellkvetkeztetnnk,hogyazels,geometriaieffektustegymsikkompenzlja:ezutbbiaLorentz-kontrakci.

Filozfiailagnemhelyesazamegfogalmazs,hogyamikzvetlenlnemfigyelhetmeg,aznemisltezik.EzaMach-flepozitivizmusllspontja,avalsgbanazonbansokjelensgstnyltezsrekvetkeztethetnkakzvetlenmegfigyelsekmlyebbelemzsbl.Pldulbiztosravesszk,hogyazatommagoktmrjetzbilliomodcentimternagysg,pedigkzvetlenl,mrrddalnemtudjukmegmrni.Agondolatmenet,amelymeggyzbennnketarrl,hogyazatommagokilyenmretek,sokkalbonyolultabbelemzsenalapul,mintaz,amelyblkiindulvaafnyhordozjnak,azazazternekaltezsrekvetkeztetnk.Pozitivistartelembentehtsokkalinkbbkelleneaztmondani,hogynemlteznekatommagoksatomok,semmintazt,hogynincster.KlnbenErnstMachletevgigtagadtaazatomokltezst,azzalrvelve,hogyatomokatkzvetlenlnemlehetmegfigyelni.Machazonbanvalsznlegreztervelsnekfonksgt,legalbbiserrevallakvetkezkijelentse:Nemfogomszgyellni,hanleszekazutolsfizikus,akinemhittazatomokltezsben.

AfentigondolatmenetetaMichelson-ksrletelemzsrealkalmazvamegllapthatjuk,hogyabblatnybl,miszerintazinterferomternekazterhezviszonytottsebessgtnemtudjukkimutatni,nemazkvetkezik,hogyaberendezsneknincssebessge,vagyhogyennekasebessgneknincsrtelme,hanemcsakaz,hogyamegfigyelsekblasebessgrtktnemtudjukmeghatrozni.

ATroutonNobleksrlet

AfizikusokatnemhagytanyugodniaMichelson-fleksrletnegatveredmnye.Azongondolkoztak,hogyhogyanlehetnemsmdszerekkelmgiscsakmeghatrozniaFldnekazterhezviszonytottsebessgt.Amechanikaalaptrvnyeiblkvetkezenerremechanikaiksrleteknemalkalmasak.Asikerremnyvelcsakiselektromgnesesvagyoptikaiksrletekkecsegtethettek,hiszenafnymintaMaxwell-elmletkapcsnlttukizotrpmdonterjedazterben,sezrtbizonyosrtelembenaztertkitnteti.Nohaezekaprblkozsoksemjrtakeredmnnyel,mgisktilyensikertelenksrletetrvidenlerunk.

Hafeltltnkegykondenztort,akkoralemezeikztterhatskeletkezik,deaszimmetriamiattforgatnyomatknemlpfel,vagyisalemezekkzttiernemigyekszikakondenztortelforgatni.Haazonbanakondenztortegyenesvonal,egyenletesmozgsbahozzuk,akkorazelektromosantltttmozglemezekkzttmgneseshatsisfellp.Egyszerszmtssalkimutathat,hogyhaakondenztorlemezekasebessgirnyhozkpestferdnllnak,akkoramgneseserkigyekeznifognakakondenztortelforgatni.(38.bra.)EztajelensgetakartaTroutonsNobleaFldmozgsvalkapcsolatbankimutatni.

Ksrletkakvetkezvolt.Egyvkony,rugalmasszlrafelfggesztettekegykondenztort.HaaFldmozgsakvetkeztbenvalbankeletkezikforgatnyomatk,akkorafelfggesztettkondenztoraszlatvalamennyireelcsavarja.

38.bra.ATroutonNobleksrlet.

AK1sK2lemezekblllkondenztortaFldsebessgnekirnyhozkpest45-osszgbenrgztik.ElektromossmgneseshatsokmiattaK1lemezreegyF1er,aK2lemezreegyF2erhat,sezazerprakondenztortelakarjaforgatni.Ennekazerprnakaltezstkompenzleffektusokmiattnemsikerltkimutatni.

Azelcsavarodsazonbanolyankismrtk,hogynehzkimutatni.Ellenbenhaaszlfelsrsztgyrgztjk,hogyaszabadonfggkondenztoraFldmozgsiirnyval45-osszgetzrbe,akkorakondenztorltalkifejtettforgatnyomatkotazelcsavarodottszlrugalmashatsappenkiegyenslyozza.Hamostazegszberendezstnagyonvatosan90-kalelforgatjuk,akkormintarszletesszmts