这套装置的核心部件是镀了一层金属银的半透明玻璃盘，它能够反射大约一半的入射光，剩下的一半光则会穿过盘子（半透半反镜）。这样一来，来自光源A的一束光就被分成了彼此垂直的两束；这两束光又分别照在与中央镜面B距离相等的两面镜子C和D上，然后反射回B镜。来自D镜的一部分光将穿透镀银层，与来自C镜的另一部分反射光重新汇成一束。因此，被B镜分成两束的光在进入观察者的眼睛时又重新合成了一束。根据一条著名的光学原理，这两束光会发生干涉，形成肉眼可见的黑白条纹[45]。如果BD和BC两段距离相等，那么两束光将同时回到B镜的位置，最终形成的干涉条纹亮斑位于图形中央；如果二者的距离稍有差别，那么其中一束光回来的时间也会略晚一点，干涉条纹也将偏向左边或者右边。

由于这套装置放置在地球表面上，而地球在空间中高速运动，所以我们必须考虑到，以太风将以等同于地球运动速度的风速吹拂实验设备。比如说，假设以太风从C点吹向B点（如图36所示），那么我们不妨自问，它将如何影响两束赶往汇聚点的光的传播速度？

请记住，两束光中有一束先是逆风传播，然后顺风回来，而另一束光往返方向都垂直于以太风，它们俩谁先到达终点？

你可以想象一条河流，一艘摩托艇先是逆流而上，从码头1前往码头2，然后顺流而下，返回码头1。航程的前半段，奔流的河水会拖慢小艇的速度，不过到了航程的后半段，河水又变成了助力。你或许认为，这两种效应会互相抵消，但事实并非如此。为了理解这一点，我们暂且假设船的行驶速度等于河水流速。在这种情况下，从码头1出发的船永远都到不了码头2！不难看出，河水的流动必然导致航行时间变长，新的航行时间等于船在静水中航行所需的时间乘以一个影响因子，该因子计算式如下：

其中v代表船速，V代表河水流速。[46]举个例子，假设船速是河水流速的10倍，那么新的往返时间需要乘的因子计算如下：

倍

也就是说，在这种情况下，摩托艇在两个码头间往返一趟所需时间比在静水中多百分之一。

以此类推，我们也可以算出小艇横渡往返耽搁的时间。想从码头1横渡河流前往码头3，摩托艇的行驶方向必须倾斜一点儿，才能补偿河水流动造成的漂移，多花的时间就来自这里。在这种情况下，耽搁的时间比刚才略少一点儿，计算因子如下：

也就是说，如果船速同样是河水流速的10倍，那么横渡的摩托艇只需要多花大约千分之五的时间。这个公式的证明过程十分简单，所以我们留给好奇的读者自己去做。以太风就像奔涌的河流，光波是穿梭其中的小艇，两头的镜子则是河边的码头，现在我们可以重新审视迈克耳孙的实验了。光束从B镜前往C镜，然后返回B镜，延迟因子计算如下：

其中c代表光在以太中传播的速度。从B镜前往D镜再返回的那束光延迟因子计算如下：

由于以太风的速度等于地球运动速度，即每秒30千米，而光速等于每秒3×105千米，所以这两束光应该分别延迟万分之一和十万分之五的时间。有了迈克耳孙的装置，我们应该很容易观察到这两束光（分别平行和垂直于以太风的方向）的速度差。

你应该可以想象，当迈克耳孙发现他无论怎么做实验都看不到光斑有丝毫偏移的时候，他是多么震惊。

显然，以太风完全没有影响光的传播速度，无论它是平行还是垂直于光的传播方向。

这个事实如此震撼人心，起初就连迈克耳孙本人也不敢相信；但经过审慎的反复验证，他不得不承认，这个惊人的发现是真的。

要解释这个出乎意料的结果，唯一的可能似乎只有一个大胆的假设：承载迈克耳孙实验装置的那张大石头桌子沿着地球在太空中运动的方向缩短了一点（即所谓的菲茨-杰拉德[47]收缩）。事实上，如果BC之间的距离缩短的因子等于