Sull'esperienza di Michelson-Morley
Salve a tutti, nell'affrontare lo studio dell'esperienza di Michelson-Morley circa la presenza (presunta) dell'etere, mi è sorta qualche perplessità, che sono sicuro sarà spazzata immediatamente dagli addetti ai lavori 
Ora, l'esperienza è basata, come noto, sulla differenza tra i cammini per due raggi luminosi propaganti rispettivamente parallelamente e perpendicolarmente al flusso d'etere. Da quanto ho compreso, allorchè i raggi raggiungono lo specchio centrale semiargentato, si comportano come sorgenti coerenti di luce, soltanto con una differenza di fase che produce sullo schermo (telescopio) una figura di diffrazione. Correggetemi se sbaglio.
Quel che non comprendo (e su cui tutti i libri fuggono abbastanza veloci) è il motivo per cui dovrei vedere le frange d'interferenza 'spostarsi' quando l'intero apparato venga ruotato di 90°. Così profanamente ragiono: ruotando l'apparato, i due raggi invertono tra loro i ruoli, ma quest'inversione non pare essere molto più di un'osservazione teorica, dal momento che essendo i due bracci dell'interferometro esattamente uguali in lunghezza i due raggi dovrebbero essere effettivamente indistinguibili. Molto semplicisticamente, nello specchio centrale i due raggi partono sfasati sia prima che dopo la rotazione, ma lo sfasamento dovrebbe essere effettivamente in entrambi i casi lo stesso (poichè tale è appunto la differenza tra i cammini in entrambi i casi), per cui l'onda che si ottiene sommando i due contributi (e che è poi rilevata dallo schermo-telescopio) dovrebbe essere identica in entrambi i casi! L'esperienza è invece basata proprio sul fatto che ogni frangia si sposta --e lo fa di una quantità doppia rispetto alla differenza tra i cammini. Dove sbaglio?
Spero di essermi sufficientemente spiegato (per quanto un errore possa essere appunto 'spiegato'..
)
Ora, l'esperienza è basata, come noto, sulla differenza tra i cammini per due raggi luminosi propaganti rispettivamente parallelamente e perpendicolarmente al flusso d'etere. Da quanto ho compreso, allorchè i raggi raggiungono lo specchio centrale semiargentato, si comportano come sorgenti coerenti di luce, soltanto con una differenza di fase che produce sullo schermo (telescopio) una figura di diffrazione. Correggetemi se sbaglio.
Quel che non comprendo (e su cui tutti i libri fuggono abbastanza veloci) è il motivo per cui dovrei vedere le frange d'interferenza 'spostarsi' quando l'intero apparato venga ruotato di 90°. Così profanamente ragiono: ruotando l'apparato, i due raggi invertono tra loro i ruoli, ma quest'inversione non pare essere molto più di un'osservazione teorica, dal momento che essendo i due bracci dell'interferometro esattamente uguali in lunghezza i due raggi dovrebbero essere effettivamente indistinguibili. Molto semplicisticamente, nello specchio centrale i due raggi partono sfasati sia prima che dopo la rotazione, ma lo sfasamento dovrebbe essere effettivamente in entrambi i casi lo stesso (poichè tale è appunto la differenza tra i cammini in entrambi i casi), per cui l'onda che si ottiene sommando i due contributi (e che è poi rilevata dallo schermo-telescopio) dovrebbe essere identica in entrambi i casi! L'esperienza è invece basata proprio sul fatto che ogni frangia si sposta --e lo fa di una quantità doppia rispetto alla differenza tra i cammini. Dove sbaglio?
Spero di essermi sufficientemente spiegato (per quanto un errore possa essere appunto 'spiegato'..
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Risposte
Premetto che non sono un fisico, ma ho studiato quest'esperimento per un esame che mi ha appassionato molto, per cui provo a rispondere... adesso non vorrei dire cavolate (e nel caso qualcuno mi smentirà) ma, a suo tempo, mi sembrava di aver capito che:
- (prima della rotazione) si osserva una figura di interferenza, dovuta a una differenza dei tempi di propagazione;
- sperimentalmente è molto difficile fare i bracci rigorosamente uguali (la differenza tra le due lunghezze è dell'ordine di
$ 10^-7 $ ), pertanto l'interferenza (cioè la differenza dei tempi di propagazione) può essere dovuta a:
a) differenza dei bracci
b) cambiamento della velocità della luce nel passaggio da un riferimento all'altro (questo si intendeva originariamente dimostrare).
Al fine di ovviare al problema della differenza dei bracci si ruota l'interferometro in modo da scambiarne i ruoli, si ricalcola la differenza dei tempi di propagazione e quindi la differenza di tempo totale (differenza tra i due cammini ottici), la quale dovrebbe determinare uno spostamento della figura di interferenza (in particolare del numero di frange). Non viene però osservato nessuno spostamento del numero di frange e quindi a livello sperimentale non si evidenzia il classico effetto di somma delle velocità.
Non so se ho risposto alla tua domanda e spero di non aver confuso ulteriormente le tue idee e soprattutto di non aver scritto baggianate...
Attendo, come te, conferma da qualcuno più esperto...
- (prima della rotazione) si osserva una figura di interferenza, dovuta a una differenza dei tempi di propagazione;
- sperimentalmente è molto difficile fare i bracci rigorosamente uguali (la differenza tra le due lunghezze è dell'ordine di
$ 10^-7 $ ), pertanto l'interferenza (cioè la differenza dei tempi di propagazione) può essere dovuta a:
a) differenza dei bracci
b) cambiamento della velocità della luce nel passaggio da un riferimento all'altro (questo si intendeva originariamente dimostrare).
Al fine di ovviare al problema della differenza dei bracci si ruota l'interferometro in modo da scambiarne i ruoli, si ricalcola la differenza dei tempi di propagazione e quindi la differenza di tempo totale (differenza tra i due cammini ottici), la quale dovrebbe determinare uno spostamento della figura di interferenza (in particolare del numero di frange). Non viene però osservato nessuno spostamento del numero di frange e quindi a livello sperimentale non si evidenzia il classico effetto di somma delle velocità.
Non so se ho risposto alla tua domanda e spero di non aver confuso ulteriormente le tue idee e soprattutto di non aver scritto baggianate...
Attendo, come te, conferma da qualcuno più esperto...
Grazie per il contributo, ma da profano credo che vi siano alcune imprecisioni nel tuo ragionamento.
Anzitutto, l'idea è quella di calcolare lo spostamento delle frange proprio perchè un calcolo diretto della differenza nei tempi di propagazione è impossibile (per limiti fisici della strumentazione): è qui che sta l'intuizione di Michelson.
Detto ciò, l'apparato non è girato con lo scopo di evitare gli errori di strumentazione, quanto piuttosto perchè il rilevare uno scostamento della frangia dall'ipotetica posizione che essa avrebbe se l'etere non esistesse (chiaramente qui si suppone che l'esperimento voglia certificare la presenza dell'etere) sarebbe del tutto impossibile. L'unica possibilità è appunto disporre di una figura di interferenza i cui picchi si spostano per effetto dello spostamento delle componenti.
Per quanto riguarda la lunghezza dei bracci, si suppone che essi siano eguali, ed un eventuale errore nella loro fabbricazione dovrebbero riflettersi in uno spostamento delle frange nell'ordine di una parte su 100, per cui comunque poco influente.
Spero che qualcheduno più esperto di me possa fornire la corretta interpretazione
Grazie
Anzitutto, l'idea è quella di calcolare lo spostamento delle frange proprio perchè un calcolo diretto della differenza nei tempi di propagazione è impossibile (per limiti fisici della strumentazione): è qui che sta l'intuizione di Michelson.
Detto ciò, l'apparato non è girato con lo scopo di evitare gli errori di strumentazione, quanto piuttosto perchè il rilevare uno scostamento della frangia dall'ipotetica posizione che essa avrebbe se l'etere non esistesse (chiaramente qui si suppone che l'esperimento voglia certificare la presenza dell'etere) sarebbe del tutto impossibile. L'unica possibilità è appunto disporre di una figura di interferenza i cui picchi si spostano per effetto dello spostamento delle componenti.
Per quanto riguarda la lunghezza dei bracci, si suppone che essi siano eguali, ed un eventuale errore nella loro fabbricazione dovrebbero riflettersi in uno spostamento delle frange nell'ordine di una parte su 100, per cui comunque poco influente.
Spero che qualcheduno più esperto di me possa fornire la corretta interpretazione
Grazie
A quanto ho capito le lunghezze dei bracci devono essere differenti, altrimenti anche nel caso in cui la teoria della presenza del vento d'etere fosse corretta non si misurerebbe una variazione della figura di interferenza, ruotando l'interferometro.
Si ipotizza che la fase di entrmabi i segnali luminosi non subisca variazioni quando interagisce con le superfici riflettenti e semiriflettenti.
Si ipotizza che la fase di entrmabi i segnali luminosi non subisca variazioni quando interagisce con le superfici riflettenti e semiriflettenti.
Azzardo: non devono necessariamente essere differenti. Almeno nella letteratura, non si trova questa condizione.
Per ora non ci sono altri interventi significativi in questa discussione 
comunque, a titolo informativo ricordo che, quando ho studiato quest'esperimento, avevo esattamente gli stessi dubbi di mdoni, quindi mi rivolsi al professore che teneva il corso ed ebbi più o meno la spiegazione che ho scritto nel mio post, certo non esattamente così, ma con molti più particolari che credo di aver appuntato da qualche parte.. cercherò un pò il foglio in questione...
comunque, a titolo informativo ricordo che, quando ho studiato quest'esperimento, avevo esattamente gli stessi dubbi di mdoni, quindi mi rivolsi al professore che teneva il corso ed ebbi più o meno la spiegazione che ho scritto nel mio post, certo non esattamente così, ma con molti più particolari che credo di aver appuntato da qualche parte.. cercherò un pò il foglio in questione...
Bene, attendiamo!
Grazie per il contributo, Zilpha
Grazie per il contributo, Zilpha
Salve,
Vorrei riesumare questa discussione perché mi trovo ad avere gli stessi problemi
Vorrei riesumare questa discussione perché mi trovo ad avere gli stessi problemi
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