上文“狭义相对论前传IV”介绍了阿拉果实验,但是阿拉果实验并没有检测到不同的光速,注意在狭义相对论诞生之前,所有的实验目的都是为了观测到不同的光速而确认以太的存在。
菲涅尔针对阿拉果的实验在1818年给出了一个假说,叫做部分拖曳假说:折射率越大,拖曳的以太越多,曳引系数是
不过菲涅尔的部分拖曳假说并没有得到重视,直到1851年,法国物理学家裴索(Armand Hippolyte Louis Fizeau)做了一个流水实验,实验结果与菲涅尔的部分拖曳假说的预言很接近。
裴索设计了一个流水实验,让一束光顺着水流运动,另一束光逆着水流运动,它们走完水管的时间应该是不一样的,实验装置草图如下:
来自光源S的一束光射在倾斜的分光镜P上,将光束分裂为两部分,一部分直行抵达镜M1,另一部分经反射90°抵达M3,再借助反射镜M2将两束光返回到P,再从P射出进入望远镜T。
这个装置构成了一个光学干涉仪,如果使用的是单色光,望远镜内就能看到干涉条纹,从而确定光程差。
在计算光程差时,只需要考虑水管内的情况,我们可以是利用这两束光到达望远镜的时间差来计算光程差,每根管子的长度是l,水流速度是v,曳引系数是f,那么有
可计算出曳引系数
当然,实验的结果并不是仅仅证明了拖曳假说的正确性,菲涅尔还得出了一个更强的结论:精确到v/c的一阶的光学现象是不会受到地球相对以太运动的影响的。这也是部分拖曳假说的必然结果。
到1868年,Martinus Hoek做了一个更精确的实验来验证菲涅尔部分拖曳假说。Hoek的手稿:https://www.conspiracyoflight.com/Hoek/Martinus_Hoek_1868_paper_in_English.pdf
放上Hoek实验的参考链接,我就不写了:
https://www.conspiracyoflight.com/Hoek/Hoek_Experiment.html
在1871年,英国天文学家George Biddell Airy爵士,做了一个改进的光行差实验,假设将望远镜瞄向一颗真正的与地球轨道平面呈90°的恒星,地球在以太中的运动速度是v,现在假设望远镜内部充满了折射率为n水,因为光在水中的运动速度比空气中慢,需要更长的时间来穿过镜筒。
在望远镜物镜外部是空气,内部是水,那么光在穿过物镜后会有额外的偏向望远镜轴的折射,由折射定律有
而常规的望远镜的角