Reducido a lo estrictamente indispensable, el aparato consiste en un espejo semi-plateado, O, y un par de espejos normales, B y C. En el experimento, un haz de luz procedente de la fuente, A, es desdoblado en dos partes por el espejo semi-plateado en O; una parte va hacia el espejo B y regresa a O; la otra se refleja en C y vuelve igualmente.
Si los recorridos de la luz tienen exactamente la misma longitud, las ondas luminosas regresarán en fase, dando lugar a un espectro de interferencia consistente en una mancha brillante en el centro, rodeada de franjas alternativamente claras y obscuras cuando la luz se mira desde el telescopio en D.
Si uno de los recorridos de la luz se hiciera ligeramente más largo que el otro, el espectro de referencia estaría desplazado lateralmente. Esto se ve fácilmente en el caso especial de que un recorrido sea más largo que el otro en media longitud de onda, ya que, en este caso, en los lugares que antes teníamos brillo, correspondientes a los dos rayos que llegaban en fase, ahora tendremos obscuridad, pues los rayos llegarán completamente desfasados, esto es, mientras uno de ellos está en una cresta el otro está en un valle, compensándose mutuamente. Análogamente, los lugares obscuros de antes serán ahora brillantes, estando el espectro de interferencia desplazado en la mitad de la distancia entre dos franjas brillantes vecinas.
Supongamos ahora que el movimiento de la Tierra afecte a las longitudes de los caminos o trayectos de la luz y, por tanto, a los tiempos empleados, tal como se predijo. Entonces, una rotación del aparato provocaría un desplazamiento horizontal del espectro de interferencia, y tomando nota de las orientaciones que producen el máximo desplazamiento del espectro de interferencia, se podría encontrar la dirección según la cual se mueve la Tierra a través del éter, así como su velocidad, pero no se podría determinar si hacia delante o hacia atrás.
Sin embargo, y esta fue la gran sorpresa, el experimento no presentó traza alguna de viento de éter, ningún indicio de que la Tierra se estuviera moviendo, aunque el experimento era capaz de medir un intervalo de tiempo tan pequeño como el empleado por la luz en recorrer una centésima de su longitud de onda, poco más o menos.

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