Laboratorio Michelson Morley

EXPERIMENTO DE MICHELSON - MORLEY

Universidad Distrital Francisco José De Caldas

Física moderna /Ingeniería mecánica

Néstor Enrique linares, cód. 20121375383 / Gabriel Álvarez Rojas, cód. 20121375378 / Narciso Ernesto Camacho Bermúdez cód. 20091275006, / Oscar Eduardo Góngora, cód. 20121375379

nestor.linares@hotmail.com, gavincent1@hotmail.com, narcisocamacho@gmail.com oscargongora29@gmail.com,

Octubre de 2012

Resumen

El objetivo del presente ejercicio es la comprensión de la experiencia desarrollada por Albert A. Michelson y Edward W. Morley en su intento por determinar la existencia del “éter”, y que recreamos en el laboratorio de física, a partir de esto, la elaboración de conclusiones respecto a los resultados obtenidos, describir los procedimientos realizados, y resultados obtenidos, en la práctica de laboratorio. Mediante el uso de un interferómetro, diseñado inicialmente para poder captar o detectar la velocidad de la tierra respecto al éter luminifero, demostraron la inexistencia de este y causaron una revolución en el pensamiento de los físicos de su época.

Palabras clave: Onda destructiva, onda constructiva, iinterferómetro, Éter luminifero, Velocidad de la Luz.

1 OBJETIVO

Demostración y análisis del funcionamiento del experimento de Michelson y Morley

Introducción

El experimento de Michelson - Morley consiste básicamente en una fuente láser divergente, la cual, al encontrarse un divisor de haz, es separada en dos frentes de onda idénticos, propagándose en direcciones perpendiculares. Estos haces se reflejan en sendos espejos planos, volviéndose a recombinar tras el divisor de haz. Si los espejos estuviesen situados a la misma distancia del divisor de haz, entonces, despreciando las diferencias debidas al espesor del espejo, los haces se recombinarían en fase, y no se obtendría ningún patrón de interferencia Para comprender la importancia que tuvo la ejecución de este experimento y como transformo el mundo de la física debemos trasladarnos a 1865, periodo en el cual Maxwell formulo la teoría del electromagnetismo en el cual postulaba que la luz era una onda y como tal debía viajar por el espacio, a través de un medio, a este medio se le llamó éter.

Este tipo de onda se caracterizaba por que su velocidad dependía solo del medio en el que se propagaba y no de la velocidad del foco emisor o del receptor. Sin embargo, si el medio se movía, respecto a un receptor en reposo, la velocidad total de la onda seria la suma vectorial de la velocidad de la onda respecto al medio y a la velocidad del medio respecto del receptor.

Aunque dicha teoría fue aceptada por la comunidad científica del momento como verdadera, tenía una falencia porque ningún tipo de dato experimental la respaldaba, lo cual provocaba descontento por parte de algunos miembros de dicha comunidad, especialmente varios físicos, entre ellos Albert Abraham Michelson y Edward Morley, quienes se propusieron firmemente en resolver esta situación, diseñando un experimento que les permitiera medir la velocidad relativa a la que se movía la Tierra con respecto al éter.

Sin embargo no esperaban encontrarse con una respuesta tan opuesta a su objetivo inicial al realizar este elaborado proyecto. Resulto ser totalmente desconcertante, pues sin importar las múltiples veces que lo reprodujeron ni las diferentes condiciones que recrearon, no pudieron encontrar ninguna diferencia en la velocidad medida de la luz, lo cual iba en contravía a la teoría planteada por maxwell. Estos resultados solo arrojaban a Michelson y Morley a una sola conclusión La inexistencia del éter. Este resultado fue duramente criticado y cuestionado incluso los célebres físicos responsables de este hallazgo, quienes se reusaban a creer en la inexistencia de esta sustancia, para ellos el éter era real solo que ellos no lo pudieron encontrar lo que consideraron su más rotundo fracaso.

Sin embargo por más que lo intentaron en los años consecuentes a este hallazgo, se pudo confirmar y demostrar por formulaciones matemáticas conceptos que respaldaban dicha teoría.

Ernst Mach fue uno de los primeros físicos en interpretar el resultado entregado por el experimento de Michelson y Morley, pues consideró “que el experimento era adecuado y sugirió elaborar una nueva teoría que reemplazara a la del éter”. En cuanto a este experimento Arthur Beiser expreso que “Los resultados negativos del experimento de Michelson y Morley tuvieron dos consecuencias: En primer lugar, al demostrar que el éter carecía de propiedades medibles resultaba insostenible la hipótesis del éter y en segundo lugar se vislumbraba un nuevo principio físico: la velocidad de la luz en el espacio libre es la misma en todas partes, independiente de cualquier movimiento de la fuente o del observador.”

Método

La razón teórica clásica de este experimento se basa en que la luz viaja a una velocidad c respecto de su fuente y en un medio en reposo. Como la Tierra se mueve a una velocidad v, la velocidad relativa de la Tierra, en las distintas direcciones, respecto del éter (medio en el que se mueve la luz), varía a lo largo del día y de los meses. Esta sustancia hipotética utilizada por maxwell, en su teoría del electromagnetismo era el medio en el que la luz se propagaba en el universo así como lo haría una onda en el agua, esta sustancia llenaba todo el espacio, y se caracterizaba por ser absolutamente transparente a la vista, carente de peso y de roce,

Ilustración 1 El éter como medio de propagación

En consecuencia, la velocidad de la luz medida en la Tierra en condiciones óptimas (es decir, cuando la tierra se mueve en la misma dirección del éter), debería ser:

c-v En la dirección y sentido del movimiento de la tierra.

c+v En la dirección y sentido contrario del movimiento de la Tierra.

√(c^2+ v^2 ) En la dirección perpendicular al movimiento de la Tierra.

El análisis de las interpretaciones de los resultados del experimento, a la sombra de lo demostrado por Fizeau, para algunos, se constata que no hay nada de novedoso en el resultado negativo entregado por el interferómetro de Michelson y Morley, pues agregan que toda medida realizada dentro del mismo sistema de referencia son nulas, dado que vectorialmente hablando no había nada que adicionar a la velocidad de la luz. Según el matemático cubano Aurelio Baldor: “Si a la vez, el minuendo y el sustraendo aumenta un mismo número”

El método práctico consistía en

...