本文關(guān)鍵詞：邁克爾遜莫雷，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

   理解邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)（MMX）中的光學(xué)干涉現(xiàn)象所需要的物理知識(shí)并不復(fù)雜，只需要讀者具備幾何光學(xué)和楊氏干涉的知識(shí)，加上細(xì)致考慮各種影響光線傳播的因素，就可以獲得正確答案。
   MMX是由近似重合的兩束光在觀察屏產(chǎn)生干涉的光學(xué)現(xiàn)象，條紋的變化由兩束光的光程差決定，對(duì)于用于實(shí)驗(yàn)的可見光紅光，一個(gè)波長（600-700nm）的光程變化就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)條紋的移動(dòng)，因此兩束光的光路的微小變化，應(yīng)與干涉條紋移動(dòng)高度敏感的。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，可能導(dǎo)致光路變化，即使是非常細(xì)微的因素，都必須認(rèn)真考慮，更不能對(duì)光路作理想化的簡化處理，否則分析結(jié)果會(huì)出現(xiàn)巨大偏差。
  下面的MMX干涉光路圖是來自于教材，用于光學(xué)原理分析。

                     圖1 MMX光學(xué)干涉原理圖

   這是一個(gè)非常理想化的簡化模型，其基本過程是：入射光經(jīng)分光片后，成為兩束相互垂直的光束，再經(jīng)反射鏡垂直反射沿原光路返回到達(dá)S，兩束光重合傳播到達(dá)觀察點(diǎn)O產(chǎn)生干涉。這種情況只有當(dāng)光的傳播介質(zhì)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)靜止u=0時(shí)，才可能成立。當(dāng)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度u不為0并與入射光方向平行時(shí)，光的傳播會(huì)受到運(yùn)動(dòng)介質(zhì)的影響，正確的O點(diǎn)干涉光路圖應(yīng)該如圖2所示。

                  圖2 運(yùn)動(dòng)介質(zhì)對(duì)MMX干涉光路的影響

   垂直于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向的光束，會(huì)發(fā)生改變，如圖2中的紅線所示，經(jīng)反射鏡B反射后，不會(huì)返回到S，而是有微小變化的S'位置。因此計(jì)算垂直光束的光程時(shí)，應(yīng)按圖2中的紅線光路進(jìn)行，才能得到正確的結(jié)果。由于MMX干涉實(shí)驗(yàn)對(duì)于光程是十分敏感的（檢測(cè)的是0.4條紋移動(dòng)，4/10波長），SS'的微小差異都可能導(dǎo)致這種結(jié)果，因此SS'應(yīng)作為必須考慮的因素反映到光程差的計(jì)算之中，這樣MMX光程差公式就會(huì)十分復(fù)雜，但是必須的。
   很顯然，由圖2得出的MMX條紋移動(dòng)數(shù)與按圖1的簡化模型給出的結(jié)果，肯定是不同。由于圖1忽略了影響條紋移動(dòng)的重要因素SS'，因此，由圖1給出的結(jié)論是不完整、不正確的。由此進(jìn)一步得出的洛侖茲收縮（或變換）就沒有依據(jù)，更不能作為光速不變假設(shè)的實(shí)驗(yàn)證明依據(jù)。
   圖3是引自百度百科中MMX的光路圖，這個(gè)光路存在一個(gè)明顯的錯(cuò)誤，如果經(jīng)分光鏡分光，按圖所示的光路傳播是違背基本的幾何光學(xué)原理和定律的。因?yàn)橐ＷC垂直方向上光在運(yùn)動(dòng)介質(zhì)(速度u=v)中，回到S點(diǎn)，半反分光鏡M的角度（與運(yùn)動(dòng)方向的夾角）必須大于45度，光路與上方反射鏡不是垂直關(guān)系，不滿足所列的數(shù)學(xué)公式（速度直角三角形勾股定律）的描述。此時(shí)另一束向M1傳播的光就不會(huì)與運(yùn)動(dòng)方向平行，經(jīng)反射后也不會(huì)與S重合，因此由此圖得出的光程公式是不正確的。

      圖3 MMX干涉原理（來源：百度百科）

   圖4是來自由Wiki百科的MMX光路圖，該圖給出了運(yùn)動(dòng)介質(zhì)對(duì)光路影響的一種情況，但也存在錯(cuò)誤。

                      圖4 來自Wiki的MMX光路圖

   主要是經(jīng)分光反射后，兩束光會(huì)成一束到達(dá)檢測(cè)器的分析，是對(duì)MMX實(shí)驗(yàn)全過程不適用的。因?yàn)椋懊嫣岬降腟S'位置差始終是存在的，即使我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中調(diào)整出現(xiàn)了上圖所示的近似重合情況，當(dāng)我們轉(zhuǎn)動(dòng)MMX裝置，介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的方向與裝置要發(fā)生改變，近似重合的關(guān)系就會(huì)打破，SS’就會(huì)由小變大，再變小。
   因此，正確的做法是嚴(yán)格按照幾何光學(xué)的定律，畫出運(yùn)動(dòng)介質(zhì)影響下實(shí)際光路圖，再根據(jù)光路計(jì)算光程，才能得出正確的條紋移動(dòng)數(shù)，當(dāng)然針對(duì)實(shí)際情況光程差的表達(dá)式會(huì)十分復(fù)雜。
   目前，在MMX分析中作了過份理想化的處理，忽略了兩束相干光的光路變化影響的重要因素，簡單地將干涉理解為最終會(huì)聚為兩束重合光產(chǎn)生干涉，這是完全錯(cuò)誤的。
   通過上面的分析，雖然沒有給出MMX精確的條紋數(shù)公式，，但我們至少可以得出，嚴(yán)格意義上的洛侖茲收縮是不成立的，狹義相對(duì)論光速不變的假設(shè)，是不能通過MMX的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)的。因?yàn)檫~克爾遜根據(jù)圖1的光路進(jìn)行光程差計(jì)算，而圖1的光路是不符合基本的光學(xué)定律的。
   

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