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마이컬슨–몰리 실험
지구가 해를 도는 «바람» 속에서, 빛은 방향마다 다른 빠르기로 달릴까요?
무슨 일이 일어났나
그때 많은 과학자는 빛이 «에테르» 라는 보이지 않는 것을 타고 퍼진다고 생각했고, 지구가 그 속을 지나면 빛의 빠르기가 방향마다 달라야 했습니다.
마이컬슨과 몰리는 빛을 둘로 나눠 서로 직각인 두 팔을 오가게 한 뒤 다시 겹쳐 무늬(간섭무늬)를 보았고, 수은 위에 뜬 큰 사암 판째 장치를 돌리며 무늬가 움직이는지 살폈습니다.
시뮬레이터의 에테르 생각으로는 두 팔을 오가는 시간에 3.62×10⁻¹⁶ s 차이가 생기고, 장치를 돌리면 무늬가 0.434 줄 흔들려야 합니다(팔 11 m · 파장 500 nm 는 예로 둔 값).
1887 년 4 월~7 월 집중 관측에서 예상한 크기의 움직임은 다시 나타나지 않았고, 두 사람은 그해 11 월 American Journal of Science 에 결과를 냈습니다.
1905 년 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 에테르를 버렸습니다(APS) — 시뮬레이터를 상대성으로 바꾸면 흔들림이 0 입니다.
💡 생활 속 예시
- 비눗방울이나 물 위 기름막의 무지개 무늬도 빛 두 갈래가 겹쳐 생기는 간섭무늬로, 마이컬슨 간섭계가 본 것과 같은 원리입니다.
- 바람 부는 날 자전거를 타면 맞바람과 뒷바람에서 빠르기가 다르게 느껴집니다 — 에테르 생각은 빛에도 이런 «맞바람» 이 있다고 봤지만, 실험은 그것을 찾지 못했습니다.
누가 왜 찾았나
마이컬슨은 1882 년 클리블랜드의 케이스 응용과학 학교로 와 화학자 몰리와 손잡고, 지구가 에테르 속을 지나며 생긴다는 «에테르 바람» 을 빛의 간섭으로 재려 했습니다. 1887 년 웨스턴 리저브 대학 애덜버트 기숙사 지하에서 한 실험은 예상한 움직임을 찾지 못했습니다. 마이컬슨이 1907 년 받은 노벨 물리학상은 이 실험 하나가 아니라 정밀 광학 기기와 그것으로 한 측정에 대한 상이었습니다(APS).
확인된 값
- 마이컬슨이 클리블랜드의 케이스 응용과학 학교로 온 해
- 1882 출처
- 함께한 사람 — 화학자 에드워드 몰리
- Edward Morley 출처
- 장치는 수은 위에 뜬 큰 돌덩이 위에 놓여 통째로 돌릴 수 있었다
- stone block on mercury 출처
- 간섭계를 올린 큰 사암 판 — 수은 위에 떠서 돌았다
- sandstone slab 출처
- 실험한 곳 — 웨스턴 리저브 대학 애덜버트 기숙사 지하
- Adelbert Dormitory 출처
- 1905 년 아인슈타인의 특수 상대성 이론이 에테르를 버림
- 1905 출처
- 마이컬슨의 1907 노벨 물리학상 — «정밀 광학 기기와 그것으로 한 측정» 에 대한 상 (이 실험 하나 때문이 아님)
- 1907 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-06]
- 한국 2022 · 과학의 역사와 문화 · 변화하는 과학과 세계 [12과사02-01]
- 한국 2022 · 과학탐구실험1 · 과학의 본성과 역사 속의 과학 탐구
출처
이어서 보기
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