Thực hiện lại Thí_nghiệm_Fizeau

Thí nghiệm Fizeau được cải tiến bởi Michelson và Morley năm 1886. Chùm sáng chuẩn trực từ nguồn a đi qua gương bán mạ b và bị phân làm hai luồng: một luồng đi theo đường b c d e f b g và luồng còn lại đi theo đường b f e d c b g.

Albert A. MichelsonEdward W. Morley, vào năm 1886[P 5], đã thực hiện lại thí nghiệm Fizeau với độ chính xác cao hơn, giải quyết được một số hạn chế của thí nghiệm ban đầu bởi Fizeau:

  1. sự biến dạng của các thiết bị quang học trong dụng cụ của Fizeau có thể gây ra các dịch chuyển vân ánh sáng không tương ứng với chênh lệch tốc độ của ánh sáng trong hai ống nước;
  2. quan sát được thực hiện trong thời gian ngắn, vì áp lực nước chảy qua các ống không được duy trì lâu;
  3. có các dòng chảy tầng trong các ống có đường kính nhỏ, do đó chỉ phần trung tâm nhỏ bé của ống được sử dụng để truyền dẫn ánh sáng, khiến cho vân giao thoa thu được có độ sáng rất yếu;
  4. có sai số đáng kể trong việc xác định tốc độ nước chảy trong ống, cũng do dòng chảy tầng.

Michelson thiết kế lại dụng cụ của Fizeau, dùng các ống nước có đường kính lớn hơn, và bồn dự trữ nước lớn hơn có khả năng tạo ra dòng chảy có tốc độ ổn định trong khoảng thời gian cỡ ba phút. Giao thoa kế chung đường của ông giúp tự động bù trừ lại các sai lệch do biến dạng của dụng cụ. Đây là loại giao thoa kế Sagnac với một số chẵn các lần phản xạ trên quang trình.[S 6] Nó tạo ra các vân giao thoa rất ổn định, không bị ảnh hưởng đáng kể bởi biến dạng hoặc di chuyển nhỏ của các thiết bị quang học. Tâm của các vân giao thoa thậm chí không bị di chuyển khi đặt thêm một miếng kính trong suốt ở h hoặc đưa một que diêm đang cháy vào đường đi của ánh sáng. Với dụng cụ này, Michelson và Morley đã xác nhận được hoàn toàn kết quả của Fizeau.[P 5]

Năm 1910, Franz Harress dùng dụng cụ của Fizeau nhưng cho nó quay, và cũng xác nhận hệ số kéo đề xuất bởi Fresnel. Tuy nhiên, ông cũng đã phát hiện các "sai số hệ thống" trong kết quả thí nghiệm, sau này được biết đến là hệ quả của hiệu ứng Sagnac.[S 7]

Những thí nghiệm khác được thực hiện bởi Pieter Zeeman năm 1914–1915. Sử dụng một phiên bản lớn hơn của dụng cụ của Michelson, với các ống nước được nối trực tiếp đến đường ống dẫn nước của thành phố Amsterdam, Zeeman đã có thể thực hiện đo đạc trong thời gian dài, dùng ánh sáng đơn sắc, từ bước sóng 4358 Å (tím) đến 6870 Å (đỏ) để xác nhận công thức hệ số kéo có bổ sung hiệu ứng tán sắc của Lorentz.[P 6][P 7].

Sau này, rất nhiều thí nghiệm khác đã được thực hiện để đo hệ số kéo, thường có thêm hiệu ứng Sagnac.[S 8] Ví dụ như các thí nghiệm dùng laser vòng cùng với các đĩa quay,[P 8][P 9][P 10][P 11] hoặc trong các thí nghiệm với giao thoa kế neutron.[P 12][P 13][P 14] Hệ số kéo vuông góc cũng đã được đo đạc: môi trường chuyển động vuông góc với phương của ánh sáng cũng làm thay đổi tốc độ ánh sáng.[P 15][P 16]

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Thí_nghiệm_Fizeau http://www.mpiwg-berlin.mpg.de/Preprints/P265.PDF http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/... http://adsabs.harvard.edu/abs/1907AnP...328..989L http://adsabs.harvard.edu/abs/1914KNAB...17..445Z http://adsabs.harvard.edu/abs/1915KNAB...18..398Z http://adsabs.harvard.edu/abs/1963AmJPh..31...47S http://adsabs.harvard.edu/abs/1964JAP....35.2556M http://adsabs.harvard.edu/abs/1972PhRvA...5..591B http://adsabs.harvard.edu/abs/1972RSPSA.328..337J http://adsabs.harvard.edu/abs/1975RSPSA.345..351J