Store bokstaver

Latinsk aether med liten forbokstav, på gresk αἰθήρ — «den øvre luften». Symbol og enhet fantes ikke: eteren var et medium, ikke et mål.

Ikke forveksle

Fysikkens lyseter er ikke kjemikerens eter, dietyleter (C₂H₅)₂O. Og heller ikke «eteren» i radio — det er bare et ord for kringkasting.

På flisen ligger et interferometer, sett ovenfra, på en steinplate. Lampen lyser på et halvgjennomskinnelig speil, strålen deles i to, strålene går til speilene på langs og på tvers og møtes igjen i kikkerten. De lilla strekene er etervinden, som skulle blåse mot jorden. Platen dreies en kvart omdreining. I okularet til høyre beveger de lyse stripene seg nesten ikke. Nederst går merket først ut til 0,37 — så mye ventet man — og tilbake til null, der det faktisk ble målt.

Størrelsens pass · foreldet · medium for lyset

Lyseter

Foreldet størrelse uten enhet · erstattet av den konstante lyshastigheten

Cleveland, juli 1887. Michelson og Morley legger en steinplate i et kvikksølvbad, setter speil på den og dreier den langsomt. Jorden farer rundt solen med 30 km/s, og hvis lyset er en bølge i en eter i ro, skulle motvinden fra eteren forskyve stripene i okularet med 0,4 stripe. De ventet en forskyvning. Den kom ikke.

Eteren ble funnet opp fordi en bølge trenger et medium. Lyd går gjennom luft, bølger gjennom vann — altså må lyset gå gjennom noe som fyller tomrommet. Eteren måtte være stivere enn stål for å bære så raske bølger, og likevel ikke hindre planetene. Forsøket i 1887 viste at lyset beveger seg likt i alle retninger, uansett hvordan jorden farer. I 1905 gjorde Einstein dette til en lov, og eteren ble overflødig.

Betegnelse	aether · luminiferous aether · uten symbol
Slik ble den søkt	via jordens fart gjennom eteren — forskyvningen av interferensstriper
Hva man antok	medium i ro · lyshastigheten avhenger av observatørens bevegelse
Innført og forkastet	Huygens, 1690 · Fresnel, 1818 · Michelson og Morley, 1887 · Einstein, 1905
Dagens skrivemåte	c = 299 792 458 m/s nøyaktig, siden 1983 — gjennom definisjonen av meteren
Typiske verdier	0,37 stripe — ventet i 1887 · under 0,01 — observert · 10⁻¹⁷ — nøyaktighet i dag

Til omregningen Til interferometeret

01 · Definisjon

Mediet som lyset løper gjennom

Hvis lyset er en bølge i eteren, har det en fart i forhold til eteren, c. En observatør som farer gjennom eteren, skulle se lyset gå raskere når det kommer imot, og langsommere når det går samme vei. Jorden farer rundt solen med 30 km/s — en titusendel av c. Det var denne forskjellen man prøvde å fange.

En så liten korreksjon kan ikke måles direkte. Michelson sammenlignet to lysveier: langs vinden og på tvers. Som en svømmer som svømmer fram og tilbake i en elv, langs og på tvers: langs strømmen tar det lengre tid. Forskjellen er kvadratet av et lite forhold, (v/c)² = 10⁻⁸. Interferens gjør den synlig: en forskyvning på en brøkdel av en bølgelengde flytter de lyse stripene.

c — lyshastigheten, m/s · v — fart i forhold til eteren · L — armlengde, m · λ — bølgelengde, m · ΔN — stripeforskyvning · β = v/c · γ = 1/√(1−β²)

Interaktiv · to svømmere i en elv

Hvem kommer først tilbake

En elv med bredde L renner fra venstre mot høyre, de lilla pilene er strømmen. To svømmere svømmer like fort, c: den gylne langs elven fram og tilbake, den blå på tvers, til den andre bredden og tilbake. Stolpene nederst er tiden de bruker. Svømmeren på tvers er alltid først tilbake. Slik skulle også en stråle på tvers av etervinden komme før en stråle langs vinden.

gyllen — langs, blå — på tversstolper — tid underveis, enhet 2L/c

Strøm v / c

Langs

γ² = 1/(1−β²)

På tvers

γ = 1/√(1−β²)

Forskjell

≈ β²/2 for små β

Interaktiv · Michelson og Morleys interferometer, 1887

Drei platen og se i okularet

Det er én hovedhandling — knappen «Drei platen». Steinplaten flyter på kvikksølv og dreier seg langsomt. I midten ses den ovenfra: den gylne lampen, blå stråler går til speilene i enden av armene, 16 refleksjoner hver, til sammen 11 m lysvei. De lilla strekene er etervinden, og glidebryteren bestemmer farten. Til høyre okularet: lyse og mørke striper. Finnes eteren, skulle stripene vugge mens platen dreier. Under okularet en graf: den lilla kurven er forskyvningen etter eterteorien, de gylne punktene det man ser. Bryteren «Verden med eter / Verden i 1887» viser begge svarene.

til venstre: observasjonsjournal, stripeforskyvning og platevinkeltil høyre: okular og stripeforskyvning etter dreievinkel

Hovedhandling

Etervind v30 km/s

30 km/s — jordens banefart. Forskyvningen vokser med kvadratet av farten: dobbelt så raskt — fire ganger så mye.

Armlengde L11 m

I 1881 hadde Michelson 1,2 m, og forskyvningen druknet i støyen. I 1887 sendte speilene lyset fram og tilbake 16 ganger, og det ble 11 m.

Ventet forskyvning

—

—

Sett forskyvning

—

—

Platevinkel

—

—

Fart i eteren, høyst

—

—

Graf · forskyvning etter vinkel og fart, og nøyaktighet gjennom et århundre

02 · Omregning

Andel av lyshastigheten β = v/c

Eteren hadde ingen enhet, så vi regner om farten man lette etter. Stripeforskyvningen i interferometeret vokser som β², kvadratet av andelen av lyshastigheten. Jordens banefart er β = 10⁻⁴, β² = 10⁻⁸.

I dag måles ingen fart «i forhold til eteren». Det finnes bare bevegelse i forhold til den kosmiske bakgrunnsstrålingen: solen farer gjennom den med 370 km/s, men det er en observert bevegelse, ikke vind i et medium.

03 · Størrelsesordener

Avvik i lyshastigheten Δc/c — det forsøkene jaktet på, fra 10⁻¹⁸ til 10⁻⁴

04 · Måleinstrumenter

interferometer

Stråledeler, to armer, to speil. Strålene møtes og gir striper, og en forskyvning på en tidel stripe ses med det blotte øye. Samme prinsipp brukes i gravitasjonsbølgedetektorer, bare er armene der 4 km lange.

stjerneaberrasjon

Bradley så i 1727 at stjernene i løpet av et år beskriver små ellipser, 20,5 buesekunder. Kikkerten må vippes i jordens fartsretning, som en paraply i regnvær. Det er den første målingen av β = 10⁻⁴.

Fizeaus vannforsøk

I 1851 sendte Fizeau lys med og mot strømmende vann. Lyset ble bare delvis dratt med av strømmen, med faktoren 1 − 1/n². Fresnel forklarte det med at eteren ble delvis medført. Relativitetsteorien utleder det samme tallet fra addisjon av hastigheter.

optisk resonator

Dagens Michelson-forsøk: to krystallresonatorer i rett vinkel på et dreiebord, med lasere låst til frekvensene deres. Frekvensene skiller lag med mindre enn 10⁻¹⁷ — hundre millioner ganger mer nøyaktig enn i 1887.

05 · Skriveregler

Riktig

c = 299 792 458 m/s — nøyaktig, uten usikkerhet

«lyseter» — historisk betegnelse, i sammenheng med det nittende århundre

ΔN = 0,37 — forventet stripeforskyvning hos Michelson og Morley

β = v/c, γ = 1/√(1−β²)

Galt

«fart i forhold til eteren» — i en moderne tekst

c ≈ 3·10⁸ m/s ± … — c har ingen usikkerhet siden 1983

«forsøket mislyktes» — det ga et klart nullresultat

forveksle lyseteren med kjemisk eter

06 · Naboenheter

Flogistonet forsvant sporløst, varmestoffet etterlot kalorien. Eteren etterlot mest: Maxwells likninger ble skrevet for en elastisk eter, og de overlevde den. Og den konstante lyshastigheten, som avskaffet eteren, ble selv grunnlaget for måling: meteren er definert ut fra den.

07 · Historisk del

steinplate

Metrologisk merknad

Forsøket i 1887 er et skoleeksempel på hvordan man setter opp en måling mot støy. Sandsteinsplaten fløt på kvikksølv, slik at den kunne dreies uten rykk. Observasjonene ble gjort i en kjeller, midt på dagen og om kvelden, seksten avlesninger per omdreining. Man ventet 0,4 stripe, spredningen i avlesningene var omkring 0,01.

Nullresultatet ga en øvre grense: jordens fart gjennom eteren er under omtrent 5—8 km/s. Hundre år senere ble lyshastighetens konstans en del av definisjonen av meteren. Siden 1983 er meteren strekningen lyset tilbakelegger på 1/299 792 458 sekund.

striper i okularet

Katalog over størrelser

hele registeret →

grunnlaget · 7 enheter

De sju SI-grunnenhetene

Mol

Laboratoriet ved inngangen til registeret

En dråpe syre endrer saftens farge, salt farger flammen, vann fryser av et bank. Under dem alle Simetriums ark, etter fagområde og alfabetisk.

Åpne registeret →

08 · Ditt språk

hver lenke fører til en ekte språkside

Les på ditt eget språk

oversatt og korrekturlestråoversettelsei kø