Percobaan Michelson-Morley

Percobaan Michelson-Morley, salah satu percobaan paling penting dan masyhur dalam sejarah fisika, dilakukan pada tahun 1887 oleh Albert Michelson dan Edward Morley di tempat yang sekarang menjadi kampus Case Western Reserve University di Cleveland, Ohio, Amerika Serikat. Percobaan ini dianggap sebagai petunjuk pertama terkuat untuk menyangkal keberadaan ether sebagai medium gelombang cahaya. Percobaan ini juga telah disebut sebagai "titik tolak untuk aspek teoretis revolusi ilmiah kedua". Albert Michelson dianugerahi Hadiah Nobel Fisika tahun 1907 terutama untuk melaksanakan percobaan ini.

Dalam percobaan ini Michelson dan Morley berusaha mengukur kecepatan planet Bumi terhadap ether, yang pada waktu itu dianggap sebagai medium perambatan gelombang cahaya. Analisis terhadap hasil percobaan menunjukkan kegagalan pengamatan pergerakan bumi terhadap ether.Experimental Basis of Special Relativity:The Michelson-Morley Experiment

Eksperimen sejenis Michelson–Morley ini telah diulangi berkali-kali dengan kepekaan yang bertambah tinggi. Termasuk di dalamnya adalah sejumlah percobaan dari tahun 1902 sampai 1905, dan suatu seri eksperimen pada tahun 1920-an. Percobaan resonator paling baru menguatkan kenyataan tidak adanya angin aether pada tingkat 10−17. Bersama dengan percobaan Ives–Stilwell dan Kennedy-Thorndike, percobaan Michelson–Morley merupakan suatu uji teori relativitas spesial yang fundamental.

 Hasil percobaan 
Dalam tabel di bawah ini, nilai-nilai yang diharapkan dikaitkan dengan kecepatan relatif antara Bumi dan Matahari sebesar 30 km/detik (=km/s). Dengan perbandingan kecepatan tata surya terhadap pusat galaksi Bima Sakti sebesar 220 km/detik, atau kecepatan tata surya relatif terhadap CMB rest frame sekitar 368 km/detik, hasil "nol" (null results) percobaan-percobaan ini lebih nyata jelas.

NamaLokasiTahunPanjang lengan (meter)Fringe shift yang diharapkanFringe shift terukurRasioBatas atas VaetherResolusi percobaanHasil nolMichelsonPotsdam18811.20.04≤ 0.022∼ 20 km/s0.02 yaMichelson and MorleyCleveland188711.00.4< 0.02or ≤ 0.01 40∼ 4–8 km/s0.01 yaMorley and MillerCleveland1902–190432.21.13≤ 0.01580∼ 3.5 km/s0.015yaMillerMt. Wilson192132.01.12≤ 0.0815∼ 8–10 km/stidak jelastidak jelasMillerCleveland1923–192432.01.12≤ 0.0340∼ 5 km/s0.03yaMiller (sunlight)Cleveland192432.01.12≤ 0.01480∼ 3 km/s0.014yaTomaschek (star light)Heidelberg19248.60.3≤ 0.0215∼ 7 km/s0.02yaMillerMt. Wilson1925–192632.01.12≤ 0.08813∼ 8–10 km/stidak jelastidak jelasKennedyPasadena/Mt. Wilson19262.00.07≤ 0.00235∼ 5 km/s0.002yaIllingworthPasadena19272.00.07≤ 0.0004175∼ 2 km/s0.0004yaPiccard & Staheldengan sebuah balon19262.80.13≤ 0.00620∼ 7 km/s0.006yaPiccard & StahelBrussels19272.80.13≤ 0.0002185∼ 2.5 km/s0.0007yaPiccard & StahelRigi19272.80.13≤ 0.0003185∼ 2.5 km/s0.0007yaMichelson et al.Mt. Wilson192925.90.9≤ 0.0190∼ 3 km/s0.01yaJoosJena193021.00.75≤ 0.002375∼ 1.5 km/s0.002ya

 Percobaan-percobaan selanjutnya 

 Uji optik 
Pengujian optik isotropi kecepatan cahaya menjadi lebih umum.Relativity FAQ (2007): What is the experimental basis of Special Relativity? Teknologi baru, termasuk penggunaan laser dan maser, telah meningkatkan ketepatan pengukuran secara signifikan.

 Penulis  Tahun  Pemerian  Upper bound Louis Essen 1955  Frekuensi suatu cavity resonator microwave berputar dibandingkan dengan suatu jam kuarsa  ~3 km/s Cedarholm et al. 1958  Dua maser ammonia dipasang pada suatu meja berputar, dan sinarnya diarahkan pada arah berkebalikan.  ~30 m/s Mössbauer rotor experiments  1960–63  Dalam suatu seri percobaan oleh peneliti berbeda, frekuensi sinar gamma diamati menggunakan efek Mössbauer.  ~3–4 m/s Jaseja et al. 1964  Frekuensi dua maser He–Ne, dipasang pada suatu meja berputar, dibandingkan.  ~30 m/s Shamir and Fox 1969  Kedua lengan interferometer diletakkan di dalam suatu benda padat transparan (plexiglass). Sumber cahaya adalah suatu laser He-Ne.  ~7 km/s Trimmer et al. 1973  Pengukuran anisotropi kecepatan cahaya yang berkelakuan sebagai polinomial Legendre pertama dan ketiga. Menggunakan interferometer segitiga, dengan satu bagian jalur dalam kaca. ~2.5 cm/s

jmpl|250px |Gambar 9. Percobaan Michelson–Morley dengan resonator optik kriogenik dalam bentuk sebagaimana digunakan oleh Müller et al. (2003).

 Percobaan dengan resonator optik 

Batas (limit) anisotropi kecepatan cahaya yang dihasilkan dari gerakan Bumi ditetapkan Δc/c ≈ 10−15, di mana Δc adalah perbedaan antara kecepatan cahaya pada arah x dan y.

 Penulis  Tahun  Pemerian  Δc/c Wolf et al.2003  Frekuensi suatu stationary cryogenic microwave oscillator, terbuat dari sapphire crystal beroperasi dalam suatu whispering gallery mode, dibandingkan dengan suatu maser hidrogen yang frekuensinya dibandingkan dengan jam pancuran atom  caesium dan rubidium. Perubahan dari rotasi bumi dilacak. Memuat analisis data dari tahun 2001–2002. Müller et al.2003  Dua resonator optik dibuat dari crystalline sapphire, mengontrol frekuensi dua Nd:YAG laser, diletakkan pada sudut siku di dalam suatu helium cryostat. Suatu alat pembanding frekuensi mengukur frekuensi detak output gabungan kedua resonator itu. Wolf et al.2004  Lihat Wolf et al. (2003). Menerapkan kontrol temperatur aktif. Memuat analisis data tahun 2002–2003. Wolf et al.2004  Lihat Wolf et al. (2003). Memuat analisis data tahun 2002–2004. Antonini et al.2005 Mirip dengan Müller et al. (2003) Memuat analisis data tahun 2002–2004. Stanwix et al.2005  Mirip dengan Wolf et al. (2003).Memuat analisis data tahun 2004–2005. Herrmann et al.2005  Mirip dengan Müller et al. (2003).  Memuat analisis data tahun 2004–2005. Stanwix et al.2006  Lihat Stanwix et al. (2005). Memuat analisis data tahun 2004–2006. Müller et al.2007  Lihat Herrmann et al. (2005) dan Stanwix et al. (2006). Data kedua grup ini yang dikumpulkan dari tahun 2004–2006 digabungkan dan dianalisis lebih lanjut. Eisele et al.2009 Frekuensi sepasang orthogonal oriented optical standing wave cavities dibandingkan. Semua cavities ini diinterogasi oleh suatu Nd:YAG laser. Memuat analisis data tahun 2007–2008.  Herrmann et al.2009  Mirip dengan Herrmann et al. (2005). Frekuensi sepasang rotating, orthogonal optical Fabry–Pérot resonators dibandingkan. Frekuensi dua Nd:YAG laser distabilkan terhadap resonansi resonator-resonator ini.

 Pengujian lain terhadap invariansi Lorentz 

jmpl|225px|Gambar 10. 7Li-NMR spektrum LiCl (1M) dalam D2O. Garis NMR tajam tak terpisah dari isotop lithium ini merupakan bukti isotropi massa dan ruang.
Contoh-contoh percobaan yang tidak didasarkan pada prinsip Michelson–Morley, yaitu pengujian isotropi non-optik yang menghasilkan tingkat ketepatan yang bahkan lebih tinggi, adalah Perbandingan jam atau percobaan Hughes–Drever.

 Lihat pula 
 Interferometer Michelson
 Interferometri
 Teori relativitas khusus

 Referensi 
 Eksperimen 

 Catatan 

E.W. silversmith "Special Relativity", Nature magazine, vol. 322 [AUG. 1986], P.590: the filed exists, per the United States Air Force research, and it measured precisely as Michaelson and Morely predicted.

 Bibliografi (referensi seri "A") 

 Lihat pula 
 Geosentrisme

 Pranala luar 



  Interferometer yang digunakan dalam percobaan hanyutan ether dari 1881-1931 
  Modern Michelson-Morley Experiment improves the best previous result by two orders of magnitude, dari 2003

Michelson-Morley
Kategori:Fisika
Kategori:Interferometri