Eter Kavramı ve Elektromanyetizma MSGSÜ Felsefe Bölümü 13 Nisan 2011 Cemsinan Deliduman

Eter Modelleri ve Işığın Doğası

Eter

Optik Eter Descartes: Etkileşimler sadece somut etkilerle oluşabilir. Eter uzayın her yanını kaplar. Işık parçacıklardan oluşur ve yoğun ortamda boşluktaki hareketine göre daha hızlı hareket eder. Fermat: Minimum eylem ilkesine göre ışık yoğun ortamda daha yavaş hareket eder. Newton: Kütleçekim etkilerinden sorumlu bir eter olmalı. Her yeri dolduran eter aynı zamanda her yerde bulunan Tanrı fikriyle de uyumlu. Işığın ne olduğu konusunda açık fikre sahip değil. Huygens: Işığın dalga kuramı. Işık ses gibi “boyuna” bir dalgadır.

Dalga Hareketi Boyuna dalga Enine dalga

Dalga hareketi için ortam gerekir

Dalga terimleri tepe çukur Yaprak, dalganın frekansına bağlı olarak aşağı yukarı hareket eder tepe çukur dalgaboyu dışarı doğru hareket eden dalganın hızı

Su Dalgalarının Girişimi

İki Dalga Kaynağıyla Girişim Deseni

Işığın girişim deseni

Işık parçacık mı, dalga mı? Bradley: Hareket eden dünya nedeniyle yıldızdan gelen ışığın sapması. Bu nedenle ışık parçacıklardan oluşmuştur. Euler: Işık kaynağının kütlesi zamanla azalmaz. Bu nedenle ışık dalgadır. Young: Işık su üzerindeki girişim desenlerine benzer desenler oluşturur. Öyleyse ışık dalgadır. Fresnel: Girişim etkilerini incelenmesiden çıkan sonuç: Işık “enine” dalgalardan oluşmuştur. Foucault ve Fizeau: Işığın sudaki hızının havadaki hızından daha az olduğunu ölçtüler.

Girişim Deseninin Modern Yorumu Yapıcı Girişim Yıkıcı Girişim

Newton Halkaları Cam Hava Cam

Sabun köpüğünde girişim deseni Dalga Girişimi Hava Su köpüğü kabuğu

Doğada Girişim Deseni Tavus Kuşu Tüyü Kelebek Kanadı

Algısal Girişim Deseni

Esnek Katı Eter Poisson: Esnek bir katı cisimde hem enine hem boyuna dalgalar olabilir. MacCullagh (1839): Sadece dönmeye karşı dirençli bir esnek madde yanlızca enine dalgaları iletir. Böylesine tuhaf bir katı cisim olabilir mi? Riemann (1853): Sıkıştırılmaya ve dönmeye dirençli bir eter: Sıkıştırılmayla ile ilgili özellikleri kütleçekim ve elektrostatik etkilerden, dönmeyle ilgili özellikleri optik ve manyetik olgulardan sorumlu. Boussinesq (1867): Esnek katı eter sadece optik olaylardan sorumlu.

Elektrik ve Manyetizma

Mıknatıs yakınındaki demir tozları

Mıknatıs yakınında pusulanın sapması

Manyetik Alan Çizgileri

Coulomb Yasası

Elektrik Yükleri Topraklama

Michael Faraday

Elektrik Alan Çizgileri

Elektrik İndükleme Yüklü çubuk Elektroskop Yapraklar ayrılır

Elektromanyetizma

James Clerk Maxwell

Manyetik alanın fiziksel varlığı

Elektromanyetik Eter

Paralel Levhalardan Geçen Akım Dielektrik Boşluk Elektrometre Elektrometre

Yerdeğiştirme Akımı Dielektrik Polarize moleküller Elektrik Alanı E Yük Eter moleküllerinin bile dielektrik molekülleri gibi davrandığı düşünülmüştür. Levhalar arasında böyle bir akım olmamasına rağmen bu isim halen kullanılmaktadır.

Maxwell’in Eteri Destekleyen Savları

Eter neden gerekli? Işık bir tür dalga ise, dalganın hareket edeceği ortam gerekli. Boş uzayda dalga hareketi olamaz.  Eter optik olaylardan sorumludur. Elektrik ve manyetizmanın uzaktan olan etkilerini veya elektrik ve manyetizma çizgilerini taşıyacak mekanik bir ortam olması gerekir.  Eter elektromanyetik etkileri taşır. Kütleçekim etkilerinin uzaktan taşınması için bu etkileri taşıyacak uzayın her yerini dolduran bir ortam gerekir.  Eter kütleçekim etkilerini taşır.

Elektromanyetizmanın Gelişimi Önce temel olgular bilimsel olarak gözlemlendi, daha sonra bunları yöneten yasalar kesin olarak ortaya konuldular. Zaman içinde yasalara tüm deneysel gözlemleri bir anlamda özetleyen ve yeni ilişkilerin de kolayca kavranmasına izin veren özlü bir matematiksel biçim verildi. Fiziksel bir model de –ki bu durumda bu eter oldu- yasaları kavramsallaştırmakta yardımcı olmak ve elektromanyetik olayları daha temel, daha az karmaşık olduğuna inanılan bir konu –yani klasik mekanik- aracılığıyla anlama çabasında kullanılmak için oluşturuldu. Yalnızca sürekli bir biçimde art arda gelen yenilgilerden sonra elektromanyetizmanın mekanik modelleri bırakıldı ve elektromanyetik kuram fiziğin temelde ayrı bir dalı oldu.

Elektromanyetik Dalga Elektrik Alan Salınımı Manyetik Alan Salınımı Dalganın ilerleme yönü

Bir elektromanyetik dalga olarak ışık

Maxwell Denklemleri

Michelson-Morley Deneyi

Eter Rüzgarı Işık Dalgasının Ortamı Olarak Eter

Deney Düzeneği yarı geçirgen ayna hareketli ayna granit masa ayna ışık kaynağı girişim deseni teleskop Cıva havuzu

Deneyin Üstten Görünüşü hareketli ayna lazer sabit ayna yarı geçirgen ayna perde

Durağan Deney

Eter içinde yapılan deney ayna girişim girişim yarı geçirgen ayna eter rüzgarı eter rüzgarı lazer ayna ayna yarı geçirgen ayna 1. durum 2. durum ayna lazer

Hareketli Deney

Michelson-Morley Deneyi ayna ct ct L1 L2 ışık kaynağı (c+v)td vt vt (c-v)tg ayna yarı geçirgen ayna girişim deseni

Newton Halkaları ve Deneyin Sonucu Deney düzeneği döndürüldükten sonra dahi halkalar hareket etmeden aynı desende kalırlar. Bunun anlamı eter rüzgarının olmadığıdır. Dolayısıyla eter yoktur denilebilir. Bu sonuç özel görelilik kuramının gelişmesine yol açmıştır.

Anahtar Kelimeler Optik Eter Enine ve Boyuna Dalga Dalga Boyu ve Frekans Girişim Işığın girişimi Newton halkaları Esnek Katı Eter Manyetik Alan Coulomb Yasası Elektrik Yükleri Elektromanyetik Eter Yerdeğiştirme akımı Elektromanyetizma Elektromanyetik Dalga Eter Rüzgarı Michelson-Morley Deneyi