О́пыт Ма́йкельсона (опыт Майкельсона – Морли), опыт, поставленный А. А. Майкельсоном в 1881 г. с целью измерения влияния движения Земли на скорость света.

Схема опыта Майкельсона.Схема опыта Майкельсона.В конце 19 в. предполагалось, что свет распространяется в эфире – некоторой универсальной среде, заполняющей всё мировое пространство и пронизывающей все тела. Считалось, что эфир либо неподвижен, либо частично увлекается телами при их движении. К такому выводу физики пришли, исходя из астрономических наблюдений, в которых проявлялась аберрация света, и из результатов опыта Физо по распространению световых волн в движущихся средах. Особенности поведения эфира, по мнению Майкельсона, делали возможным обнаружение «эфирного ветра», связанного с движением Земли вокруг Солнца. Свой опыт он провёл с использованием интерферометра (рис.). Если плечо интерферометра $PM_2$ совпадает с направлением движения Земли относительно эфира, то время прохождения лучом $\textit1$ до зеркала $M_1$ и обратно будет отличаться от времени прохождения пути $PM_2P$ лучом $\textit2$. Тогда даже при равенстве длин обоих плеч между лучами $\textit1$ и $\textit2$ возникнет некоторая разность хода. Если повернуть прибор на $90°$, то плечи поменяются местами и разность хода изменит знак. Это должно привести к смещению интерференционной картины, возникающей при совмещении лучей. Расчёт показывает, что при неподвижном эфире это смещение, выраженное в долях ширины интерференционной полосы, равно $△ = 2(l/λ)(v^2/c^2)$, где $l$ – длина плеча интерферометра, $λ$ – длина волны применявшегося света (жёлтая линия $\text{Na}$), $v$ – орбитальная скорость Земли, $c$ – скорость света. Т. к. величина $v/c$ порядка 10^–4, ожидавшееся смещение очень малó и должно было составить всего 0,04. Опыт позволял измерить смещение на 0,01 ширины интерференционной полосы. Майкельсон посчитал результат своего эксперимента отрицательным и пришёл к заключению о неверности гипотезы неподвижного эфира.

В 1885–1887 гг. А. А. Майкельсон совместно с Э. Морли повторил опыт с интерферометром, значительно усовершенствовав его. Интерферометр устанавливался на массивной плите, плавающей в ртути, для того чтобы он мог плавно поворачиваться. Длина оптического пути в плечах за счёт многократных отражений доводилась до 11 м, и ожидаемое смещение составляло $△ ≈ 0,4$. Прибор позволял обнаружить смещение около 0,01 ширины полосы. Однако никакого смещения интерференционной картины не было зафиксировано. Опыт многократно повторялся в различное время года и суток (за год вектор орбитальной скорости Земли поворачивается в пространстве на $360°$), однако эфирный ветер никак себя не обнаруживал.

В 1964 г. была предпринята попытка повторить опыт Майкельсона с использованием в качестве источников света двух гелий-неоновых лазеров с высокой когерентностью излучения; была обеспечена более высокая точность измерений, однако результат был отрицателен. К такому же результату приводят современные варианты опыта Майкельсона, использующие оптические и криогенные микроволновые резонаторы, позволяющие обнаружить отклонение скорости с точностью 10^–16. Такая высокая точность обусловлена во многом применением инновационных прецизионных методов обработки сигналов. В 2000 г. российские физики Н. В. Кравцов и В. В. Рагульский предложили эксперимент с кольцевой лазерной системой, позволяющий с высокой точностью проверить предположение об изотропии окружающего пространства. Сравнивая разность частот встречных волн при различных ориентациях лазерной системы, можно судить о наличии или отсутствии анизотропии окружающей среды. При таком подходе появляется возможность обеспечить точность исследований оптической изотропии пространства, на несколько порядков превосходящую ранее достигнутую.

После отрицательного результата опыта Майкельсона предпринимались попытки объяснить его без отказа от гипотезы о мировом эфире. Так, Х. А. Лоренц ещё в 1892 г. предполагал, что из-за сопротивления, оказываемого эфиром движению тел, их размеры в направлении движения сокращаются, что компенсирует интерференционный эффект в опыте Майкельсона. Однако эта попытка сохранить эфирную парадигму из-за внутренних противоречий не получила дальнейшего развития.

Исчерпывающее непротиворечивое объяснение всех опытных фактов, характеризующих распространение света в движущихся системах отсчёта, в том числе и результатов опыта Майкельсона, было дано А. Эйнштейном в 1905 г. Эйнштейн распространил принцип относительности Галилея на все без исключения физические явления. Он постулировал, что скорость света в пустоте одинакова во всех инерциальных системах отсчёта и не зависит от движения источников и приёмников света. Этот принцип постоянства скорости света лёг в основу созданной Эйнштейном специальной теории относительности, определившей современные представления о пространстве и времени.