Huruf besar-kecil

Kata Latin aether dengan huruf kecil, dari bahasa Yunani αἰθήρ — «udara atas». Tidak ada simbol dan satuan: eter adalah medium, bukan ukuran.

Jangan tertukar

Eter luminiferus dalam fisika bukan eter para kimiawan, dietil eter (C₂H₅)₂O. Juga bukan «eter» siaran radio — dalam beberapa bahasa kata itu sekadar berarti mengudara.

Di pelat — interferometer di atas lempeng batu, dilihat dari atas. Lampu menyinari cermin setengah tembus, berkasnya terbagi dua, keduanya berangkat ke cermin searah dan tegak lurus, lalu bertemu kembali di teropong. Goresan ungu muda adalah angin eter yang seharusnya bertiup dari arah depan Bumi. Lempeng berputar seperempat putaran. Di okuler sebelah kanan, frinji terang nyaris tidak bergerak. Di bawah, penanda mula-mula bergerak ke 0,37 — nilai yang diharapkan — lalu kembali ke nol, tempat hasil pengukuran yang sebenarnya.

Paspor besaran · usang · medium bagi cahaya

Eter luminiferus

Besaran usang tanpa satuan · digantikan oleh kecepatan cahaya yang konstan

Cleveland, Juli 1887. Michelson dan Morley meletakkan lempeng batu di atas kolam raksa, memasang cermin di atasnya, dan memutarnya perlahan. Bumi melaju mengelilingi Matahari dengan kecepatan 30 km/s, dan jika cahaya adalah gelombang dalam eter yang diam, angin eter dari depan seharusnya menggeser frinji di okuler sebesar 0,4 frinji. Mereka menunggu pergeseran itu. Pergeseran itu tidak ada.

Eter diciptakan karena gelombang membutuhkan medium. Bunyi merambat lewat udara, ombak lewat air — maka cahaya pun pasti merambat lewat sesuatu yang mengisi ruang hampa. Eter harus lebih keras daripada baja agar dapat membawa gelombang secepat itu, tetapi sekaligus tidak menghambat planet. Percobaan 1887 menunjukkan bahwa cahaya bergerak sama ke segala arah, bagaimanapun Bumi melaju. Pada 1905 Einstein menjadikannya hukum, dan eter tidak lagi diperlukan.

Notasi	aether · luminiferous aether · tanpa simbol
Cara mencarinya	dari kecepatan Bumi menembus eter — lewat pergeseran frinji interferensi
Yang diandaikan	medium diam · kecepatan cahaya bergantung pada gerak pengamat
Diperkenalkan dan ditinggalkan	Huygens, 1690 · Fresnel, 1818 · Michelson dan Morley, 1887 · Einstein, 1905
Penulisan kini	c = 299 792 458 m/s eksak, sejak 1983 — menurut definisi meter
Nilai khas	0,37 frinji — diharapkan pada 1887 · kurang dari 0,01 — yang teramati · 10⁻¹⁷ — ketelitian masa kini

Ke konversi Ke interferometer

01 · Definisi

Medium tempat cahaya merambat

Jika cahaya adalah gelombang dalam eter, ia memiliki kecepatan terhadap eter, yaitu c. Pengamat yang melaju menembus eter seharusnya melihat cahaya lebih cepat saat datang dari depan dan lebih lambat saat menyusul dari belakang. Bumi melaju mengelilingi Matahari dengan kecepatan 30 km/s — sepersepuluh ribu c. Selisih inilah yang hendak ditangkap.

Koreksi sekecil itu tidak dapat diukur secara langsung. Michelson membandingkan dua lintasan cahaya: searah angin dan tegak lurus angin. Seperti perenang yang berenang bolak-balik menyusuri sungai lalu menyeberanginya: menyusuri arus ternyata lebih lama. Selisihnya adalah kuadrat dari rasio yang kecil, (v/c)² = 10⁻⁸. Interferensi membuatnya terlihat: pergeseran sepecahan panjang gelombang menggeser frinji terang.

c — kecepatan cahaya, m/s · v — kecepatan terhadap eter · L — panjang lengan, m · λ — panjang gelombang, m · ΔN — pergeseran frinji · β = v/c · γ = 1/√(1−β²)

Interaktif · dua perenang di sungai

Siapa yang kembali lebih dulu

Sungai selebar L mengalir dari kiri ke kanan, panah ungu muda adalah arusnya. Dua perenang berenang dengan kecepatan yang sama, c: yang keemasan menyusuri sungai pergi dan kembali, yang biru muda menyeberang ke tepi seberang lalu kembali. Batang di bawah adalah waktu tempuh mereka. Perenang yang menyeberang selalu tiba lebih dulu. Begitu pula berkas yang berjalan tegak lurus angin eter seharusnya mendahului berkas yang searah angin.

keemasan — menyusur, biru muda — menyeberangbatang — waktu tempuh, dalam satuan 2L/c

Arus v / c

Menyusur

γ² = 1/(1−β²)

Menyeberang

γ = 1/√(1−β²)

Selisih

≈ β²/2 untuk β kecil

Interaktif · interferometer Michelson dan Morley, 1887

Putar lempeng dan lihat ke okuler

Hanya ada satu tindakan utama — tombol «Putar lempeng». Lempeng batu mengapung di atas raksa dan berputar perlahan. Di tengah, lempeng tampak dari atas: lampu keemasan, berkas biru muda menuju cermin di ujung lengan, masing-masing 16 pantulan, total lintasan 11 m. Goresan ungu muda adalah angin eter; kecepatannya diatur dengan penggeser. Di kanan ada okuler: frinji terang dan gelap. Jika eter ada, frinji seharusnya berayun selama lempeng berputar. Di bawah okuler ada grafik: kurva ungu muda — pergeseran menurut teori eter, titik-titik keemasan — yang terlihat. Sakelar «Dunia dengan eter / Dunia 1887» menampilkan kedua jawaban.

kiri: catatan pengamatan, pergeseran frinji dan sudut lempengkanan: okuler dan pergeseran frinji menurut sudut putar

Aksi utama

Angin eter v30 km/s

30 km/s — kecepatan orbit Bumi. Pergeseran tumbuh sebanding kuadrat kecepatan: dua kali lebih cepat — empat kali lebih besar.

Panjang lengan L11 m

Pada 1881 lengan Michelson hanya 1,2 m, dan pergeserannya tenggelam dalam derau. Pada 1887 cermin memantulkan cahaya 16 kali, dan lintasannya menjadi 11 m.

Pergeseran harapan

—

—

Pergeseran teramati

—

—

Sudut lempeng

—

—

Kecepatan dalam eter, paling tinggi

—

—

Grafik · pergeseran menurut sudut, menurut kecepatan, dan ketelitian selama satu abad

02 · Konversi

Fraksi kecepatan cahaya β = v/c

Eter tidak punya satuan, jadi yang kita konversi adalah kecepatan yang dicari. Pergeseran frinji dalam interferometer tumbuh sebanding β², kuadrat fraksi kecepatan cahaya. Kecepatan orbit Bumi — β = 10⁻⁴, β² = 10⁻⁸.

Kini tidak ada kecepatan yang diukur «relatif terhadap eter». Yang ada hanya gerak relatif terhadap radiasi latar belakang kosmik: Matahari melaju menembusnya dengan kecepatan 370 km/s, tetapi itu gerak yang teramati, bukan angin dari suatu medium.

03 · Orde besaran

Penyimpangan kecepatan cahaya Δc/c — yang hendak ditangkap percobaan, dari 10⁻¹⁸ sampai 10⁻⁴

04 · Alat ukur

interferometer

Pembagi berkas, dua lengan, dua cermin. Berkas-berkas bertemu dan membentuk frinji, dan pergeseran sepersepuluh frinji terlihat dengan mata. Prinsip yang sama bekerja di detektor gelombang gravitasi, hanya saja lengannya masing-masing 4 km.

aberasi bintang

Pada 1727 Bradley melihat bahwa dalam setahun bintang-bintang melukis elips kecil, 20,5 detik busur. Teleskop harus dimiringkan ke arah gerak Bumi, seperti payung saat hujan. Inilah pengukuran pertama β = 10⁻⁴.

percobaan Fizeau dengan air

Pada 1851 Fizeau melewatkan cahaya searah dan berlawanan arah dengan aliran air. Cahaya terbawa aliran tidak sepenuhnya, melainkan dengan faktor 1 − 1/n². Fresnel menjelaskannya dengan seretan eter parsial. Teori relativitas menurunkan angka yang sama dari penjumlahan kecepatan.

resonator optik

Percobaan Michelson masa kini: dua resonator kristal saling tegak lurus di atas meja putar, laser dikunci pada frekuensinya. Frekuensinya tidak menyimpang hingga 10⁻¹⁷ — seratus juta kali lebih teliti daripada 1887.

05 · Aturan penulisan

Benar

c = 299 792 458 m/s — eksak, tanpa ketidakpastian

«eter luminiferus» — istilah sejarah, dalam konteks abad XIX

ΔN = 0,37 — pergeseran frinji yang diharapkan Michelson dan Morley

β = v/c, γ = 1/√(1−β²)

Salah

«kecepatan relatif terhadap eter» — dalam teks modern

c ≈ 3·10⁸ m/s ± … — c tidak memiliki ketidakpastian sejak 1983

«percobaannya gagal» — percobaan itu memberi hasil nol yang jelas

mencampuradukkan eter luminiferus dengan eter kimia

06 · Satuan tetangga

Flogiston lenyap tanpa bekas, kalorik meninggalkan kalori. Eter meninggalkan paling banyak: persamaan Maxwell ditulis untuk eter yang elastis, dan persamaan itu bertahan lebih lama daripada eter. Sementara kecepatan cahaya yang konstan, yang menghapus eter, justru menjadi dasar pengukuran: meter didefinisikan melaluinya.

07 · Bagian sejarah

lempeng batu

Catatan metrologi

Percobaan 1887 adalah teladan cara melakukan pengukuran melawan derau. Lempeng batu pasir mengapung di atas raksa agar dapat diputar tanpa guncangan. Pengamatan dilakukan di ruang bawah tanah, siang dan malam, enam belas pembacaan per putaran. Yang diharapkan 0,4 frinji, sebaran pembacaannya sekitar 0,01.

Hasil nol memberi batas atas: kecepatan Bumi menembus eter kurang dari sekitar 5—8 km/s. Seratus tahun kemudian kekonstanan kecepatan cahaya menjadi bagian dari definisi meter. Sejak 1983 meter adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam 1/299 792 458 sekon.

frinji di okuler

Katalog besaran

seluruh indeks →

fondasi · 7 satuan

Tujuh satuan pokok SI

Mol

Indeks · semua besaran dalam satu halaman

Laboratorium di pintu masuk indeks

Setetes asam mengubah warna sari buah, garam mewarnai nyala api, air membeku karena satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, menurut bidang ilmu dan menurut abjad.

Buka indeks →

08 · Bahasa Anda

setiap tautan menuju halaman bahasa yang sungguh ada

Bacalah dalam bahasa Anda

diterjemahkan dan diperiksaterjemahan kasardalam antrean