跳到正文

以太风检验:零结果怎样成为有内容的证据

42 分钟

本课要解决的问题

若光相对固定介质以c传播,地球运动是否应造成不同方向的往返时间差?

这不是先背名词再找用途。我们从一个确切问题出发,逐步抽出能够重复使用的数学结构。学完本课,你应能解释“为什么要这样定义”,并独立完成一个计算或证明。

概念建立

干涉仪把同一束光分到互相垂直的两臂,再比较重合条纹。经典以太风模型预言装置转动时,两臂相对假想介质速度不同,光程差应周期变化。高灵敏度实验未见预期条纹移动,称为零结果,但它排除了参数范围内的具体预测。

推导主线

低速近似下,预期效应的相对量级与 v²/c² 同阶。若地球速度取 v=3×10⁴ m/s、c=3×10⁸ m/s,则 v/c=10⁻⁴,平方为10⁻⁸。这解释了实验为何必须用干涉放大微小差异并严控温度、振动。

完整例题

若仪器灵敏度足以检测预言的10⁻⁸量级变化,而多方向、不同时间测量仍无周期信号,那么特定静止以太模型受到强约束;这不是证明‘什么都没有发生’。

严格边界

零结果只有在灵敏度、系统误差和模型预言都明确时才有力量。不能把‘没看到’自动等同于‘不存在’,也不能靠临时加入不可检验修正无限保护模型。

课后闭环

为干涉仪实验写出信号周期、装置旋转对照、温漂与振动控制,并解释何种零结果能排除给定以太风速度。

完成页面中的单选、多选和计算题。计算题要保留中间步骤;多选题漏选或多选均视为没有掌握定义。错误按“对象、运算、条件、推理、计算”标出第一处失误,隔一天遮住答案重做。

Practice

本课练习

3

先独立作答再提交;编程题会在隔离沙箱中真实编译、运行并对拍。

1计算题:以太风检验:零结果怎样成为有内容的证据 3

取v=3×10^4 m/s、c=3×10^8 m/s,计算(v/c)²。

登录 后答题可以领积分
2单选题:以太风检验:零结果怎样成为有内容的证据 3

高精度以太风实验的零结果为何有科学内容?

登录 后答题可以领积分
3多选题:以太风检验:零结果怎样成为有内容的证据 3

解释干涉仪零结果时应明确哪些内容?

多选题:必须选全正确项,漏选或多选均不得分。

登录 后答题可以领积分