Svetlobo ustvarja vir svetlobe, na primer žarnica ali žareča snov. Meritve kažejo, da fotoni v praznem prostoru zapustijo vir svetlobe s hitrostjo 2.99792 108 m/s. To hitrost označujemo s konstanto "c" in jo imenujemo svetlobna hitrost.

Začetki merjenja hitrosti svetlobe.

Danski astronom Romer je kot prvi že leta 1676 na osnovi opazovanja Jupitrovih lun izmeril hitrost svetlobe.

Leta 1850 je hitrost svetlobe izmeril Fizeauje na osnovi svetila, zobatega kolesa in ogledala. Meril je koliko časa rabi svetloba, da preleti od izvora do ogledala na neki oddaljenosti, se tam odbije in vrne na izvor.

Hitrost svetlobe med mirujočim se svetilom in ponorom

Meritev hitrosti svetlobe med mirujočim izvorom svetlobe in mirujočim ponorom, je bila kasneje ponovljena in potrjena na več načinov.

Hitrost svetlobe je torej dovolj natančno izmerjena v istem sistemu opazovanja, kjer svetilo in ponor mirujeta.

Na večji problem pa naletimo, ko želimo izmeriti hitrosti fotonov, ki prihajajo iz hitro gibajočih se tujih galaksij.

Michelsonov interferometer

Naj omenim še meritve hitrosti svetlobe, ki sta jo izvajala Michelson in Morley leta 1877. Za merjenje hitrosti svetlobe sta izdelala Michelsonov interferometer, to je sistem ogledal, ki razdeli žarek svetlobe na pol propustnem ogledalu v dva žarka in jih po različnih poteh vodi do zaslona, na katerem sta opazovala interferenco. Shemo interferometra prikazuje slika 8.1.

Prvi žarek: izvor - pol propustno ogledalo - ogledalo 1 - pol propustno ogledalo - zaslon

Drugi žarek: izvor - pol propustno ogledalo - ogledalo 2 - pol propustno ogledalo - zaslon

Na mnoga vprašanja znanost še nima odgovora. To bi moralo zadostovati vsakemu človeku, da ponižno zastane pred mogočnostjo tistega, čemur je Jefferson rekel ' narava in Bog narave'. Odkritja in izumi se niso prenehali ali upočasnili. Kdo si lahko predstavlja, kaj vse bomo odkrili, če se bo nadaljevalo s takim pospeškom? Več ko izvemo o stvarstvu, bolj ponižni bi morali biti, ker se zavedamo svoje prejšnje nevednosti in tega, koliko je ostalo še neodkritega.
John M. Templeton

Izločitev 'etra' kot medija za prenos svetlobnega valovanja.

Michelson in Morley sta v vseh okoliščinah merjenja opazila enako interferenco obeh žarkov na zaslonu, ne glede na to, v katero smer sta obrnila njuno merilno napravo in ne glede na to, od kje je prihajala svetloba.

Na osnovi meritve sta ugotovila, da se svetloba v vzdolžni in prečni smeri giblje z enako hitrostjo. Rezultat meritve je bila ugotovitev, da v praznem prostoru ne obstaja nek medij 'eter', ki bi določal hitrost svetlobe.

Hitrost svetlobe iz hitro gibajočih se teles fiziki še ni izmerjena.

Michelsonov interferometer meri ali je hitrost svetlobe odvisna od smeri gibanja svetlobe, ne zazna pa spremembe vpadne hitrosti svetlobe.

Njuno meritev so fiziki razlagali na različne načine in prihajali tudi do neutemeljenih sklepov v smislu, da svetloba vedno prispe na ponor s svetlobno hitrostjo, četudi se vir svetlobe giblje v odnosu na ponor."

Zmotno razumevanje Michelson in Morley-jeve meritve je odvrnilo fizike od prizadevanj, da bi poskušali izmeriti hitrost svetlobe, ki izhaja iz hitro gibajočih se galaksij. Vsaj literatura in javno objavljeni članki ne govorijo o takšni meritvi.

Teorem o vedno enaki hitrosti svetlobe na ponoru je dvomljiv.

V nadaljevanju skušam osvetliti okoliščine gibanja svetlobe, ki bi bodisi potrjevale oziroma zanikale teorem o v vseh okoliščinah enaki hitrosti svetlobe, na koncu poglavja pa je opisana meritev, ki bi ta teorem na osnovi rezultatov meritve bodisi potrdila ali ovrgla.

Energija in hitrost svetlobe

Zamislim si ogledalo na vozičku, ki se z določeno hitrostjo giblje proti svetilu, kot ga prikazuje slika 8.2. Foton iz svetila odleti do ogledala, se tam odbije in nadaljuje pot do opazovalca.

Opazovalec izmeri povečanje frekvence odbitega fotona.

Kadar voziček z ogledalom miruje, opazim da se frekvenca fotona na vsej poti ne spreminja. Frekvenca fotona je enaka na izvoru, na poti od izvora do ogledala, pri odboju in vse do prispetja do opazovalca.

V nadaljevanju isti postopek ponovim pri gibajočem se ogledalu.

Pri gibajočem se ogledalu opazim nespremenjeno frekvenco le od izvora do gibajočega se ogledala. Frekvenca fotona se poveča v trenutku, ko se foton odbije od gibajočega ogledala na vozičku. Foton do opazovalca, ki dogajanje opazuje od zgoraj, prispe s povečano frekvenco.

Energija fotona se spremeni hipoma pri odboju od ogledala.

Ne moremo čez morje, če samo stojimo na obrežju in zremo v vodo.
Rabindrant Tagore

Frekvenco fotona opazujem v vsaki točki na poti od svetila preko odboja do opazovalca. V vsaki točki se ustavim in izmerim frekvenco fotona.

Opazim, da se frekvenca fotona na poti od svetila do ogledala ne spreminja. Samo hipec pred udarcem fotona v ogledalo ima foton še vedno enako energijo, kot jo je imel na izvoru. Takoj po odboju pa na fotonu opazim povečano frekvenco. Opazim, da se fotonu frekvenca spremeni hipoma ob udarcu in odboju fotona od gibajočega se ogledala.

Poskus odboja fotona ponovim pri različnih hitrostih ogledala.

Opazim, da je povečanje frekvence fotona pri trku odvisno od hitrosti ogledala. Povečanje frekvence fotona je premo sorazmerno hitrostjo ogledala.

Foton prispe do opazovalca z večjo energijo, kot je bila njegova energija na izvoru.

Planck je ugotovil povezanost med frekvenco in energijo fotona. Ugotovil je, da je energija fotona enaka
Ef = f.h.
(h - Planckova konstanta, f - frekvenca fotona).

Do ogledala prispe foton pri vseh hitrostih ogledala z enako frekvenco in enako energijo. Frekvenco in energijo mu določi svetilo.

V trenutku odboja od gibajočega se ogledala se fotonu poveča frekvenca. Povečanje frekvence fotona pomeni povečanje energije fotona !

Foton po odboju od gibajočega se ogledala prispe do opazovalca z večjo energijo, od njegove energije v točki prispetja do ogledala.

Ob tem spoznanju moram biti pozoren, kajti zakon o ohranitvi energije pravi, da energija ne more nastati iz nič!

Foton udari v ponor z vsoto hitrosti fotona na izvoru spremenjeno za hitrost ponora.

Frekvenca fotona je enaka c/l, zato energijo fotona (Ef=f.h) lahko izrazim z enačbo Ef = c.h/l.

Foton do mirujočega ogledala prispe z energijo c.h/l. Z enako energijo foton prispe tudi do gibajočega se ogledala.

Vzrok večje energije, s katero se foton odbije od gibajočega ogledala je lahko le v vpadni hitrosti fotona.

Foton vpade na gibajoče ogledalo s hitrostjo c+v, to je svetlobno hitrostjo fotona iz ene strani in hitrostjo ogledala na vozičku iz druge strani.

Posledično je energija, s katero foton vpade na gibajoče se ogledalo enaka (c+v).h/l, kjer je 'v' hitrost ogledala na vozičku.

S tako povečano energijo se foton tudi odbije in s tako povečano energijo potuje do opazovalca.

Paradoks

Opisana hitrost svetlobe in teorem o vedno enaki hitrosti svetlobe se izključujeta.

Katera trditev je pravilna in katera je zmotna je smiselno ugotavljati in potrditi z objektivno meritvijo, ki pa jo na žalost še ne poznamo.

Takšna meritev ni preprosta. Z nekaj primeri naj razložim kaj vse ovira merjenja hitrosti svetlobe iz hitro gibajočega se svetila.

Prikritost svetlobe

Foton na svoji poti ne oddaja nobenih opaznih in merljivih znakov, na osnovi katerih bi se z meritvami lahko prepričali, kje se foton v nekem trenutku nahaja.

Zaznavamo le fotone, ki pristanejo v našem očesu oziroma fotone, ki pristanejo v merilnem instrumentu, kot to prikazuje slika 3.2 v poglavju Foton.

Foton na poti ni zaznaven.

Nezaznavnost fotonov na poti povzroča težave, posebno še takrat, ko usmerimo pozornost na svetlobo kot medij in jo hočemo meriti ali drugače opazovati.

Ko sedim na bregu jezera, lahko opazujem vodni val, kako se mi približuje. Pri fotonu kaj takega ni možno, saj je foton popolnoma nezaznaven, dokler ne prispe do ponora. Fotona ne morem niti opazovati niti meriti na njegovi poti ob približevanju k cilju.

Zaznam ga šele na cilju, zato hitrosti svetlobe ne morem meriti na osnovi opazovanja gibanja fotona.

Odboj svetlobe ni odvisen od hitrosti svetlobe

Ogledalo vsak foton, ki prispe na parabolično ogledalo teleskopa, usmeri v žarišče teleskopa. Slike vseh nebesnih teles na teleskopu so ostre, ne glede na to, iz katere galaksije prihaja svetloba.

Optika teleskopa je lahko enaka za vse fotone le v primeru, če je odboj fotonov simetričen, ne glede na njihov izvor, kot to prikazuje slika 8.3.

Simetrični odboj svetlobe pomeni enako vpadno in odbojno hitrost svetlobe. Svetloba se torej odbije z enako hitrostjo, kot je njena vpadna hitrost.

Enaki hitrosti ne pomenita vedno le svetlobne hitrosti.

Dosledno razumevanje odboja svetlobe zahteva dopuščanje, da fotoni iz različno hitrih daljnih galaksij lahko zadevajo v teleskopsko ogledalo na teleskopu z različno hitrostjo. Simetrični odboj pomeni le to, da se fotoni odbijejo z enako hitrostjo kot je njihova vpadna hitrost.

Lastnosti odboja na teleskopu mi ne dovoljujejo sklepanja, da sta vpadna in odbojna hitrost fotona v vseh okoliščinah enaki svetlobni hitrosti.

Katera koli hitrost svetlobe, ki se odbije z enako hitrostjo, kot je vpadna hitrost, ima za posledico simetrični odboj.

Svetlobna hitrost na vpadu in odboju je sicer zelo pogost, kljub temu pa le eden od možnih primerov simetričnega odboja svetlobe.

Simetrični odboj ne omogoča merjenja hitrosti svetlobe.

Simetričnost odboja svetlobe v vseh razmerah je za ugotavljanje hitrosti fotonov neuporabna, saj prikriva njihovo hitrost fizikalnim meritvam.

Simetrični odboj svetlobe ne nudi možnosti merjenja hitrosti svetlobe iz daljnih galaksij. Simetričnost kotov nastopa namreč pri vseh hipotetično različnih vpadnih hitrostih svetlobe.

Žarek se ob prehodu v ozračje zlomi.

V nadaljevanju fotone ne prestrežemo na teleskopu v vesolju, ampak jim omogočimo pot skozi ozračje na Zemljo, kot prikazuje slika 8.4.

Ker je zrak snovni medij, se žarek na prehodu iz praznega vesolja v zrak lomi. Astronomi ta lom žarka imenujejo refrakcija. Ali mi refrakcija nudi možnost meritve hitrosti svetlobe ?

Nizko nad obzorjem opazujem dve bližnji nebesni telesi, iz katerih naj bi hipotetično prihajali svetlobi z različnima hitrostma.

Če bi različne vpadne hitrosti svetlobe iz različnih nebesnih teles pomenile različne lomne kote refrakcije, bi bil medsebojni kot med nebesnima telesoma na obzorju drugačen kot v zenitu.

Svetloba se lomi le na obzorju, v zenitu se ne lomi, ker v zenitu prispe v ozračje pravokotno na atmosfero.

Refrakcija ne omogoča merjenja hitrosti svetlobe.

Meritve kažejo, da so slike medsebojne razporeditve galaksij zelo podobne v vseh okoliščinah in ne kažejo sprememb prostorskih razporeditev opazovanih objektov na obzorju in v zenitu.

Tudi v tem primeru vedno enaka razporeditev galaksij na nebu ne dovoljuje sklepanja, da vedno enak lomni kot žarka (vedno enaka refrakcija), pomeni vedno enako hitrosti svetlobe.

Enak lomni kot refrakcije je lahko tudi posledica zakonitosti v smislu, da se hitrost svetlobe na prehodu iz medija v medij spremeni za nek faktor, ki je odvisen od snovnih lastnosti in frekvence.

V navedenem primeru žarku, ki vpade iz vesolja v snovni medij, snovni medij ne določi neke vnaprejšnje hitrosti.

Hitrost fotona po vpadu v snovni medij je v sorazmerna z vpadno hitrostjo, frekvence in od medija. Foton pri vstopu spremeni hitrost za določen faktor.

Tudi refrakcija torej ne nudi merljivih lastnosti, iz katerih bi lahko sklepal o hitrosti svetlobe.

Lomni kot je odvisen le od snovnih lastnosti medija.

Lom fotona se po zakonitostih, kot jih opažam pri refrakciji na prehodu iz vesolja v zrak, dogaja tudi na prehodu žarka skozi plan paralelno stekleno ploščo ali pri prehodu skozi lečo.

Leča na primer ne spreminja goriščne razdalje za svetlobo, ki prihaja iz hitro gibajočih se daljnih galaksij.

Oglejmo si primer na planparalelni plošči, kot ga kaže slika 8.5. Pred vstopom v steklo ima foton neko frekvenco in neko hipotetično hitrost. Eden od žarkov na primer hitrost 'v' drugi pa 'c'.

Po vstopu v steklo se jima frekvenca ne spremeni.

Hitrost fotona v steklu je odvisna od snovnih konstant in frekvence, ne pa od vpadne hitrosti. Sklepam lahko, da se fotona z enako frekvenco in različnima vpadnima hitrostma lomita pod enakim kotom.

Ko se fotona na drugi strani stekla vrneta v vakuum, se dogodi obraten simetrični proces, kot pri vstopu v steklo. Fotonoma se povrne njuna vpadna hitrost, s kakršno sta pripotovala do stekla.

Fotona po izstopu iz plan paralelnega stekla nadaljujeta pot z enako hitrostjo in pod enakim kotom, kot sta pripotovala do stekla, kljub različnima hitrostma fotonov.

Simetričnost prehoda svetlobe skozi planparalelno ploščo ne omogoča merjenja hitrosti svetlobe.

Odličnost svetlobnih lastnosti

Nezaznavnost fotona na poti, simetričnost vpadnega in odbojnega kota pri odboju pri vseh hitrostih, ne spreminjanje smeri fotona ob prehodu skozi planparalelno ploščo, v primeru kakršne koli hitrosti svetlobe, pomeni odličnost svetlobe kot medija (sredstva) za opazovanje okolice.

Svetloba se v mnogih okoliščinah obnaša enako, neodvisno od lastne hitrosti. Te sposobnosti svetlobi dovoljujejo, da odlično posreduje sliko okolice do našega očesa.

Po drugi strani pa ravno ta odličnost svetlobe pred nas postavljajo poseben izziv za opazovanja nečesa, kar je na meji zaznavnosti, v primeru da želimo opazovati svetlobo samo.

Foton v praznem prostoru

Preden se polotim načrtovanja meritev hitrosti svetlobe, si kot popotnico skušam ustvariti predstavo o gibanju fotona v čim bolj razumljivem okolju.

Gibanje fotona si skušam ponazoriti na modelu, na način, kot si je gibanje svetlobe predstavljal Fizeauje.

Zamislim si svetilo in zaslon na medsebojni oddaljenosti 3.108 m, tako kot prikazuje slika 8.6.

Fizeauje je leta 1850 na osnovi svetila, zobatega kolesa in ogledala ugotovil, da svetloba pot od svetila do zaslona prepotuje v eni sekundi.

Primer gibanja fotona

Svetili na sliki 8.6 v miselnem poskusu proti 300.000.000 m oddaljenemu zaslonu oddata dva enaka vzporedna fotona.

Privzamem, da je hitrost fotona natanko 300.000.000 m/s, s čimer številke v izračunu postanejo bolj zaokrožene in s tem lažje predstavljive.

Oba fotona zapustita svetilo sočasno in v eni sekundi prispeta na cilj. Eno sekundo pred prispetjem na cilj se nahajata tristo tisoč kilometrov od zaslona, milisekundo pred prispetjem tristo kilometrov, mikro sekundo tristo metrov in deset nanosekund pred prispetjem tri metre do cilja. Vso pot fotona potujeta vzporedno, drug ob drugem.

Opisane razdalje fotonov so rezultat zakonitosti hitrosti, časa in razdalje (s=v*t) ter Fizeaujejeve meritve, ki pravi, da svetloba zapusti svetilo s svetlobno hitrostjo in da se ji v izbranih razmerah brez gravitacije in izven medija hitrost ne spreminja.

O hipotetičnem gibanju fotonov se lahko prepričam z meritvami tako, da fotona kjerkoli na poti prestrežem in izmerim čas njunih prihodov do merilnega mesta.

Fotona, ki potujeta vzporedno, mirujeta v odnosu drug do drugega.

Levi in desni foton, prikazana na sliki 8.6, na poti od svetila do cilja potujeta vzporedno, drug ob drugem, ves čas na enaki medsebojni razdalji.

Ves čas enaka njuna medsebojna razdalja pomeni, da fotona mirujeta v odnosu drug na drugega.

Počasno medsebojno približevanje dveh fotonov.

V nadaljevanju naj poti fotonov ne bosta popolnoma vzporedni, ampak se medsebojno pod zelo majhnim kotom približujeta drug drugemu.

Če sta svetili na sliki 8.6 na medsebojni razdalji enega metra, naj bosta usmerjeni tako, da bosta na zaslonu fotona zadela v isto točko.

Desni foton v mislih celo lahko zamenjam z opazovalcem od koder opazovalec opazuje gibanje levega fotona.

Če se foton opazovalcu na primer na celotni poti od svetila do obeliska v eni sekundi približa za en meter, je njuna medsebojna hitrost 1 m/s

Postavitev koordinatnega sistema omogoča izognitev teoriji relativnosti

V izbranem primeru izhodišče koordinatnega sistema izberem na gibajočem se opazovalcu. S tako postavitvijo koordinatnega sistema opazovalec miruje, ob njem pa skoraj miruje tudi opazovani foton.

S tako postavitvijo koordinatnega sistema imam opravka z zelo majhnimi hitrostmi, pri katerih učinki relativnosti niso pomembni in jih lahko zanemarim.

Teoriji relativnosti me ne omejuje pri postavitvi koordinatnega izhodišča, zato mi je dovoljeno izhodišče koordinatnega sistema postaviti tudi na foton ali na zelo hitro gibajočega se opazovalca.

Hitrost svetlobe glede na ponor

V nadaljevanju poskus ponovim tako, da zaslon ne miruje, ampak se počasi, na primer s hitrostjo 3 m/s, giblje proti svetilu.

Zaslon je v izhodišču dodatne tri metre za pričakovanim mestom trka, kar je na sliki 8.7 označeno črtkano. V izhodišču je torej zaslon od svetila oddaljen (300000000 + 3) m.

Fotona ob času t=0 začne svojo pot proti zaslonu. Sočasno začne svojo pot z druge strani proti svetilu tudi zaslon s hitrostjo 3 m/s. Čez eno sekundo foton zadane ob zaslon.

Razdalja med fotonom in zaslonom je v izhodišču za tri metre večja od 300000000 m.

Če privzamem definicijo hitrosti, ki pravi, da je hitrost med dvema gibajočima se točkama sprememba njune medsebojne razdalje v časovni enoti, to nakazuje, da je hitrost fotona glede na gibajoč zaslon večja od svetlobne hitrosti.

Merjenje hitrosti svetlobe

Posezi po Luni. Če je ne dosežeš, boš še vedno zrl proti zvezdam.
Willis Reed

Svetlobo določajo trije parametri: hitrost, frekvenca in valovna dolžina. Hitrost svetlobe bo izmerjena, ko neodvisno izmerimo dva od naštetih parametrov, frekvenco in valovno dolžino.

Frekvenca svetlobe je merljiva. Kako torej izmeriti valovno dolžino svetlobe ob hipotetično neznani hitrosti svetlobe.

Zasnova meritve

V izhodišču si zamislim ločitev vstopnega žarka v dva žarka, na način, kot je to izvedel Michelson in ta dva žarka ločeno vodim do zaslona.

Slika 8.8 prikazuje skrajno poenostavljen pogled na opisano ločitev žarka v dva dela.

Žarka se na zaslonu srečata in ustvarita interferenco. Za interferenco mora biti izpolnjen pogoj, ki zahteva, da sofazno na zaslon prispejo fotoni tistega grozda fotonov, ki je bil razcepljen na vhodu. Sofaznost fotonskega grozda je prikazana s sliki 3.20 v poglavju Foton.

Pogoji za interferenco so podobni kot pri odboju svetlobe od oljnega madeža na mokrih tleh.

Vodenje žarkov po različnih medijih

Opisano shemo za potrebe merjenja hitrosti svetlobe dopolnim tako, da enega od žarkov vodim skozi steklo, drug žarek skozi zrak na način, kot prikazuje slika 8.9.

Valovna dolžina svetlobe skoz steklo se zaradi medija zmanjša, zato pot fotona v steklu postane krajša od fotona skozi zrak, kadar se oba dela razdeljenega fotona srečata na zaslonu. Valovna dolžina v zraku je daljša od valovne dolžine v steklu.

Opazna interferenca na zaslonu se dogodi le v primeru, kadar se na zaslonu srečajo fotoni istega izvornega grozda fotonov, ki je bil na vhodu razcepljen v dve dela, kot prikazujeta sliki 3.20 in 3.22 v poglavju Foton. Srečevanje fotonov iz različnih grozdov na zaslonu ne povzroči opazne barvne interefernce.

Gibajoči vir spremeni valovno dolžino.

Če opisano napravo usmerimo proti gibajočemu se viru, se bo glede na domnevno drugačno hitrost svetlobe, valovna dolžina v obeh žarkih zmanjšala. Zmanjšala se bo za določen količnik.

Ker sta žarka različno dolga, sprememba valovne dolžine za določen faktor pomeni različno spremembo dolžine na eni in drugi poti.

Kadar se hitrost opazovanega objekta spremeni na primer za 1000 m/s se valovna dolžina, glede na pričakovanja na sliki 8.5 spremeni približno za faktor 3,3.10-6.

Vpliv valovne dolžine na dolžini žarkov

Privzamem dolžino žarka skoz zrak 30 cm, dolžino žarka skozi steklo pa 20 cm.

Dolžina izbranega niza (števila) valov 0.3 m žarka po zraku se bo pri spremembi hitrosti vira svetlobe 1000 m/s skrajšala za (0,3 * 3,3) 10-6, kar znaša približno en mikrometer.

Dolžine enako številčnega niza valov svetlobe skozi steklo se zmanjša za (0,2 * 3,3) 10-6, kar znaša približno 2/3 mikrometra.

Dolžini žarkov se torej spremenita različno. Razlika v njunih spremembah dolžin je en mikrometer minus 2/3 mikrometra, kar znaša 1/3 mikrometra.

Interferenca

Fotona istega grozda v različnih žarkih (zraku, steklu), katerega valovna dolžina na primer znaša 2/3 mikrometra, ki sta od mirujočega izvora prihajata do zaslona sofazno, od gibajočega izvora, ki se giblje s hitrostjo 1000 m/s prihajata do zaslona proti fazno. Zaradi proti faze na zaslonu se ne moreta združiti nazaj v skupni grozd fotonov in s tem barvno interferirati.

Če hitrost izvora povečamo še za dodatnih 1000 m/s, pa bo zaostajanje fotonov po zraku zamujalo točno za eno valovno dolžino omenjene frekvence svetlobe in ravno ta frekvenca svetlobe bo na ponoru na osnovi interference krepila.

Na opisan način opazujem vir svetlobe, ki se po vesolju giblje s spremenljivo hitrostjo. Pri različnih hitrostih, se bodo na zaslonu krepile različne frekvence svetlobe in pri izbranih izhodiščnih geometrijskih predpostavkah prešle celotno barvno paleto od prevladovanja rdeče do vijolične svetlobe, ob spremembi hitrosti opazovanega telesa za 2000 m/s.

Število nihajev na eni in drugi poti mora biti približno enako.

Na zaslonu se morajo za uspešno interferenco srečati fotoni, ki izhajajo iz istega grozda. Le fotoni istega grozda so lahko dovolj usklajeni, da se združijo nazaj v isti grozd, podobno kot pri odboju svetlobe od mastnega madeža, na primer na sliki 3.10 (Foton).

Če en in drug del fotonov istega izvornega grozda (3. 19 Foton) na cilj pridejo preveč različno, če se vsaj nekaj fotonov istega grozda fotonov na zaslonu ne sreča, dobimo na zaslonu sliko opazovanega telesa brez interference in brez prevladovanja ene od barv.

Začetek fotonskega grozda naj ne zamudi repa grozda iz razloga, kot je prikazan na sliki 3.18 poglavja Foton.

Michelsonov interferometer

Za izvedbo opisane meritve lahko nadgradim v začetku poglavja omenjen Michelsonov interferometer, s katerim sta Michelson in Morley merila hitrost svetlobe.

Shema Michelsonovega interferometra, iz katere izhajam, je prikazana na sliki 8.1.

Simetričnost loma in odboja svetlobe, prikazana na shemi 8.5 mi dovoljuje, da nadgrajeno konceptualno shemo merilnika valovne dolžine, prikazano na sliki 8.9 izvedem na način, kot sta to izvedla Michelson in Morley, dopolnjeno z:
· optiko na vhodu, ki mi na zaslonu izbere in prikaže le ostro sliko merjenega objekta,
· dodamo stekleno prizmo v enem od žarkov.

Eno od ogledal na sliki 8.1 napravim gibljivo tako, da z njim dosežem ciljno dolžino poti enega in drugega žarka v smislu približno enakega števila nihajev v vsakem od žarkov.

Dopolnjen Michelsonov interferometer dobi podobo, ki jo prikazuje slika 8.10.

Optika

Optika na izvoru ima dvojno vlogo. Po eni strani z optiko dosežem, da interferometer na vhodu sprejema svetlobo v ozkem kotu le iz opazovanega nebesnega telesa, čim bolj pa izloči vso ostalo svetlobo iz okolja.

Drugi namen optike, kot tudi ostalih sestavov merilnika, je ustvarjanje zelo ostre slike opazovanega predmeta na zaslonu. Za interferenco je nujno, da se po dokaj dolgi poti žarkov, na primer pol metra, srečajo fotoni, ki pripadajo razcepljenemu grozdu fotonov na izvoru.

To pomeni, da oba dela fotonskega grozda v enem in drugem žarku ne smeta zgrešiti cilje točke na zaslonu več kot kak mikrometer.

Hipoteza o vedno enaki hitrosti svetlobe je dvomljiva

Dokler znanost objektivno ne izmeri hitrosti svetlobe, do takrat je dvomljiva katera koli hipoteza.

Hipoteza o vedno enaki hitrosti svetlobe je še posebno dvomljiva, ker jo ne potrjuje nobena od objektivnih meritev, posredno pa ji nasprotuje meritev povečevanja energije ob vpadu svetlobe na gibajoče ogledalo.

Dvomiva hipoteza o v vseh razmerah enaki hitrosti svetlobe ustvarja posledično celo dvom o verodostojnosti Einsteinove teorije relativnosti.