设想在迈克尔逊干涉仪处于静止时和匀速直线运动时分别做实验，以形成两个干涉条纹图案。由于干涉条纹是平面的图案，所以只要都以垂直角度观察，静止系和动系里的观察者所见应是一致的。而比较这俩图案，结果只可能是相同或不相同这两者中的一种。若分别以这两种可能的情形为据进行分析，就可以考察狭义相对论所宣称的“钟慢尺缩”物理效应和光速不变原理，在其理论框架中的相容性。
由于是思想实验，那不妨先假设运动前后干涉条纹相同。
为简化问题起见，设静止时实验装置两个方向（x和y）的光路是一样长的，即lx=ly。按光速不变原理，这两个方向的光速均为c。若在分光镜处放上一个精度足够高的钟，就可记录自分光镜分成两路的光，再各自回到分光镜所需的时间tx和ty。由lx=ly、tx=2lx/c、ty=2ly/c，可知钟记录两路光来回的时间值是相等的，即tx=ty。（按相对论的说法钟记录的时间被称为固有时，具有物理意义，而非坐标时的数学意义。）
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