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Qu'est-ce que l'expérience Michelson-Morley ?
L'expérience Michelson-Morley est une expérience qui s'est déroulée dans le but de comprendre le mouvement relatif de la matière à travers l'éther luminifère immobile. Pour y parvenir, les chercheurs ont examiné la vitesse de la lumière dans des directions perpendiculaires.
Michelson et Morley n'ont observé aucune différence substantielle entre la vitesse de la lumière dans le sens du flux à travers l'éther supposé et la vitesse à angle droit, ce qui a suggéré que l'éther n'existait pas. Cette conclusion est largement considérée comme la première preuve substantielle contre l'hypothèse de l'éther, alors très populaire. Elle a également ouvert une voie de recherche qui a finalement abouti à la théorie de la relativité restreinte, qui élimine la possibilité de l'existence de l'éther.
Le but de l'expérience
Les théories de la physique du 19e siècle partaient du principe que, tout comme les ondes sonores et les vagues d'eau, la lumière a également besoin d'un support pour transmettre ses mouvements ondulatoires, l'éther luminifère. On pensait même que le vide devait également être rempli d'éther, puisque la lumière pouvait le traverser.
Le but de l'expérience Michelson-Morley était de prouver l'existence de l'éther luminifère, quireposait sur l'affirmation suivante : "selon votre position relative dans l'espace, la lumière devrait traverser l'éther à des vitesses variables". Si l'existence de l'éther avait été confirmée, l'objectif aurait alors été de déterminer la vitesse de la Terre par rapport à ce milieu hypothétique.
Le déroulement de l'expérience
Avant que l'expérience n'ait lieu en 1887, Michelson et Morley avaient réussi en 1886 à confirmer le coefficient de traînée de Fresnel. Ce coefficient était considéré comme une preuve de la théorie de l'éther stationnaire puisqu'il mesurait l'effet d'un milieu en mouvement sur la lumière.
Le fait que l'éther soit entraîné par un corps en mouvement ou qu'il se déplace avec le corps en mouvement a été considéré comme une preuve de la théorie. Ce résultat a renforcé leur confiance dans ladétection du vent de l'éther. Pour la procédure, un interféromètre de Michelson a été utilisé.
Un interféromètre est un dispositif optique sensible qui compare la longueur du trajet optique de la lumière dans deux directions mutuellement verticales.
Michelson a suggéré qu'en comparant la vitesse de la lumière dans la direction du mouvement de la Terre et la vitesse de la lumière vue sous un certain angle par rapport à la direction de rotation de la Terre, ils pourraient détecter une différence. Cette différence prouverait que la vitesse de la lumière est constante par rapport à l'éther proposé à travers lequel la Terre se déplacerait. Mais les résultats de l'expérience n'ont révélé aucune différence .
Le résultat de l'expérience
Le résultat étant négatif, ils ont réfuté leurs théories et les théories de l'éther qui les ont précédées. Au lieu de cela, les résultats de l'expérience ont prouvé qu'il n'y a pas de différence entre la vitesse de la lumière lorsqu'elle voyage dans des directions différentes.
Dans la figure ci-dessus se trouvent les résultats de l'expérience, où la ligne continue supérieure représente les observations de midi et la ligne continue inférieure représente les observations de nuit . Les courbes théoriques et réelles ne sont pas présentées à la même échelle ; en fait, les courbes en pointillés ne représentent qu'un huitième des déplacements théoriques.
Pourquoi l'appelle-t-on "l'expérience ratée la plus célèbre" ?
L'expérience est connue comme "l'expérience ratée la plus célèbre" car bien que les résultats de l'expérience aient été négatifs et qu'ils n'aient pas pu prouver ce qu'ils voulaient prouver, elle a permis aux physiciens de prouver que la vitesse de la lumière est constante dans n'importe quelle situation, tout en étant un fondement de la théorie de la relativité restreinte.
Impact sur la théorie de la relativité restreinte
Albert Einstein a publié en 1905, plus de deux décennies après l'expérience Michelson-Morley, un article expliquant ses résultats qui laissent perplexe. Il affirme qu'il n'y a pas d'éther, puisque la lumière est un type d'onde spécifique qui n'a pas besoin d'un support pour la transmettre. Il n'existe pas de cadre de référence spécifique montrant différentes mesures de la vitesse de la lumière sans le concept d'éther.
Alors que j'avais ces idées en tête lorsque j'étais étudiant, j'ai pris connaissance de l'étrange résultat de l'expérience de Michelson. J'ai alors réalisé intuitivement que, si nous admettions ce fait, nous devions nous tromper en pensant au mouvement de la Terre contre l'éther. C'est le premier chemin qui m'a conduit à ce que nous appelons aujourd'hui le principe de la relativité restreinte. -Albert Einstein
Expérience Michelson-Morley - Principaux enseignements
- L'expérience Michelson - Morley a été conçue pour déterminer la présence de l'éther luminifère, une substance fictive qui imprègne l'espace et qui est supposée transporter les ondes lumineuses.
- Michelson et Morley n'ont constaté aucune différence significative entre la vitesse de la lumière dans le sens de l'écoulement à travers l'éther théorisé et la vitesse à des angles perpendiculaires, un résultat contredisant les prédictions initiales.
- Le résultat de l'expérience est largement considéré comme la première preuve substantielle contre l'hypothèse de l'éther, alors très populaire.
- L'expérience est connue comme "l'expérience ratée la plus célèbre" car, même si elle a été un échec en soi, elle a constitué un grand pas en avant pour la physique, puisque l'hypothèse de l'éther a été réfutée.
- L'expérience Michelson-Morley a joué un rôle important dans le développement de la théorie de la relativité restreinte.
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Questions fréquemment posées en Expérience de Michelson-Morley
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