Introduction
L'expérience de Michelson-Morley est l'une des expériences les plus célèbres en physique. Elle a été réalisée en 1887 par Albert A. Michelson et Edward W. Morley pour tenter de détecter le mouvement de la Terre dans l'éther, le milieu supposé remplir tout l'espace et servir de support pour la propagation de la lumière. Cependant, les résultats de cette expérience ont été surprenants et ont remis en question les hypothèses de l'époque sur la nature de la lumière et du temps.
Dans ce cours, nous étudierons en détail l'expérience de Michelson-Morley, les conclusions qui en ont été tirées et les équations qui en découlent.
Partie 1 : Description de l'expérience
L'expérience de Michelson-Morley consistait à mesurer la différence de temps de parcours de deux faisceaux lumineux se déplaçant dans des directions perpendiculaires. Pour cela, ils ont utilisé un interféromètre, un dispositif permettant d'observer les interférences entre deux faisceaux lumineux.
Le faisceau était divisé en deux parties par un semi-miroir : l'un des faisceaux était envoyé dans une direction parallèle au mouvement supposé de la Terre, tandis que l'autre était dirigé perpendiculairement à ce mouvement. Les deux faisceaux se sont ensuite réfléchis sur des miroirs et ont été recombinés sur un écran où les interférences pouvaient être observées.
Partie 2 : Les résultats surprenants
Les résultats de l'expérience ont montré que la différence de temps de parcours entre les deux faisceaux était toujours nulle, quelle que soit l'orientation de l'interféromètre par rapport au mouvement de la Terre. Cela signifiait qu'il n'y avait pas de dépendance du temps de parcours de la lumière sur le mouvement de la Terre dans l'éther.
Cela remettait en question la théorie de l'éther et les conceptions traditionnelles de la propagation de la lumière. Les scientifiques ont été obligés de rechercher de nouvelles explications et théories pour expliquer ces résultats.
Partie 3 : Les équations de l'expérience
Les équations qui découlent de l'expérience de Michelson-Morley sont celles de la relativité restreinte. Ces équations ont été développées par Albert Einstein et sont au cœur de la physique moderne.
Définition
Équation de Lorentz
L'équation de Lorentz, qui est la base de la relativité restreinte, permet de calculer les effets de la vitesse sur les mesures de temps et d'espace. Elle est donnée par :
γ = 1 / (√(1 - (v^2 / c^2)))
Définition
Transformation de Lorentz
La transformation de Lorentz décrit comment les mesures de temps et d'espace se transforment entre deux référentiels en mouvement relatif. Elle est donnée par :
x' = γ(x - vt)
t' = γ(t - (v / c^2)x)
Résumé
A retenir :
L'expérience de Michelson-Morley a été une expérience fondamentale en physique qui a remis en question les conceptions traditionnelles sur la propagation de la lumière. Les résultats de l'expérience ont conduit au développement de la relativité restreinte et des équations de Lorentz, qui sont des outils essentiels pour comprendre les phénomènes à grande vitesse.
