Dimensioni prossime
Michelson
L'ipotesi
Feynman,
Resnik,
La fis.di Berkeley
tragitto
ortogonale
il moto delle
onde
Indice dei Problemi:
caso 1 (a) I
caso 1 (a) II
caso 2 (a)
caso 2 (b)
caso 3
[1] Nel 1881 Edward Williams Michelson ideò un esperimento per capire se la luce si comporti come il suono; se cioè necessiti o meno di un mezzo per propagare le sue onde nelle quali si manifesta e se sia influenzata dal movimento della sorgente o da quello del mezzo di propagazione. Per capire meglio possiamo pensare ad una sirena che nel vuoto non può far sentire la sua voce o che nella nostra atmosfera terrestre cambia tonalità a seconda che la sorgente si stia avvicinando a noi o che si stia allontanando.
A quel tempo non sembrava possibile
che la luce, la sua espressione in onde luminose,
potesse propagarsi senza la presenza di un mezzo da
far vibrare né che lo spazio non occupato
da materia fosse completamente vuoto, ma che dovesse
essere occupato da un mezzo invisibile da definirsi,
adatto a propagare le onde elettromagnetiche. A questo
mezzo era dato provvisoriamente il nome di “etere”, in
attesa di dimostrarne l’esistenza. Come
conseguenza ne sarebbe derivato che esista la
possibilità di definire il “fermo assoluto”, cioè
di poter indicare un sistema fisico di
riferimento assoluto nel quale i i corpi dello spazio
cosmico possano essere considerati a velocità
zero.
In termini tecnici vi sarebbe la possibilità di definire un sistema di riferimento privilegiato, che potremmo chiamare “spazio assoluto” o “sistema assoluto”, cui far riferimento per stabilire quale sia la velocità zero degli enti nel cosmo. Ipotizzando che questo sistema e queste evenienze potessero essere reali si considerò che in tal caso il pianeta Terra si sarebbe dovuto intendere in moto rispetto al sistema privilegiato per lo meno per una frazione di anno. Inoltre si pensò che anche la velocità della luce si dovesse considerare costante rispetto a quel sistema ma variabile se considerata da un osservatore in moto rispetto al sistema privilegiato.
Si ideò quindi un esperimento che potesse dirimere la questione e confermare o meno l’esistenza dell’etere. L’idea si basò sull’ipotesi che se si manda un fascio di luce orientandolo nella direzione del moto della Terra e lo si confronta con un altro che viaggi perpendicolarmente ad esso, e lo si fa orientando successivamente i due fasci luminosi in diverse direzioni intermedie pur mantenendo un angolo retto fra di loro, allora si potrà stabilire se i due fasci abbiano viaggiato entrambi alla medesima velocità, riferita al nostro sistema, giungendo alla fine del percorso senza ritardo dell’uno rispetto all’altro; ovvero con ritardo di uno rispetto all’altro nel caso dell’esistenza di un fermo assoluto, secondo la teoria del’etere.
Per fare questo fu costruito un interferometro, apparecchio che dal suo costruttore ed ideatore dell’esperimento prese il nome di Interferometro di Michelson. Questo apparecchio non conteneva circuiti elettronici, allora l’elettronica come la conosciamo oggi non esisteva, ma solo elementi ottici come lenti e specchi, oltre che una sorgente di luce. Vediamo com’è costituito.
Tenendo presente lo schema di fig.1 ripresa da Feynman osserviamo che dalla sorgente S viene emesso un raggio di luce che punta sullo specchio B .
B è uno specchio semitrasparente che in parte riflette e in parte fa passare la luce.
Il raggio di luce si divide quindi in due, uno andrà verso lo specchio E, in una direzione supposta essere la medesima del movimento della Terra rispetto all’etere, l’altra andrà verso lo specchio C percorrendo una traiettoria ortogonale alla prima.
Una volta specchiatisi in E e C i raggi tornano in dietro e vengono nel caso di C trasmessi e nel caso di E specchiati verso il cannocchiale D dove eventualmente compariranno delle bande concentriche di interferenza che ci dicono quale sia il ritardo di un raggio rispetto all’altro, in base alla presenza delle stesse; ovvero se ritardo non ci sia.
I calcoli riportati in letteratura sui manuali per giustificare l’esperimento sono relativamente semplici (1) (2) (3)
(1) C. Kittel, W. D. Knight, M. A. Ruderman - La fisica di Berkeley-Meccanica; Zanichelli Bologna, 1970
(2) Richard P. Feynman - La fisica di Feynman-vol.1 meccanica,radiazione,calore; Zanichelli Bologna, 2001
(3) D. Halliday, R.Resnik - Fisica-Parte II - casa ed. Ambrosiana Milano, 1970
Tragitto parallelo al moto, secondo la letteratura
Richard Feynman
esordisce la sua esposizione indicando le distanze e i tempi impiegati dalla
In termini tecnici vi sarebbe la possibilità di definire un sistema di riferimento privilegiato, che potremmo chiamare “spazio assoluto” o “sistema assoluto”, cui far riferimento per stabilire quale sia la velocità zero degli enti nel cosmo. Ipotizzando che questo sistema e queste evenienze potessero essere reali si considerò che in tal caso il pianeta Terra si sarebbe dovuto intendere in moto rispetto al sistema privilegiato per lo meno per una frazione di anno. Inoltre si pensò che anche la velocità della luce si dovesse considerare costante rispetto a quel sistema ma variabile se considerata da un osservatore in moto rispetto al sistema privilegiato.
Si ideò quindi un esperimento che potesse dirimere la questione e confermare o meno l’esistenza dell’etere. L’idea si basò sull’ipotesi che se si manda un fascio di luce orientandolo nella direzione del moto della Terra e lo si confronta con un altro che viaggi perpendicolarmente ad esso, e lo si fa orientando successivamente i due fasci luminosi in diverse direzioni intermedie pur mantenendo un angolo retto fra di loro, allora si potrà stabilire se i due fasci abbiano viaggiato entrambi alla medesima velocità, riferita al nostro sistema, giungendo alla fine del percorso senza ritardo dell’uno rispetto all’altro; ovvero con ritardo di uno rispetto all’altro nel caso dell’esistenza di un fermo assoluto, secondo la teoria del’etere.
Per fare questo fu costruito un interferometro, apparecchio che dal suo costruttore ed ideatore dell’esperimento prese il nome di Interferometro di Michelson. Questo apparecchio non conteneva circuiti elettronici, allora l’elettronica come la conosciamo oggi non esisteva, ma solo elementi ottici come lenti e specchi, oltre che una sorgente di luce. Vediamo com’è costituito.
Tenendo presente lo schema di fig.1 ripresa da Feynman osserviamo che dalla sorgente S viene emesso un raggio di luce che punta sullo specchio B .
B è uno specchio semitrasparente che in parte riflette e in parte fa passare la luce.
Il raggio di luce si divide quindi in due, uno andrà verso lo specchio E, in una direzione supposta essere la medesima del movimento della Terra rispetto all’etere, l’altra andrà verso lo specchio C percorrendo una traiettoria ortogonale alla prima.
Una volta specchiatisi in E e C i raggi tornano in dietro e vengono nel caso di C trasmessi e nel caso di E specchiati verso il cannocchiale D dove eventualmente compariranno delle bande concentriche di interferenza che ci dicono quale sia il ritardo di un raggio rispetto all’altro, in base alla presenza delle stesse; ovvero se ritardo non ci sia.
I calcoli riportati in letteratura sui manuali per giustificare l’esperimento sono relativamente semplici (1) (2) (3)
(1) C. Kittel, W. D. Knight, M. A. Ruderman - La fisica di Berkeley-Meccanica; Zanichelli Bologna, 1970
(2) Richard P. Feynman - La fisica di Feynman-vol.1 meccanica,radiazione,calore; Zanichelli Bologna, 2001
(3) D. Halliday, R.Resnik - Fisica-Parte II - casa ed. Ambrosiana Milano, 1970
Tragitto parallelo al moto, secondo la letteratura
Richard Feynman
esordisce la sua esposizione indicando le distanze e i tempi impiegati dalla
luce per raggiungere lo specchio bersaglio posto nel verso del moto del dispositivo di verifica (nel caso la terra) ponendo la seguente formula:
La formulazione sopra esposta da Feynman non si occupa della velocità del moto dell’onda e scrive: “ora mentre la luce viaggia da B allo specchio E, il dispositivo si muove di un tratto ut1 così la luce deve percorrere un tratto L + ut1 alla velocità c “. Servirà un tempo L/C per giungere a E e servirà un ulteriore tempo dt per coprire la distanza ut1. Viceversa al ritorno, tenendo conto che la distanza da percorrere sarà minore essa sarà espressa così:
Resnik:
“L’interferometro che si muove
insieme alla terra alla velocità u rispetto all’etere è
equivalete ad un interferometro fermo rispetto al quale
l’etere si muove con velocità -u,
. . . Nell’ipotesi che esista l’etere la velocità della
luce nel tratto MM1
è c + u e nel
tratto di ritorno è c - u.
Il tempo necessario per il percorso completo è : 
La fisica di Berkeley
“Un’applicazione elementare della trasformazione Galileiana al problema del moto richiede che la velocità della luce nel sistema dell’osservatore sia diversa da c .Secondo il senso comune ci si aspetta che la velocità della luce c0 rispetto all’osservatore (in moto) sia data da: “
[2] Tragitto ortogonale al moto, secondo la letteratura
Esaminati gli eventi secondo la direzione del moto consideriamo ora quanto viene riportato in letteratura relativamente al moto del raggio ortogonale alla direzione del moto della terra, come si può evincere anche da figura 1. A causa del moto dell’apparecchio si dice che anche gli specchi B e C avanzino e viene inteso che il raggio di luce sia trascinato dal moto dell’apparecchiatura, e quindi della terra, così anche in Feynman. Pertanto il tragitto viene indicato composto dalle ipotenuse dei due triangoli rettangoli BCH e HCB’. Dai calcoli risulterà che lo spazio percorso e il tempo impiegato saranno quelli di figura 3 e formule [4]. Quindi percorso e tempi risultano maggiori che se non vi fosse moto del dispositivo.
Fino qui i risultati offerti correntemente dalla letteratura.
inizio
“Un’applicazione elementare della trasformazione Galileiana al problema del moto richiede che la velocità della luce nel sistema dell’osservatore sia diversa da c .Secondo il senso comune ci si aspetta che la velocità della luce c0 rispetto all’osservatore (in moto) sia data da: “
[2] Tragitto ortogonale al moto, secondo la letteratura
Esaminati gli eventi secondo la direzione del moto consideriamo ora quanto viene riportato in letteratura relativamente al moto del raggio ortogonale alla direzione del moto della terra, come si può evincere anche da figura 1. A causa del moto dell’apparecchio si dice che anche gli specchi B e C avanzino e viene inteso che il raggio di luce sia trascinato dal moto dell’apparecchiatura, e quindi della terra, così anche in Feynman. Pertanto il tragitto viene indicato composto dalle ipotenuse dei due triangoli rettangoli BCH e HCB’. Dai calcoli risulterà che lo spazio percorso e il tempo impiegato saranno quelli di figura 3 e formule [4]. Quindi percorso e tempi risultano maggiori che se non vi fosse moto del dispositivo.
Fino qui i risultati offerti correntemente dalla letteratura.
inizio