关于迈克尔逊-莫雷实验,下列说法正确的有()

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一帆科普a5
2024-06-29
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迈克尔逊-莫雷实验,是探索光的传播介质以太是否存在的实验。物理学家们曾猜想宇宙空间中充满着光的传播介质,并把它叫着以太,并认为以太是绝对静止的。宇宙中的各星球都在以太内部运动,以太可以作为宇宙中的绝对参照物。由于地球在绕太阳公转,并且还在自转,则地球和以太之间必有相对运动。于是人们就想通过测量以太与地球的相对运动,来证实以太的存在。
为了证明以太的存在,物理学家做了大量实验,其中最著名的实验就是迈克尔逊-莫雷实验。迈克尔逊-莫雷实验测得:在地球附近的空间中,光在各个方向上的传播速度是相同的。若以太与地球有相对运动,则沿以太移动方向传播的光,其速度应该大于向其它方向传播的光,实验不应该出现光在各方向传播速度都相同的结果。该实验结果否定了以太与地球的相对运动,也即是否定了可作为宇宙中绝对参照物的以太的存在。于是就有人认为,既然以太不存在,则光传播就不需要传播介质。其实这种认识是错误的,迈克尔逊-莫雷实验只是证实了,在地球附近的空间中光的传播介质与地球没有相对运动,而不应该用该实验去证实光是否需要传播介质这个问题。那么又该如何确定光的传播介质是何种物质呢?这个可以从波的传播原理来寻找确定方法。
波的形成与传播需要两个基本条件:波源和介质。波源是产生振动的物体,而介质则是振动能量传播所需的物质,这两个条件缺一不可。没有波源就无法产生振动,而没有介质则无法传播振动。而介质的震动只是在一平衡点进行,介质并不会随波的传播而移动。因此,必须有连续的传播介质波才可以传播下去。光波的传播也应如此,否则它就不属于波,也不会表现出各种各样的波的特性。那么又该如何确定光的传播介质是何种物质呢?其实方法很简单,既然波是靠介质的有序震动进行传播的,根据波的这个传播特点,就可归纳出确定波传播介质的方法,即:波传播时,在传播地点做有序震动的物质,就是波的传播介质。那么光传播时,是那种物质在做有序振动呢?是电磁场。因为光传播时,光波中电磁场的强度,进行着周期性的大小变换。电磁场强度的这种大小变换,实际就是电磁场在振动,变换中的电磁场的最大强度,正是电磁波的振幅。所以说,电磁场就是电磁波的传播介质。由于磁场是电场的另一种表现形式,也可认为:光的传播介质是电场。
人们之所以会认为光传播无需传播介质,是因为宇宙中一些星球发出的光可以穿过浩瀚的太空到达地球,人们一直认为浩瀚的太空是真空的,光既然可以在浩瀚的太空中传播,于是便有人认为光传播不需要传播介质。电场是由组成物质的带电粒子发出,并可以向远处无限的延伸。由于宇宙中存在有数以万亿计的星球,这些星球大都是由带电粒子组成,所以它们会在太空中形成各自的电场,这些电场才是光可以在浩瀚太空中传播的原因。
使用光的传播介质电场,还可以很容易的解释迈克尔逊-莫雷实验。迈克尔逊-莫雷实验测得,在地球附近空间中,光在各处及各个方向上的传播速度是相同的。为什么会有这样的结果呢?有以下两个方面的原因:
(1).由于其它星球距离地球太遥远,它们在地球附近形成的电场与地球自身形成的电场相比可以忽略,地球附近空间中的电场主要由地球自身形成。因此,地球附近空间中的电场与地球是成为一体的,没有相对运动。
(2).传播介质的性质决定着波在该传播介质中的传播速度。在地球附近空间这个特定区域里,电场的性质处处都基本相同,因此在这里测得的光速也都基本相同,为每秒约30万公里。
正是基于以上两点,才造成在地球附近空间中测量到的光速,在各处及各个方向上都基本相同。
基于上面的两点还可以明白:来自太阳或其它星球的光,它们在太空中传播时,不管其相对于地球的传播速度是多少,当它们到达地球附近后,其相对于地球的传播速度都会变的相同,为每秒约30万公里。正是各星球照射到地球上的光速相同,造成一些人认为光相对于各星球的传播速度都一样,便得出了不切实际的光速不变理论。在科学研究中,不能根据事物的表面现象下结论,要学会透过现象看本质。实际上,太空中的光速并不是一成不变的,因为太空中的电场,是由宇宙中数以万亿计的运动着的星球共同形成,当空间位置改变时,电场的强度与运动状态可能也会改变。电场的强弱变化以及电场的运动,都会影响光的传播速度,所以光在太空中并不会一直以恒定的速度传播。测量得到的每秒30万公里的光速,实际上是在地球附近空间这个特定区域中的光速。
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关于迈克尔逊-莫雷实验,下列说法正确的有()

A.实验很成功,得到了预期结果

B.实验装置利用了光的干涉原理

C.实验目的是试图测量地球相对以太的运动速度

D.实验结果引起了当时物理学家们的充分重视

正确答案:BCD
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