Experiments of Rayleigh and Brace
રેલે અને બ્રેસ (1902,1904) ના પ્રયોગોનો હેતુ એ બતાવવાનો હતો કે લંબાઈનું સંકોચન બાયરેફ્રિન્જન્સ તરફ દોરી જાય છે કે નહીં. તે પૃથ્વીની સાપેક્ષ ગતિ અને તેજસ્વી ઈથરને માપતા કેટલાક પ્રથમ ઓપ્ટિકલ પ્રયોગો હતા જે બીજા ક્રમના પરિમાણો v/c શોધવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં ચોક્કસ હતા. પરિણામો નકારાત્મક હતા, જે લોરેન્ટ્ઝ પરિવર્તનના વિકાસ માટે અને પરિણામે સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ હતા. વિશેષ સાપેક્ષતાના પરીક્ષણો પણ જુઓ. પ્રયોગો માઇકલસન-મોર્લી પ્રયોગના નકારાત્મક પરિણામને સમજાવવા માટે, જ્યોર્જ ફિટ્ઝગેરાલ્ડ (1889) અને હેન્ડ્રિક લોરેન્ટ્ઝ (1892) એ સંકોચન પૂર્વધારણાની રજૂઆત કરી હતી, જે મુજબ પદાર્થ તેની ગતિ દરમિયાન સ્થિર ઈથર દ્વારા સંકોચાય છે. લોર્ડ રેલે (1902) એ આ સંકોચનને યાંત્રિક સંકોચન તરીકે અર્થઘટન કર્યું હતું જે સામગ્રીની ઓપ્ટિકલ અનિસોટ્રોપી તરફ દોરી જશે, તેથી વિવિધ રીફ્રેક્શન સૂચકાંકો બાયરેફ્રિન્જન્સનું કારણ બનશે. આ અસરને માપવા માટે, તેમણે ફેરવી શકાય તેવા ટેબલ પર 76 સે. મી. લંબાઈની નળી સ્થાપિત કરી. ટ્યુબને તેના છેડા પર કાચ દ્વારા બંધ કરવામાં આવી હતી, અને તે કાર્બન બાયસલ્ફાઇડ અથવા પાણીથી ભરવામાં આવી હતી, અને પ્રવાહી બે નિકોલ પ્રિઝમ વચ્ચે હતું. પ્રવાહી દ્વારા, પ્રકાશ (ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને વધુ અગત્યનું લાઇમલાઇટ દ્વારા) અવારનવાર મોકલવામાં આવતો હતો. આ પ્રયોગ અડધા તરંગલંબાઇના મંદતાને માપવા માટે પૂરતો ચોક્કસ હતો, એટલે કે. ઓર્ડર. પૃથ્વીની ગતિને સંબંધિત દિશા પર આધાર રાખીને, બાયરેફ્રિન્જન્સને કારણે અપેક્ષિત મંદતા 10−8 ક્રમની હતી, જે પ્રયોગની ચોકસાઈની અંદર હતી. તેથી, તે માઇકલસન-મોર્લી પ્રયોગ અને ટ્રાઉટોન-નોબલ પ્રયોગ ઉપરાંત, એવા કેટલાક પ્રયોગોમાંથી એક હતો જેના દ્વારા v/c માં બીજા ક્રમના પરિમાણો શોધી શકાય છે. જોકે, પરિણામ સંપૂર્ણપણે નકારાત્મક આવ્યું હતું. રેલે કાચની પ્લેટના સ્તરો સાથેના પ્રયોગોનું પુનરાવર્તન કર્યું (જોકે 100 ના પરિબળ દ્વારા ઓછી ચોકસાઇ સાથે), અને ફરીથી નકારાત્મક પરિણામ મેળવ્યું. જો કે, તે પ્રયોગોની ડેવિટ બ્રિસ્ટોલ બ્રેસ (1904) દ્વારા ટીકા કરવામાં આવી હતી. તેમણે દલીલ કરી હતી કે રેલેએ સંકોચન (તેના બદલે) તેમજ રીફ્રેક્શન ઇન્ડેક્સના પરિણામોને યોગ્ય રીતે ધ્યાનમાં લીધા ન હતા, જેથી પરિણામો નિર્ણાયક ન હતા. તેથી, બ્રેસે ઘણી ઊંચી ચોકસાઇના પ્રયોગો હાથ ધર્યા. તેમણે એક ઉપકરણનો ઉપયોગ કર્યો જે 4.13 મીટર લાંબું, 15 સે. મી. પહોળું અને 27 સે. મી. ઊંડું હતું, જે પાણીથી ભરેલું હતું, અને જેને ઊભી અથવા આડી અક્ષની આસપાસ (પ્રયોગના આધારે) ફેરવી શકાય છે. સૂર્યપ્રકાશને લેન્સ, અરીસાઓ અને પ્રતિબિંબ પ્રિઝમની પ્રણાલી દ્વારા પાણીમાં નિર્દેશિત કરવામાં આવ્યો હતો, અને તે 7 વખત પ્રતિબિંબિત થયો હતો જેથી તે 28.5 મી. થી પસાર થયો હતો. આ રીતે, ક્રમમાં મંદતા અવલોકનક્ષમ હતી. જોકે, બ્રેસને પણ નકારાત્મક પરિણામ મળ્યું હતું. પાણીને બદલે કાચ સાથે અન્ય પ્રાયોગિક સ્થાપન (ચોકસાઇઃ), પણ બાયરેફ્રિન્જન્સના કોઈ સંકેત મળ્યા નથી. બાયરેફ્રિન્જન્સની ગેરહાજરીને શરૂઆતમાં બ્રેસ દ્વારા લંબાઈના સંકોચનના ખંડન તરીકે અર્થઘટન કરવામાં આવ્યું હતું. જો કે, લોરેન્ટ્ઝ (1904) અને જોસેફ લાર્મર (1904) દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે જ્યારે સંકોચન પૂર્વધારણાને જાળવી રાખવામાં આવે છે અને સંપૂર્ણ લોરેન્ટ્ઝ પરિવર્તનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે (એટલે કે. સમય પરિવર્તન સહિત), પછી નકારાત્મક પરિણામ સમજાવી શકાય છે. વધુમાં, જો સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતને શરૂઆતથી જ માન્ય માનવામાં આવે, જેમ કે આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનના વિશેષ સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત (1905) માં, તો પરિણામ એકદમ સ્પષ્ટ છે, કારણ કે સમાન અનુવાદ ગતિમાં નિરીક્ષક પોતાને સ્થિર ગણી શકે છે, અને પરિણામે તેની પોતાની ગતિની કોઈ અસરનો અનુભવ નહીં કરે. આમ લંબાઇના સંકોચનને કોમોવિંગ નિરીક્ષક દ્વારા માપી શકાતું નથી, અને બિન-કોમોવિંગ નિરીક્ષકો માટે સમય વિસ્તરણ દ્વારા પૂરક બનવું પડે છે, જે પછીથી ટ્રાઉટોન-રેન્કાઇન પ્રયોગ (1908) અને કેનેડી-થોર્ન્ડાઇક પ્રયોગ (1932) દ્વારા પણ પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. વિશેષ સાપેક્ષતાના ઇતિહાસ પ્રાથમિક સ્રોતો માધ્યમિક સ્રોતો વિશેષ સાપેક્ષતાના પરીક્ષણો પણ જુઓ.