Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Калитеевский Н.И. -> "Волновая оптика" -> 141

Волновая оптика - Калитеевский Н.И.

Калитеевский Н.И. Волновая оптика — М.: Высшая школа, 1995. — 463 c.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка): volnovayaoptika1995.djvu
Предыдущая << 1 .. 135 136 137 138 139 140 < 141 > 142 143 144 145 146 147 .. 175 >> Следующая

Вращение Земли также не является инерциальным движением, и его можно обнаружить как механическим опытом (маятник Фуко), так и тонкими оптическими измерениями; последние ни в коем случае не следует путать с изложенными ранее опытами
372
7.6. Схема опыта Саньяка
Майкельсона — Морли и др., где делалась попытка обнаружить абсолютное движение инерциальной системы, которой может считаться Земля при ее орбитальном движении.
Схема опыта Саньяка, в котором доказывалась возможность измерить угловую скорость вращения какой-либо системы, представлена на рис.
7.6. Диск с закрепленными на нем тремя зеркалами и полупрозрачной пластинкой (делитель пучков света) вместе с источником света S и фотографической пластинкой (на ней регистрировалась интерференционная
картина) может вращаться вокруг оси О с угловой скоростью Q. Тогда луч, направление обхода которого совпадает с направлением вращения, должен пройти больший путь, чем луч противоположного направления. При вращении системы появляется разность хода между интерферирующими пучками света, пропорциональная угловой скорости Q. Если привести систему во вращение или изменить направление вращения, то возникает смещение интерференционной картины, которое можно измерить на опыте.
Для смещения интерференционных полос Аг нетрудно получить выражение
Аг =
4QQ
сХ '
(7.11)
где Q — площадь контура, охватываемого световым лучом (т.е. в данном случае площадь квадрата).
При выводе (7.11) можно исходить из того, что изменение частоты Ду света в результате вращения определится формулой Ду/v = AL/L, где AL — изменение длины пути света в результате вращения системы. Тогда после несложных преобразований получается формула” (7.11). Следует отметить, что весь расчет (в приближении v «: с, где v = rfi — скорость точек на окружности вращающегося диска) проводится в рамках классической (нерелятивистской) физики, но его результаты хорошо согласуются с данными опыта.
Различные выводы формулы (7.11) приведены в обзоре УФН, 1969. Т. 97. С. 377.
373
Этот опыт был усовершенствован Майкельсоном и Гейлем, которым в 1925 г. удалось измерить угловую скорость вращения Земли. Они определили значение Дг = 0,230 ± 0,05 полосы (как
среднее из 269 наблюдений), но для этого пришлось пропустить свет внутри «закопанной в землю и откачанной кольцевой трубы диаметром 1 фут и длиной около 1 мили» . Только в таких условиях (приводимые данные иллюстрируют масштабы подобных экспериментов) удалось провести измерения угловой скорости Земли с достаточной точностью, так как при измерениях на воздухе при столь большом оптическом пути интерференционная картина оказывалась совершенно нестабильной.
В современной технике для аналогичных измерений используют свет газового лазера, вмонтированного в одно из плеч интерферометра Саньяка (кольцевой лазер), и измеряют скорость изменения интерференционной картины (в других терминах — сигнал биений разностной частоты; (см. § 7.3) в зависимости от угловой скорости вращения системы (рис. 7.7). Установка, как правило, умещается на лабораторном столе, а точность измерений весьма велика. Подобные системы используют для создания лазерных гироскопов, позволяющих с высокой точностью измерять проекцию угловой скорости вращения Земли и определять географическую широту в данной точке. Эти измерения весьма тонки, и возникают различные эффекты (связанные с взаимодействием двух встречных волн), которые сказываются при очень малых угловых скоростях вращения системы. Так, например, укажем на явление «захвата», приводящее к искривлению экспериментальной кривой на рис. 7.8 и затрудняющее измерение малых угловых скоростей. Исследование с такими кольцевыми лазерами представляет интерес еще и потому, что в данном случае можно наблюдать генерацию на бегущей вс(лне, тогда как в обычных устройствах (где резонатор образован двумя противосто-
7.8. Теоретическая (1) и экспериментальная (2) зависимости частоты биений в лазерном гироскопе от угловой скорости вращения системы
7.7. Схема опыта Саньяка с применением лазера
374
ящими зеркалами; внутри резонатора возникает стоячая волна и незначительная часть ее энергии выходит через полупрозрачные зеркала резонатора.
Обратимся к рассмотрению второго постулата. Инвариантность и конечность скорости света в вакууме фактически приводят к невозможности мгновенной передачи сигнала, характерной для всех теорий дальнодействия, в том числе и теории гравитации Ньютона. Поэтому необходимо как-то синхронизировать часы в двух инерциальных системах, движущихся одна относительно другой. Большой заслугой Эйнштейна является детальный разбор понятия одновременности событий в двух таких системах. Он показал, что если в одной системе введено местное время, то вследствие постулата постоянства скорости света оно будет иным по сравнению с местным временем во второй инер-циальной системе. Поэтому очевидное соотношение t = t\ которое всегда применялось в классической физике, следует заменить другой, более сложной связью.
Для уяснения этих основных положений обратимся к следующему кажущемуся парадоксу, основанному именно на некритическом использовании соотношения t = t‘. Рассмотрим две инерциальные системы X,
Предыдущая << 1 .. 135 136 137 138 139 140 < 141 > 142 143 144 145 146 147 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed