Expérience de Michelson-Morley

Le but de l'expérience

Les théories de la physique du 19e siècle partaient du principe que, tout comme les ondes sonores et les vagues d'eau, la lumière a également besoin d'un support pour transmettre ses mouvements ondulatoires, l'éther luminifère. On pensait même que le vide devait également être rempli d'éther, puisque la lumière pouvait le traverser.

Le but de l'expérience Michelson-Morley était de prouver l'existence de l'éther luminifère, quireposait sur l'affirmation suivante : "selon votre position relative dans l'espace, la lumière devrait traverser l'éther à des vitesses variables". Si l'existence de l'éther avait été confirmée, l'objectif aurait alors été de déterminer la vitesse de la Terre par rapport à ce milieu hypothétique.

Le déroulement de l'expérience

Avant que l'expérience n'ait lieu en 1887, Michelson et Morley avaient réussi en 1886 à confirmer le coefficient de traînée de Fresnel. Ce coefficient était considéré comme une preuve de la théorie de l'éther stationnaire puisqu'il mesurait l'effet d'un milieu en mouvement sur la lumière.

Le fait que l'éther soit entraîné par un corps en mouvement ou qu'il se déplace avec le corps en mouvement a été considéré comme une preuve de la théorie. Ce résultat a renforcé leur confiance dans ladétection du vent de l'éther. Pour la procédure, un interféromètre de Michelson a été utilisé.

Michelson a suggéré qu'en comparant la vitesse de la lumière dans la direction du mouvement de la Terre et la vitesse de la lumière vue sous un certain angle par rapport à la direction de rotation de la Terre, ils pourraient détecter une différence. Cette différence prouverait que la vitesse de la lumière est constante par rapport à l'éther proposé à travers lequel la Terre se déplacerait. Mais les résultats de l'expérience n'ont révélé aucune différence .

Le résultat de l'expérience

Le résultat étant négatif, ils ont réfuté leurs théories et les théories de l'éther qui les ont précédées. Au lieu de cela, les résultats de l'expérience ont prouvé qu'il n'y a pas de différence entre la vitesse de la lumière lorsqu'elle voyage dans des directions différentes.

Dans la figure ci-dessus se trouvent les résultats de l'expérience, où la ligne continue supérieure représente les observations de midi et la ligne continue inférieure représente les observations de nuit . Les courbes théoriques et réelles ne sont pas présentées à la même échelle ; en fait, les courbes en pointillés ne représentent qu'un huitième des déplacements théoriques.

Pourquoi l'appelle-t-on "l'expérience ratée la plus célèbre" ?

L'expérience est connue comme "l'expérience ratée la plus célèbre" car bien que les résultats de l'expérience aient été négatifs et qu'ils n'aient pas pu prouver ce qu'ils voulaient prouver, elle a permis aux physiciens de prouver que la vitesse de la lumière est constante dans n'importe quelle situation, tout en étant un fondement de la théorie de la relativité restreinte.

Impact sur la théorie de la relativité restreinte

Albert Einstein a publié en 1905, plus de deux décennies après l'expérience Michelson-Morley, un article expliquant ses résultats qui laissent perplexe. Il affirme qu'il n'y a pas d'éther, puisque la lumière est un type d'onde spécifique qui n'a pas besoin d'un support pour la transmettre. Il n'existe pas de cadre de référence spécifique montrant différentes mesures de la vitesse de la lumière sans le concept d'éther.