直接检验光速可变的实验

王飞

实验日期和地点：

2008年08月31日下午，深圳某大学实验室。

实验目的:

检验狭义相对论的光速不变假设。

实验内容:

采用马赫-曾德干涉仪光路，在两光路的一条光路中设置玻璃块（图1），由于玻璃块对光速有拖曳作用，当实验设备以太运动时，导致两束光的光程发生变化，使干涉条纹发生移动。

图1

设以太与实验设备的相对运动速度为v，则

（1）当玻璃与光同向运动时，光通玻璃与光通过空气的时间差为：

t1=L/(C/n-v)–L/(C–v)

（2）玻璃与光反向运动时，光通玻璃与光通过空气的时间差为：

t2=L/(C/n+v)–L/(C+v)

（3）当实验装置整体水平旋转180度后，两光路的光程时间变化为：

t= t1–t2 = L/(C/n-v)–L/(C–v)–L/(C/n+v) + L/(C+v)

如果实验中t不为0，则证明狭义相对论的光速不变假设有误。

1859的斐索实验在比较流水中光逆行和顺行的表观速度时，认为是证实了菲涅耳的拖曳系数。但是他的实验在两光路上都采用水介质，不能检测绝对运动对光速的影响。1887年的麦克尔孙莫雷实验，虽然可以检测绝对运动，但由于两光路都采用空气，精度非常低，无法满足检测需要。

斐索实验只用了3米的水介质，与7米/秒的速度，就得到干涉条纹的变化，可见，高折射介质对光速的影响非常大，本实验采用单光路玻璃介质法，使两光路对光的拖曳能力拉开距离，使测量精度大大提高，理论精度可以超过0.001米/秒。

由于斐索实验的真实性，因此对于运动体，本实验装置一定有不同于相对论的结果，完全无需实验证明。但是，对于相对地球静止的物体可以测量吗？换句话说，地表有以太漂移吗？速度是多少？这才是本实验的真正目的。

实验环境和器材：

He-Ne激光器1台，扩束镜1个，准直镜1个，半反半透镜2个，全反镜2个，玻璃块1个（厚30mm）, 干涉面板1张，路轨2条，回转台1个。

实验步骤与结果：

如下图所示安装并调出干涉纹，使干涉面板角度倾斜，以扩大干涉条纹的宽度方便观察。实验以东西向开始，慢慢转动回转台，转动180度，观察到0.4（±0.15）个干涉条纹的移动量（17：30）。由于系统刚性不是很好，轻微压力就有几个条

图2

纹的移动量，因此，转动非常缓慢且均匀，这样观察了很多次后，拆除玻璃，同样转动回转台180度多次，在±0.15个条纹移动的误差范围内，没有发现条纹移动。

结论：实验表明地球表面存在以太漂移，精确值等待专业测定。相对论的光速不变假设错误！