Konsep Eter

Prinsip relativitas Newton dan tranformasi Galileo ternyata bertentangan satu sama lain ketika diterapkan pada konsep gelombang elektromagnetik Maxwell yaitu kelajuan gelombang elektromagnetik di ruang hampa hanya bergantun pada dua konstanta, yaitu permeativitas dan permeabilitas ruang hampa dan besar kelajuan ini adalah

 Prinsip relativitas Newton mengatakan bahwa hukum fisika sama untuk semua kerangka inersial. Jika prinsip ini benar untuk semua rumus fisika (termasuk listrik dan magnet) maka μ₀ dan ε₀ tetap sama diukur oleh kerangka inersial manapun dengan kata lain, kelajuan cahaya di ruang hampa selalu sama diukur oleh pengamat manapun yang berada dalam kerangka inersial.

Pada gambar 1a lampu depan menyala dan Dono berdiri di belakang kereta. Anggap kecepatan cahaya relatif terhadap kereta adalah c dan kecepatan kereta relatif terhadap Dono adalah v. Menurut Dono kecepatan cahaya lampu depan adalah (rumus penjumlahan kecepatan Galileo):

v_p = c + v

pada gambar 1b kecepatan cahaya lampu belakang menurut Dono adalah:

v_p = -c + v

hasil ini menunjukkan bahwa besar kecepatan cahaya tidak konstan! Ini bertentangan dengan prinsip relativitas Newton. Ada dua alternatif untuk menyelesaikan pertentangan ini yaitu

• Tolak rumus penjumlahan kecepatan Galileo atau
• Menerima bahwa hukum/rumus listrik dan magnet tergantung kerangka acuan

Dari dua pilihan sulit di atas, Fisikawan abad ke-19 cenderung memilih pilihan kedua. Mereka setuju untuk memilih bahwa rumus listrik magnet tergantung pada kerangka acuan. Dalam kerangka tertentu kelajuan cahaya c = 3 x 10⁸ m/s, tetapi di kerangka lain bisa lebih besar atau lebih kecil. Menurut mereka, hal ini dimungkinkan jika cahaya bersifat seperti bunyi yang membutuhkan medium untuk merambat.

Pada udara tenang bunyi merangkat dengan kelajuan sekitar 331 m/s. Namun ketika angin bertiup dengan kecepatan 18 m/s mendekati pengamat, kecepatan rambat bunyi (relatif terhadap pengamat) menjadi 331 + 18 = 349 m.s^-1. Sebaliknya jika arah angin menjauhi pengamat, maka kecepatan rambatnya menjadi 331 – 18 = 313 m/s.

Demikian juga dengan cahaya, ketika medium cahaya diam, kecepatannya c = 3 x 10⁸ m/s, tetapi medium cahaya bergerak kecepatan cahaya bisa lebih besar atau lebih kecil dari c.

PERTANYAANNYA! Medium apakah yang merambatkan cahaya?????

Fisikawan abad ke-19 menamakan medium ini eter. Menurut mereka sifat-sifat eter adalah,

• Ada di mana-mana bahkan di ruang hampa sekalipun
• Tidak bermassa
• Tidak memberikan efek apa-apa pada gerakan planet/benda

Apakah eter benar-benar ada?? Konsekuensi apa yang kita hadapi jika ada eter?? Bagaimana cara mendeteksi eter?

Bukankah Fisikawan abad ke-19 mempostulatkab bahwa eter tidak memberikan efek apa-apa pada gerak planet atau benda? Ya, benar bahwa eter dianggap tidak mempengaruhi gerak benda (seperyi gaya gesek) sehingga tidak dapat dirasakan seperti udara. Namun sebagai medium perambatan cahaya, gerakan eter pasti mempengaruhi kelajuan cahaya, seperti gerakan udara mempengaruhi kecepatan bunyi. Jika kelajuan cahaya berubah, panjang gelombang cahaya juga berubah, hal inilah yang diharapkan teramati oleh para fisikawan.

Pada gambar 1, anggap bumi berada di titik E bergerak dengan kecepatan v (kecepatan revolusi bumi = 30 km/s) ke kanan. Jika kita anggap eter sedang bergerak ke kanan dengan kelajuan v maka pengamat di E tidak akan mendeteksi gerakan eter. Namun ketika bumi berada di A, B dan C, eter akan bergerak relatif terhadap bumi, sehingga diharapkan teramati perubahan kelajuan cahaya. Gerakan eter relatif terhadap bumi ini dikenal dengan nama angin eter (ether wind). Jika eter bergerak bersama matahari, angin eter ini seharusnya juga terdeteksi.

Berbagai usaha telah dilakukan oleh para fisikawan untuk mendeteksi angin eter ini. Akhirnya dengan kesabaran dan ketelitiannya, Michelson dan Morley (percobaan Michelson dan Morley) berhasil membuktikan bahwa angin eter itu tidak ada.