阿爾伯特·亞伯拉罕·邁克爾遜（Albert Abraham Michelson，1852年12月19日-1931年5月9日），美國物理學(xué)家。邁克爾遜主要從事光學(xué)和光譜學(xué)方面的研究，他以畢生精力從事光速的精密測量，在他的有生之年，一直是光速測定的國際中心人物。他發(fā)明了一種用以測定微小長度、折射率和光波波長的干涉儀（邁克爾遜干涉儀），在研究光譜線方面起著重要的作用。因發(fā)明精密光學(xué)儀器和借助這些儀器在光譜學(xué)和度量學(xué)的研究工作中所做出的貢獻，被授予了1907年度諾貝爾物理學(xué)獎。

邁克爾遜是美國芝加哥大學(xué)物理系的第一任系主任，并長期擔(dān)任物理學(xué)教授（1892年-1929年）。1900年，邁克爾遜當(dāng)選美國物理學(xué)會（APS）主席。

人物經(jīng)歷

邁克爾遜(Albert Abraban Michelsom,1852-1931年)，波蘭裔美國藉物理學(xué)家，1852年12月19日出生于普魯士斯特雷諾（現(xiàn)屬波蘭），后于4歲時隨父母移居美國，1873年畢業(yè)于美國海軍學(xué)院，1879年轉(zhuǎn)到華盛頓的航海年歷局工作。1880年去歐洲進修，先后在柏林、海德堡、巴黎等地受教于亥姆霍茲等名家。1882年回國，受聘為克利夫蘭的凱斯應(yīng)用科學(xué)學(xué)院物理學(xué)教授，1889年任伍斯特的克拉克大學(xué)物理學(xué)教授，于1892年任新建的芝加哥大學(xué)第一任物理系主任，直至1929年退休。除此之外，他還是：美國科學(xué)促進協(xié)會主席,1923年至1927年的美國科學(xué)院院長；還被選為法國科學(xué)院院士和倫敦皇家學(xué)會會員，1931年5月9日在帕薩迪納逝世。

邁克爾遜出生在波蘭的小鎮(zhèn)史翠諾（Strzelno），（當(dāng)時是普魯士帝國的波茲南省的史翠諾），一個猶太商人的兒子。在他還只有兩歲時全家移民美國，跟隨著作為商人的父親，他的成長大致上經(jīng)歷了加利福尼亞的礦業(yè)小鎮(zhèn)Murphy、內(nèi)華達州的弗吉尼亞城。

邁克爾遜主要從事光學(xué)和光譜學(xué)方面的研究，他以畢生精力從事光速的精密測量，在他的有生之年，一直是光速測定的國際中心人物。他發(fā)明了一種用以測定微小長度、折射率和光波波長的干涉儀（邁克爾遜干涉儀），在研究光譜線方面起著重要的作用。1887年他與美國物理學(xué)家E.W.莫雷合作，進行了著名的邁克爾遜-莫雷實驗，這是一個最重大的否定性實驗，它動搖了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。他研制出高分辨率的光譜學(xué)儀器，經(jīng)改進的衍射光柵和測距儀。邁克爾遜首倡用光波波長作為長度基準，提出在天文學(xué)中利用干涉效應(yīng)的可能性，并且用自己設(shè)計的星體干涉儀測量了恒星參宿四的直徑。

他創(chuàng)造的邁克爾遜干涉儀對光學(xué)和近代物理學(xué)是一巨大的貢獻。它不但可用來測定微小長度、折射率和光波波長等，也是現(xiàn)代光學(xué)儀器如付立葉光譜議等儀器的重要組成部分。1926年用多面旋鏡法比較精密地測定了光的速度。

由于創(chuàng)制了精密的光學(xué)儀器和利用這些儀器所完成的光譜學(xué)和基本度量學(xué)研究，邁克爾遜于1907年獲諾貝爾物理學(xué)獎金。

人物年表

邁克爾遜于1852年12月19日出生于普魯士斯特雷諾（現(xiàn)屬波蘭）。

1869年被選拔到美國安納波利斯海軍學(xué)院學(xué)習(xí)。畢業(yè)后曾任該校物理和化學(xué)講師。

1880～1882年被批準到歐洲攻讀研究生，先后到柏林大學(xué)、海德堡大學(xué)、法蘭西學(xué)院學(xué)習(xí)。

1883年任俄亥俄州克利夫蘭市開斯應(yīng)用科學(xué)學(xué)院物理學(xué)教授。

1887年，他和愛德華·莫雷共同進行了著名的邁克耳遜－莫雷實驗，這個試驗排除了以太的存在。后來，他又轉(zhuǎn)向利用天文光學(xué)干涉測量法測量恒星的直徑和雙星分光片的測量。

1889年成為麻省伍斯特的克拉克大學(xué)的物理學(xué)教授，在這里著手進行計量學(xué)的一項宏偉計劃。

1892年改任芝加哥大學(xué)物理學(xué)教授，后任該校第一任物理系主任，在這里他培養(yǎng)了對天文光譜學(xué)的興趣。

1907年，邁克耳孫因為“發(fā)明光學(xué)干涉儀并使用其進行光譜學(xué)和基本度量學(xué)研究”（for his optical precision instruments and the spectroscopic and metrological investigations carried out with their aid）而成為美國第一個諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。同年，他獲得了科普利獎?wù)拢–opley Medal）。

1910～1911年擔(dān)任美國科學(xué)促進會主席。

1923～1927年擔(dān)任美國科學(xué)院院長。

1931年5月9日因腦溢血于加利福尼亞州的帕薩迪納逝世，終年79歲。

人物成就

以太漂移實驗

邁克爾遜的名字是和邁克爾遜干涉儀及邁克爾遜－莫雷實驗聯(lián)系在一起的，實際上這也是邁克爾遜一生中最重要的貢獻。在邁克爾遜的時代，人們認為光和一切電磁波必須借助絕對靜止的“以太”進行傳播，而“以太”是否存在以及是否具有靜止的特性，在當(dāng)時還是一個謎。有人試圖測量地球?qū)o止“以太”的運動所引起的“以太風(fēng)”，來證明以太的存在和具有靜止的特性，但由于儀器精度所限，遇到了困難。麥克斯韋曾于1879年寫信給美國航海年歷局的D.P.托德，建議用羅默的天文學(xué)方法研究這一問題。邁克爾遜知道這一情況后，決心設(shè)計出一種靈敏度提高到億分之一的方法，測出與有關(guān)的效應(yīng)。

1881年他在柏林大學(xué)亥姆霍茲實驗室工作，為此他發(fā)明了高精度的邁克爾遜干涉儀，進行了著名的以太漂移實驗。他認為若地球繞太陽公轉(zhuǎn)相對于以太運動時，其平行于地球運動方向和垂直地球運動方向上，光通過相等距離所需時間不同，因此在儀器轉(zhuǎn)動90°時，前后兩次所產(chǎn)生的干涉必有0.04條條紋移動。邁克爾遜用最初建造的干涉儀進行實驗，這臺儀器的光學(xué)部分用蠟封在平臺上，調(diào)節(jié)很不方便，測量一個數(shù)據(jù)往往要好幾小時。實驗得出了否定結(jié)果。

改進儀器

1884年在訪美的瑞利、開爾文等的鼓勵下，他和化學(xué)家莫雷（Morley,Edward Williams，1838～1923）合作，提高干涉儀的靈敏度，得到的結(jié)果仍然是否定的。1887年他們繼續(xù)改進儀器，光路增加到11米，花了整整5天時間，仔細地觀察地球沿軌道與靜止以太之間的相對運動，結(jié)果仍然是否定的。這一實驗引起科學(xué)家的震驚和關(guān)注，與熱輻射中的“紫外災(zāi)難”并稱為“科學(xué)史上的兩朵烏云”。隨后有10多人前后重復(fù)這一實驗，歷時50年之久。對它的進一步研究，導(dǎo)致了物理學(xué)的新發(fā)展。邁克爾遜的另一項重要貢獻是對光速的測定。早在海軍學(xué)院工作時，由于航海的實際需要，他對光速的測定開始感興趣。

測定光速

1879年開始光速的測定工作。他是繼菲佐、傅科、科紐之后，第四個在地面測定光速的。他得到了岳父的贈款和政府的資助，使他能夠有條件改進實驗裝置。他用正八角鋼質(zhì)棱鏡代替傅科實驗中的旋轉(zhuǎn)鏡，由此使光路延長600米。返回光的位移達133毫米，提高了精度，改進了傅科的方法。他多次并持續(xù)進行光速的測定工作，其中最精確的測定值是在1924～1926年，在南加利福尼亞山間22英里長的光路上進行的，其值為（299796±4）km/s。邁克爾遜從不滿足已達到的精度，總是不斷改進，反復(fù)實驗，孜孜不倦，精益求精，整整花了半個世紀的時間，最后在一次精心設(shè)計的光速測定過程中，不幸因中風(fēng)而去世，后來由他的同事發(fā)表了這次測量結(jié)果。他確實是用畢生的精力獻身于光速的測定工作。邁克爾遜在基本度量方面也作出了貢獻。

測定基準長度

1893年，他用自己設(shè)計的干涉儀測定了紅鎘線的波長，實驗說明當(dāng)溫度為15℃氣壓在760毫米汞柱產(chǎn)生的壓強時，紅鎘線在干燥空氣中的波長為6438.4696埃，于是，他提出用此波長為標準長度，來核準基準米尺，用這一方法訂出的基準長度經(jīng)久不變。因此它被世界所公認，一直沿用到1960年。

干涉儀

1920年邁克爾遜和天文學(xué)家F.G.皮斯合作，把一臺20英尺的干涉儀放在100英寸反射望遠鏡后面，構(gòu)成了恒星干涉儀，用它測量了恒星參宿四（即獵戶座一等變光星）的直徑，它的直徑相當(dāng)大，線直徑為2.50×108英里，約為太陽直徑的300倍。此方法后被用來測定其他恒星的直徑。邁克爾遜的第一個重要貢獻是發(fā)明了邁克爾遜干涉儀，并用它完成了著名的邁克爾遜-莫雷實驗。按照經(jīng)典物理學(xué)理論，光乃至一切電磁波必須借助靜止的以太來傳播。地球的公轉(zhuǎn)產(chǎn)生相對于以太的運動，因而在地球上兩個垂直的方向上，光通過同一距離的時間應(yīng)當(dāng)不同，這一差異在邁克爾遜干涉儀上應(yīng)產(chǎn)生0.04個干涉條紋移動。1881年，邁克耳孫在實驗中未觀察到這種條紋移動。1887年，邁克爾遜和著名化學(xué)家莫雷合作，改進了實驗裝置，使精度達到2.5´10-10，但仍未發(fā)現(xiàn)條紋有任何移動。這次實驗的結(jié)果暴露了以太理論的缺陷，動搖了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)，為狹義相對論的建立鋪平了道路。邁克爾遜是第一個倡導(dǎo)用光波的波長作為長度基準的科學(xué)家。1892年邁克爾遜利用特制的干涉儀，以法國的米原器為標準，在溫度15攝氏度、壓力760毫米汞柱的條件下，測定了鎘紅線波長是6438.4696埃，于是，1米等于1553164倍鎘紅線波長。這是人類首次獲得了一種永遠不變且毀壞不了的長度基準。在光譜學(xué)方面，邁克爾遜發(fā)現(xiàn)了氫光譜的精細結(jié)構(gòu)以及水銀和鉈光譜的超精細結(jié)構(gòu)，這一發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)代原子理論中起了重大作用。邁克爾遜還運用自己發(fā)明的“可見度曲線法”對譜線形狀與壓力的關(guān)系、譜線展寬與分子自身運動的關(guān)系作了詳細研究，其成果對現(xiàn)代分子物理學(xué)、原子光譜和激光光譜學(xué)等新興學(xué)科都發(fā)生了重大影響。

階梯光柵

1898年，他發(fā)明了一種階梯光柵來研究塞曼效應(yīng)，其分辨本領(lǐng)遠遠高于普通的衍射光柵。邁克爾遜是一位出色的實驗物理學(xué)家，他所完成的實驗都以設(shè)計精巧、精確度高而聞名，愛因斯坦曾贊譽他為“科學(xué)中的藝術(shù)家”。

光學(xué)儀器

邁克爾遜干涉儀是1883年美國物理學(xué)家邁克爾遜和莫雷合作，為研究“以太”漂移而設(shè)計制造出來的精密光學(xué)儀器。它是利用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實現(xiàn)干涉。通過調(diào)整該干涉儀，可以產(chǎn)生等厚干涉條紋，也可以產(chǎn)生等傾干涉條紋。主要用于長度和折射率的測量，若觀察到干涉條紋移動一條，便是M2的動臂移動量為λ/2，等效于M1與M2之間的空氣膜厚度改變λ/2。在近代物理和近代計量技術(shù)中，如在光譜線精細結(jié)構(gòu)的研究和用光波標定標準米尺等實驗中都有著重要的應(yīng)用。利用該儀器的原理，研制出多種專用干涉儀。干涉條紋是等光程差點的軌跡，因此，要分析某種干涉產(chǎn)生的圖樣，必求出相干光的光程差位置分布的函數(shù)。若干涉條紋發(fā)生移動，一定是場點對應(yīng)的光程差發(fā)生了變化，引起光程差變化的原因，可能是光線長度L發(fā)生變化，或是光路中某段介質(zhì)的折射率n發(fā)生了變化，或是薄膜的厚度e發(fā)生了變化。?