Ошибка в схеме опыта Майкельсона заключается в том, что для луча распространяющегося перпендикулярно
эфирному ветру (в случае если бы оный имел место быть) не учтено явление сноса. Иными словами
не учтено что пловца переплывающего реку будет сносить течением. Наличие данной ошибки не меняет
старых результатов эксперимента. Если бы предположение об эфирном ветре было бы верно, то с
учетом ошибки эффект изменения интерференционной картины был бы еще заметней.
Чтоб разобраться в идее опыта и понять суть ошибки, обратимся к описанию опыта, взятого из
учебника Г.А.Зисман, О.М.Тодес "Курс общей физики" том3 Оптика:
Рассмотрим упрощенную схему хода лучей в приборе рис.1. Испущенный источником S
луч с помощью полупрозрачной пластинки О расщеплялся на два луча. Эти лучи после отражения от
зеркал
Z1 и
Z2
снова возвращались к пластине О и, взаимодействуя,
образовывали интерференционную картину в интерферометре F. Задача состоит в том, чтоб
определить обусловленную движением прибора относительно эфира, разность хода интерферирующих
лучей 1 и 2. Эта разность хода может возникнуть между точкой, в которой лучи
1 и 2 разделились, и точкой в которой их пути опять слились. Следовательно,
искомая разность хода возникает на пути лучей
OZ1О
и OZ2О. Если медленно
вращать прибор, то разность хода, обусловленная движением прибора относительно эфира, будет
меняться, а стало быть, будет меняться и интерференционная картина. Будем исходить из гипотезы
неподвижного эфира, относительно которого свет распространяется со скоростью с.
Предположим, что прибор ориентирован так, что он перемещается относительно эфира
в направлении
OZ1,
со скоростью v. Вычислим время
DТ,
затрачиваемое лучом
на прохождение пути
OZ1О.
При движении в направлении
OZ1
луч движется по
отношении к эфиру со скоростью с, но прибор движется в том же направлении со
скоростью v. Следовательно, скорость луча по отношении к прибору равна с - v и
путь OZ1
длинною L проходится за время L/(с - v). При движении от
Z1
к О луч движется навстречу прибору, и его скорость относительно прибора равна
с+v. Путь OZ1О
будет пройден за время:
что отвечает пройденному лучом пути по отношению к эфиру:
Если бы прибор покоился относительно эфира, путь луча был бы равен 2L.
Множитель
1/(1 - v2/с2)
обусловлен движением прибора относительно эфира.
(пока все было верно, но следующие строки уже ошибочны)
Для вычисления пути второго луча, нарисуем положение точки О и зеркала
Z2
для трех моментов времени рис.2: начального, когда луч покидает пластину О,
(точки О и Z2)
, момента, когда луч достигает зеркала
(Z2',О')
, и положения, когда луч возвращается к пластине
(Z2",О").
Здесь допущена ошибка в логике поведения света.
Следуя логике экспериментаторов, световые лучи распространяются от движущегося в эфире
источника как показано на рисунке 3. Получается что, движение источника не влияет на модуль
скорости распространения световых лучей, но влияет на направление их распространения. Но если
считать что распространение света полностью независимо от движения источника, то должно
существовать явление сноса лучей рис.4. Луч распространяющийся в эфире перпендикулярно
движению источника следует сравнивать с пловцом переплывающим реку перпендикулярно течению,
его будет сносить, и он будет образовывать световой фронт не в точке А рис.3.,а
в точке А' рис.4.
Дальнейшие рассуждения экспериментаторов: Луч света проходит путь
ОZ2'= L1
со скоростью с за то же время, за которое пластина О проходит путь
ОО' со скоростью
v. Отсюда следует, что
ОО'/L1 = v/с.
Зная отношение ОО' к гипотенузе L1 и длину второго катета
О' Z2'= L,
легко находим весь путь пройденный лучом света:
И обусловленная движением прибора разность хода лучей будет равна
Если эфирно волновая модель поведения света верна, то при вращении прибора эта разность
хода будет меняться, и стало быть, будет меняться интерференционная картина.
С учетом сноса:
Если же исправить ошибку и учесть явление сноса, то путь второго луча будет простым
S2 = 2L.
Как пловец, переплывающий реку перпендикулярно течению, пройдет путь в воде равный ширине реки,
так и второй луч, распространяясь перпендикулярно движению прибора, пройдет путь в эфире от
пластины до зеркала равный L - расстоянию между пластиной и зеркалом. Обратный путь равен также
величине L. В итоге если бы эфирно-волновая теория была бы верна, изменение
интерференционной картины было бы еще заметнее.
Из самого явления бокового сноса вытекает более простой по схематике эксперимент
нежели опыт Майкельсона. Такой эксперимент описан в статье
"Попытка поимки эфирного ветра на явлении бокового сноса".