Site Rengi

BilgiliUsta.com | Aradığınız Her Bilginin Adresi.

Michelson-Morley Deneyi

  • 16 Nisan 2021
  • Michelson-Morley Deneyi için yorumlar kapalı
  • 227 kez görüntülendi.

Michelson-Morley deneyi olarak adlandırılan proje 1881 senesinde Albert Michelson tarafından yürütülen bir dizi çalışmalar ve daha sonra 1887 senesinde kimyacı Edward Morley tarafını yinelenmiştir. Deneyin neticeyi olumsuz olsa da bilgiler ışığın ilginç dalga eşi tutumlar gösterdiği neticesini ortaya koymuştur. Deney Evveli Deney ilk bakışta ışığın süratinin ölçülmesiyle alakalı gibi görünüyordu. Ne var ki çok ehemmiyetli […]

Michelson-Morley DeneyiMichelson-Morley deneyi olarak adlandırılan proje 1881 senesinde Albert Michelson tarafından yürütülen bir dizi çalışmalar ve daha sonra 1887 senesinde kimyacı Edward Morley tarafını yinelenmiştir. Deneyin neticeyi olumsuz olsa da bilgiler ışığın ilginç dalga eşi tutumlar gösterdiği neticesini ortaya koymuştur.

Deney Evveli

Deney ilk bakışta ışığın süratinin ölçülmesiyle alakalı gibi görünüyordu. Ne var ki çok ehemmiyetli bir deneydi bu. Işık süratinin sonlu olduğu görüşü, Descartes’ın ve Newton‘un maddesel ışık teorilerinde yer alıyordu. Lafı geçen iki düşünür de ışığın bir parçacık akışı olduğunu düşünmüştü. Işığın kesin bir sürate sahip olmasının ispatı gerçeğinde astronomik gözlemlere sabrediyordu. Olaus Romer, Jüpiter ile Dünya’nın birbirine yanaşıp uzaklaşması arasında geçen zaman içinde, bu seyyarenin uydularının yakalanma periyotları arasındaki vakitlerin değiştiğini fark etmişti. Bu tesirin kolay bir açıklaması şuydu: Şayet ışık sürati statik ve sonlu ise, seyyareler birbirine yanaştıkça ışık, Dünya’ya daha kısa müddette erişir, birbirinden uzaklaştıkça, daha uzun müddette erişir. Bu gözlemler 1675’te yapılmıştı.

İdeal olarak ışık sürati, netice hakkında şüphe uyandıracak her türlü maniden uzak, yerkürede kurulacak bir laboratuvarda ölçülmeliydi. 1849 senesinde H. L. Fizeau kolay, dâhice bir usul geliştirene dek, müracaat etecek emin bir usul yoktu. Neticeler, Roemer’in gözlemlerine katlanılarak yapılan sürat hesaplarıyla meblağlıydı.

Michelson-Morley DeneyiPeki ışık neydi? Descartes ve Newton’un parçacık teoriyi, yerini zamanla dalga kuramına vazgeçmişti. Işığın cihansal etrafta, tutsak eter gibi çapraz işleyen bir titreşim olduğu düşünülüyordu. Tutsağınsa, tüm âlemi sardığı ve hareketin arka tasarıyı olduğu düşünülüyordu. Bu düşünce ile Newton’un mekanik âlemi arasındaki ilişkiyi anlamak için, onun şanlı kanunlarının bir özelliğine dikkat etmeliyiz. Galileo değişmezi denilen ehemmiyetli bir matematiksel özelliğe sahiptir bu yasalar. Bu kısaca şu anlama geliyor: Newton’un hareket kanunları her cisim için aynıdır; göreli süratleri ne olursa olsun, statik tutsağa göre süratleri ne olursa olsun, bu yasalar her cisim için geçerlidir. Öyleyse bir cismin salt hareketini tespit etmek için mekanik bir yol bulunamaz.

Şayet Newton Kanunları, uygulandıkları sistemlerin göreli hareketleri ne olursa olsun hep aynı ise, hiçbir sistemin, sözgelimi bizim galaksimizin, gerçekten durağan olup olmadığını öğrenemeyiz. Ama şayet ışık durağan tutsakta dağılan titreşimden kaynaklanıyorsa, o zaman bu tutsak her türlü hareketin ölçülmesine imkân veren statik bir taban gibi düşünülebilir.

Deney

Diyelim ki hareket eden bir kaynaktan ışık dalgası dağılıyor ve kaynağın hareket istikameti üzerinde bir tespit etici var. Şayet ışık dalgası durağan tutsak tarafından aktarılıyorsa, kaynağın ya da tespit eticinin sürati ne olursa olsun, ışığın sürati değişmeyecektir, tutsağa göre statik olacaktır. Ama bu, ışık süratinin, kaynağın ya da tespit eticinin süratine göre statik olduğu anlamına gelmez. Şimdi de ışığın, ışık kaynağının hareket güzergahına dik duran bir tespit eticiye düştüğünü düşünelim. Işık kaynağı ile tespit etici arasındaki uzaklık her iki misalde de aynı olsun. Artık bu iki misali alttaki diyagramda gösterebiliriz. Şayet hem ışık kaynakları hem de tespit eticiler çerçevelerine sıkıca bağlanmışlarsa, her iki ışık dalgası da tutsak içinde ve ona göre aynı statik süratle hareket ediyorsa, birinci ışık dalgasının birinci tespit eticiye varış süresi, ikinci dalganın ikinci tespit eticiye varış zamanından uzun olacaktır. Işık dalgası tutsakta statik süratle hareket ederken, birinci tespit etici ileri doğru hareket etmek vaziyetindedir. Biltihapçı uzaklık, başka bir deyişle ışık kaynağı ile birinci tespit eticiyi aynı istikamette yakalayan çubuk, ikinci uzaklıktan, başka bir deyişle ikinci tespit eticiyi ışık kaynağına dik yakalayan çubuktan uzundur.

Michelson-Morley DeneyiMichelson ile Morley’in planladığı tertibat, diyagramda gösterilenden tabiiki çok daha detaylıydı. Çok detaylıydı; zira onu, iki istikamette ışık süratinin farkını tespit etebilecek hassasiyetteki vasıtalarla donatmak zorundaydılar. Bunun için geliştirdikleri usulle, ayrıca, kaynaktan sevk edilen ışığı tekerrür kaynağa yansıtıp, kırılmaya müdahale eden faktörleri de tespit etebileceklerdi.

Teorisel olarak, misalde verilen iki istikamette hareket eden ışığın süratleri değişik olmalıydı. Ama bu kadar minik bir fark nasıl ölçülebilirdi? Burada Michelson ve Morley’in düşündüğü numara, ışık salınanlarından ya da saçaklarından yararlanmaktı. Bu olgu ışığın bir güzergahıyla dalga hareketine benzemesinden kaynaklanır. Dalga şeklini hayalimizde canlandırırsak, iki dalga üstü üstüste çakıştığında asalak salınanlarını tespit etmeyi düşünebiliriz. Şayet A ve B, Biltihapçı Vaziyette çakışırlarsa, rakımlar ve alçaltılar bir genişleme tesiri oluşturacaktır. Ama İkinci Vaziyette, rakımlar ve alçaltılar birbirini götürür, başka bir deyişle ışık kararır. Diyelim ki A ve B aynı kaynaktan dağılıyor, ama değişik yollarda birleşmek için başladıkları yere ulaşıyorlar. A ve B yolları şayet bütün bir dalga boyu kadar birbirinden uzaksa, Biltihapçı Vaziyeti; yok şayet yarım dalga boyu kadar birbirinden uzaksa, İkinci Vaziyeti elde ederiz. Ama diyelim ki Biltihapçı Vaziyette hareketi başlattık. Şimdi A yolunu, B yolundan çok az geride vazgeçtiğimizi düşünelim. Bu vaziyette B’nin rakımları, A’nın rakımlarından evvel varacaktır. Artık çakışan rakımların azami noktası hafifçe sola kaydırılabilir. Bu kaydırma ile bir gözlemci A yolunun uzunluğunun değişip değişmediğini söyleyebilecektir.

Beyaz ışık, değişik dalga boylarından oluşan ışıkların bir karışımıdır. Dalga boylarındaki değişiklik renkleri oluşturur insan gözü natürel ki bunları idrak edemez. Dalgaların birbirine karışması sebebiyle, asalak tesirleri beyaz ışık üzerinde çalışarak bulunmaya çalışıldığında, dalgaların bütün bir karışımının parlak doruklarını renkli saçaklar etraflar. Michel-Morley deneyinin yöneldiği nokta işte bu saçaklardaki kaymayı tespit edebilmekti.

Michelson ilk kere 1881 senesinde, tutsak içinde gezen yerkürenin hareketini tespit etmeye girişmişti. Ne var ki “bu hareket istikametine dik düşen bir ışık demeti doğrultusundaki tutsak süresince gezen yerkürenin hareketi”ni umursamamıştı. Morley ile 1887’de yaptıkları deneyde bu tesir hesaba katılmıştı.

Michelson-Morley DeneyiTertibatın, tutsak içinde gezen Dünya ile beraber hareket ettiği düşünülüyor. Basit bir matematiksel analiz etme, iki dik istikamette gözlemlenmiş ışık yollarının uzunlukları arasındaki farkların Dv2/c2 olması gerektiğini gösterecektir. Yöntemde D tertibatın kolunun uzunluğunu, v tutsakta hareket eden Dünya’nın süratini, c de ışık süratini simgeliyor. Michelson ile Morley’in işaret ettikleri gibi, “yerkürenin yalnızca yörüngesel hareketi göz önüne alındı. Şayet bu hareket hakkında çok az şey bildiğimiz Güneş sisteminin hareketiyle birleştirilirse, neticenin gözden geçirilmesi gerekecektir; gözlemler sırasında çok ufak da olsa, bir fark bulunmuş olması muhtemeldir ancak. Üç aylık aralarla deney yinelenecek, böylece her türlü şüphe bertaraf edilecektir.

Şayet tertibat 90 derece döndürülürse, fark yeniden Dv2/c2 çıkacaktır. Ama uzun yolu tanımlayan kol, bu kere kısa yolu tanımladığından toplam fark şimdi Dv2 / c2 x 2 olacaktır. Michelson ile Morley’in kullandığı miktarlardaki bir tertibatta bunun tesiri, ışık demetlerinin çakışmasıyla üretilen asalak saçaklarının, bunların hakikat vaziyette gözlemlendiği göreli konumlarından salınım uzaklığının 0,04’ü kadar kayması olmalıdır.

Deneyde kullanılan fizik prensipleri çok kolay olduğu gibi, gözlemler de güçlük çıkarmıyordu. Deneyciler tertibatları geliştirirken, kusur kaynaklarını olabildiğince elemek için tüm kabiliyetlerini ortaya döktüler. Karşılarında iki büyük mesele duruyordu. Güzergahlarından sapan titreşimler tertibatın optik kısmını kızdırabilir ve salınımların sarihçe görülmesini yasaklayabilirdi. Işık demetlerinin yollarının kısa olması, tesirin ufak olacağı ve kesin tespitin güç olacağı anlamına geliyordu. Her iki güçlük de son tertip etmede atlatıldı.

Michelson ve Morley, tertibatı ikinci konuma getirerek yerleşmesini beklemek yerine, cıva küveti içindeki tertibatın tümünü birden usulca çevirirlerse, çok daha net optik tesirler elde edeceklerini kavradılar. Taban usulca çevrilirken, salınımları araştırabilmişlerdi. Bkocaman öğle saatlerinde, öbürü akşam altı sularında olmak üzere, her gün iki dizi gözlem yapıyorlardı. Bu biçimde hava şartlarında alana gelen farklılıkların tesirlerini eksilteceklerini umuyorlardı. Öğle saatlerinde yapılan gözlemler sırasında, taban saat ibresinin tersine, akşamları ise saat ibresi doğrultusunda çevriliyordu.

Deneyin esas yapısını gösteren diyagrama müracaat etirsek, tertibatın iki kolu üzerindeki ışık dalgalarının yolunun uzunluğunda bir fark tespit etilememesinin, tutsağı statik bir arka tasarı bu arka tasarı karşısında dünyanın asıl hareketi ölçülüyordu gibi gören düşünceye büyük bir darbe vurduğu görebiliriz.

Ama deneyin neticeyi nasıl açıklanmalıydı? Belki karşılama edecek birtakım farklılıklar yapmak muhtemeldi. Tertibatın rijit olduğu düşünülüyordu. Peki o zaman Biltihapçı Tespit Etici güzergahındaki tertibatın kolu tutsak tarafından sıkıştırılıp küçültülemez miydi? Bu, Michelson ile Morley’in salınımlardaki rastgele bir tespit etmedeki galibiyetsizliğini sarihe kavuşturabilirdi. Bu Lorentz’in çözümüydü ve teklifte bulanan iki şahıstan dolayı “Fitzgerald-Lorentz” çözümü ismiyle anıldı. Çok daha köklü bir açıklama, deney planlanırken göz önünde bulundurulan kâinat kurgusunun, özellikle tutsak fikri destekleyen kurgunun terk edilmesiydi. Şayet tutsak yoksa, netice elde etmeyi beklemek de afakiydi. Ama neticeyi görünüş haysiyetiyle kabul edebiliriz. Işığın sürati aynı olsaydı, yalnızca hayali tutsakla değil, neyle mukayese etilirse mukayese etilsin, pozitif netice alamazdık.

ZİYARETÇİ YORUMLARI

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu aşağıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.

BİR YORUM YAZ