フィゾーの実験
管の中を流れる水の速度をvとする。非相対論的な(光の媒体としての)エーテル仮説によれば光速度は水の流れに沿って「引きずられる」場合は増加し、水の流れに「逆らう」場合は減少する。光の伝わる速度は全体として媒体中の光速度に水の速度を加えたものになるはずである。
すなわち、nを水の屈折率とすると静水中の光速度はc/nになる。上の議論によれば実験装置の経路を通る光速度wは、片方の経路については
w + = c n + v {\displaystyle w_{+}={\frac {c}{n}}+v}
となりもう片方については
w − = c n − v {\displaystyle w_{-}={\frac {c}{n}}-v}
となる。水の流れに逆らう方向に進む光は沿う方向に進む光に比べ遅くなっている。
2つの光線を再び合流させ生ずる干渉縞の様相は2つの光線が経路をたどるのにかかる時間差に依存する。それにより、光速度が水の速度にどのように依存するかが測れるのである。
この観測によりフィゾーは
w + = c n + v ( 1 − 1 n 2 ) {\displaystyle w_{+}={\frac {c}{n}}+v\left(1-{\frac {1}{n^{2}}}\right)}
という関係式を見出した。光は実際水によって引きずられている。しかし引きずりの大きさは予測されたものよりも大分小さいのである(水の屈折率n=1.33から ( 1 − 1 n 2 ) = 0.
フィゾーの実験(フィゾーのじっけん)はアルマン・フィゾーにより1851年に行われた、動く水の中を光が伝わる速度を測る実験である。フィゾーは特別な配置の干渉計を考案し、媒体の運動が光の速度に与える影響を測定した。
当時一般的だった理論によれば、移動する媒体中の光の速度は媒体によって引きずられ、測定される光の速度は「媒体中の光速度」に「媒体そのものの速度」を単に加えたものになるとされていた。実際にフィゾーは引きずりの効果を検知したのであるが、その効果の大きさ(光速度への影響)は上の予想に比べ大分小さいものであった。フィゾーの測定結果は一見(理論的には問題があると考えられていた)フレネルによるエーテルの部分的引きずり仮説(英語版)を支持するようにうつり、そのため多くの物理学者を悩ませることになる。フィゾーの実験の予期されなかった結果が満足に説明されるには半世紀以上を経たアインシュタインの特殊相対性理論の登場を待たねばならなかった。後年アインシュタインは特殊相対論に至るまでの考察に重要であった実験的結果の一つとしてフィゾーの実験を挙げている。フィゾーの実験結果は特殊相対論の速度の加法則(の特別な場合)に対応する。
なお、本項で説明するフィゾーの実験は英語でthe Fizeau experimentと呼ばれるほど際立って有名なものである(英語の冠詞も参照)が、フィゾーは精力的な実験家であり他にも様々な状況での光速度を測定する多くの実験を実施している。