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sagnac效应分析:光程不变,顺着光纤旋转方向的光返回时间短于逆着的!干涉条纹依旧。
[楼主] 作者:张崇安  发表时间:2008/02/19 08:25
点击:834次

在网上搜索到这么一段:

现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种,它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的:当光束在一个环形的通道中前进时,如果环形通道本身具有一个转动速度,那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时,在不同的前进方向上,光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化,如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度,这样就可以制造出干涉式光纤陀螺仪,如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉,也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度,就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。从这个简单的介绍可以看出,干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小,所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度,而谐振式的陀螺仪在实现干涉时,它的光程差较大,所以它所要求的光源必须有很好的单色性。

==================================

分析:在旋转环以外的参照系看,仪器必然安置在地球某个部位,与地球相对静止。干涉仪也相对于地球静止。尽管环旋转,但在地球参照系看来,相对于干涉仪来讲(显然,干涉仪不可能随着光纤一起转动,而应该相对于地面静止):分光仪分出的两束沿环相反方向运行的光,最终回到干涉仪时,在地面参照系光程是相等的(万变不离其宗)!那么,是什么原因造成时间差?只能从光速变化上追究原因。如果认为光的本性是粒子流,并且认为光相对于次源速率是光速常数C,于是,沿光纤运行的光子流经过许许多多次光源,次光源相对于地面却在进行圆周运动,根据光速的伽利略速度合成,沿光纤内运行的光,顺着旋转方向的光要速度合成光纤旋转速度,结果相对于地面(干涉仪)速度大了,同理,逆着光纤旋转方向的光相对于地面小于光速常数了。所以,结论是:对于同一个波前分成的两束光,顺着的光纤旋转方向的光首先返回干涉仪——这并不影响干涉条纹移动!

结论:说“光程差变化”是误导(正如黄新卫说日本和西安的距离不可能因为地球的旋转变化)!说“顺着旋转方向的光运行时间慢”也是误导!Sagnac效应实际上证明光速相对于次源速为常数C,光速与源速(次源速)之间服从伽利略速度合成,光本性是粒子流,干涉是粒子流的密集度调整的结果!

说明:本人今天早晨才从网上了解到Sagnac效应,刚着手思考,不妥处希望网友提出批评!

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-104495.html[复制地址]
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 [2楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/02/19 09:37 

1、标题有误,应修改为:
sagnac效应分析:光程不变,顺着光纤旋转方向的光返回时间短于逆着的!干涉条纹“随着转速的变化而移动”。

2、在旋转环以外的参照系看,仪器必然安置在地球某个部位,与地球相对静止。干涉仪也相对于地球静止。尽管环旋转,但在地球参照系看来,相对于干涉仪来讲(显然,干涉仪不可能随着光纤一起转动,而应该相对于地面静止)

[[[错误。干涉仪和光纤都是仪器的组成部分!都随着仪器一起转动!该实验中的观测者才是相对地球静止的,但观测者可以通过一个特殊的成像装置,来观测干涉仪上的干涉条纹!]]]

:分光仪分出的两束沿环相反方向运行的光,最终回到干涉仪时,在地面参照系光程是相等的(万变不离其宗)!

 [[[错误。在地面系,光程不相等,在运动的仪器系,光程才相等。好比你在运动的火车中,你从车头跑到车尾和从车尾跑到车头的路程(相对火车系)永远是相等的。]]]]

那么,是什么原因造成时间差?只能从光速变化上追究原因。如果认为光的本性是粒子流,并且认为光相对于次源速率是光速常数C,于是,沿光纤运行的光子流经过许许多多次光源,次光源相对于地面却在进行圆周运动,根据光速的伽利略速度合成,沿光纤内运行的光,顺着旋转方向的光要速度合成光纤旋转速度,结果相对于地面(干涉仪)速度大了,

 [[[错误。在地面系是:往返的光程不同,但往返的光速相同。在仪器系是:往返的光程相同,但往返的光速不同。不管在哪个系分析,都会有干涉条纹的移动!]]]]

同理,逆着光纤旋转方向的光相对于地面小于光速常数了。所以,结论是:对于同一个波前分成的两束光,顺着的光纤旋转方向的光首先返回干涉仪——这并不影响干涉条纹移动!

结论:说“光程差变化”是误导(正如黄新卫说日本和西安的距离不可能因为地球的旋转变化)!

 [[[[在地球系,日本和西安的距离当然不可能变化!]]]

说“顺着旋转方向的光运行时间慢”也是误导!Sagnac效应实际上证明光速相对于次源速为常数C,光速与源速(次源速)之间服从伽利略速度合成,光本性是粒子流,干涉是粒子流的密集度调整的结果!

 [[[[完全错误。]]]]

说明:本人今天早晨才从网上了解到Sagnac效应,刚着手思考,不妥处希望网友提出批评!



※※※※※※
当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [3楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/02/19 09:42 

http://baike.baidu.com/view/1377464.htm>

给您发个连接,其中的“屏幕”就是您说的“干涉仪”!是随仪器一起转动的。



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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
[楼主]  [4楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/19 10:06 

银立:你给出的哪个图中,首先:实验仪器必然相对于地球静止,例如光源(最初的源),干涉仪和屏幕也应该相对于地球静止.如果都运动,实验仪器就得放到运动场上,人也得坐到旋转盘上观测干涉条纹移动.
我怀疑只是光纤转,其他的不转.则光程相对于地面是不变的,例如,无论地球怎么转,在太阳系看来,你的身高不会发生变化.
[楼主]  [5楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/19 10:13 

顺着光纤旋转方向的光返回时间短于逆着的!干涉条纹“随着转速的变化而移动”。
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我的"依旧"两个字就是表示"随着转速的变化而移动"!是你理解错了.这个论坛标题超过50字就不行了,我开始就是那样写的.
[楼主]  [6楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/19 10:16 

在任何参照系,董银立的身高(长度)不会变!因为长度是标量,与参照系的选择无关(正如董银力的质量一样不会随参照系变化)!除非你肯定狭义相对论正确,那我就没法说了!
[楼主]  [7楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/19 10:21 

所以,只要Sagnac实验仪器中,最初的光源、干涉仪相对于地面静止,由于园盘的直径不变,则光程是不变的!至于说光纤转动导致光速变化,那是次光源引起的光速变化,所以这个实验我认为应该从光程不变、光速变化去探讨。
 [8楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/02/19 10:32 

对【4楼】说:

银立:你给出的哪个图中,首先:实验仪器必然相对于地球静止,例如光源(最初的源),干涉仪和屏幕也应该相对于地球静止.如果都运动,实验仪器就得放到运动场上,人也得坐到旋转盘上观测干涉条纹移动.
我怀疑只是光纤转,其他的不转.则光程相对于地面是不变的,例如,无论地球怎么转,在太阳系看来,你的身高不会发生变化.

___________________________________________

在激光陀螺仪中,人并没有被装进仪器里!就像电动机中的“换向器”这种装置一样,可以把仪器中的干涉条纹反映给仪器外的人!

你在火车上从车尾运动到车头,对火车系,你运动了10米。可是相对地球系,你可能运动了1000米!

 



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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [9楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/02/19 10:34 

对【6楼】说:

在任何参照系,董银立的身高(长度)不会变!因为长度是标量,与参照系的选择无关(正如董银力的质量一样不会随参照系变化)!除非你肯定狭义相对论正确,那我就没法说了!

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一派胡言!物体的长度当然与参照系无关,我当然知道相对论是错误的。但物体的位移量、物体的速度是与参照系有关的!



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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [10楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/02/19 10:50 

对【7楼】说:

所以,只要Sagnac实验仪器中,最初的光源、干涉仪相对于地面静止,由于园盘的直径不变,则光程是不变的!至于说光纤转动导致光速变化,那是次光源引起的光速变化,所以这个实验我认为应该从光程不变、光速变化去探讨。

____________________________________________________

请您不要一条道走到黑。 

 



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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
[楼主]  [11楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/19 11:11 

银立:光发射点相对于地面运动吗?否!干涉条纹观测屏(光结束点)相对于地面运动吗?否!圆盘虽然相对于地面转动,但圆盘轴、圆盘的直径没有变,所以,光子从发射源发出分成两个小光子后(注意,这里的光子是亚光子群,当然可以分),分别沿相反方向走的路程长度是不变的(应该等于发射源到纤维盘距离加纤维盘的周长的若干倍加上纤维盘到干涉仪的距离之和),至于说在纤维盘内的光转的数目也不应该整圈的多出(根据光速的巨大,能差一点点弧度就不错了,所以,光程相等,光速度相对于地面不等,时间差产生,所以,这个实验是时间差的相干性问题!不是光程差的相干性问题。
 [12楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/02/19 11:36 

Sagnac效应我过去也不很了解,只是最近才思考较多。
光纤陀螺仪是怎样利用SAGNAC效应测量地球自转的,可真是一个大难题。前天晚上我提出的解释,还是说不通。
难怪这个问题在2005年提出了,众多高手讨论都没有结果,果然有难度。
张崇安先生能解释吗?定性解释就行,不必严格数学推导。
这可真是一道考人的难题,考考大家,看看谁先给出大家都信服的解释,看看谁的物理理解能力和思维能力最出众。


※※※※※※
《从真实同时推导出有别于伽利略和洛伦兹的新变换》http://bbs2.xilu.com/cgi-bin/bbs/view?forum=newphysics&message=10472
 [13楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/02/19 11:53 

对【11楼】说:

银立:光发射点相对于地面运动吗?否!

 [[[发光点当然随着仪器一起转动]]]]

干涉条纹观测屏(光结束点)相对于地面运动吗?否!

 [[[屏幕当然随着仪器一起转动]]]]



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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [14楼]  作者:hudemi  发表时间: 2008/02/19 12:58 

崇安:
你的所有解释和结论都是错误的,因为你有一些概念还没有搞清楚。
1、光源、干涉仪和光纤是一个整体。对光纤陀螺来说,它们共同构成一个部件。所以不存在你所说的“干涉仪不可能随着光纤一起转动”的情况。要转,它们都是一起转的,要不转,都没有转;
2、你要明确,你要讨论的问题是什么。是讨论静止在地面上的陀螺能够测量地球自转的问题,还是讨论相对于地面在放置的光纤陀螺问题。你似乎在混着说。目前大家讨论的是第一种情况,即静止在地面上的陀螺为什么能够测量地球自转。但你似乎说的是第二个问题。
3、你说“沿光纤内运行的光,顺着旋转方向的光要速度合成光纤旋转速度,结果相对于地面(干涉仪)速度大了,同理,逆着光纤旋转方向的光相对于地面小于光速常数了”,说这样的话时,请一定要明确参考系。从上下文看,你似乎是站在地面参考系来说相对于地面旋转的陀螺,此时你别忘了,光纤也是相对于地面运动的,所以上面再从的顺逆方向的速度大与小并不带来光程差。
4、所以你的结论“Sagnac效应实际上证明光速相对于次源速为常数C”就完全错了。
[楼主]  [15楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/19 17:09 

“屏幕当然随着仪器一起转动”??
那静止于地面的人怎么观测干涉条纹移动数目?(必须承认:我不了解这个仪器)
光源也随盘转动,于是在光源参照系,光程相等、光速相等,按理,就不会有干涉条纹移动!

——但显然这里有个漏洞:这台仪器相对于地面却是转动的!于是,似乎只能从地面电磁场影响考虑干涉条纹移动了!因为仪器转动切割静止的地面磁力线(地球的磁力线很可能与地球自转有关——因为地球自转带动地表光子流伴随转动,光子流的定向移动恰恰可能是地球磁场形成的原因)!或者静止地面充当了次光源?
我的理解妥否?请指正!

 [16楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/02/19 17:22 

对【15楼】说:

“屏幕当然随着仪器一起转动”??
那静止于地面的人怎么观测干涉条纹移动数目?(必须承认:我不了解这个仪器)

[[[好比我们看电影(有一个静止不动的画面),胶片明明在快速运动呀,可是屏幕上的像却静止不动!事实上在每1秒钟内,屏幕上大部分时间是空白的。靠的是视觉的记忆功能。]]]]


光源也随盘转动,于是在光源参照系,光程相等、光速相等,那么,怎么会有干涉条纹移动呢?

 

[[[不对,在光源系(或仪器系),光程相同,但光速不相等。]]]]


——看来,只能从地面电磁场影响考虑了!因为仪器转动切割静止的地面磁力线!或者静止地面充当了次光源?
我的理解妥否?请指正!

 

[[[应该考虑到光是波,波的速度与光源的速度无关,只与媒质有关。]]]



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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
[楼主]  [17楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/19 17:33 

我再重复我的观点:在仪器系,顺逆光速相等!光不是介质波,是粒子群流!所以,服从相对性原理!

唯一的一个“漏洞”是:该仪器恰恰相对于地球南北方向的静磁场运动,——这可能就是该仪器能够测出地球旋转的原因!

[楼主]  [18楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/19 17:38 

“屏幕当然随着仪器一起转动”??
那静止于地面的人怎么观测干涉条纹移动数目?(必须承认:我不了解这个仪器)


[[[好比我们看电影(有一个静止不动的画面),胶片明明在快速运动呀,可是屏幕上的像却静止不动!事实上在每1秒钟内,屏幕上大部分时间是空白的。靠的是视觉的记忆功能。]]]]
===================================
——你这分明是承认屏幕相对于你静止!不打自招!我相信你看电影时,电影屏幕不会高速转动,你没有哪个眼力!

现在的问题是:干涉仪与屏幕有相对运动?不是一个整体?

 [19楼]  作者:hudemi  发表时间: 2008/02/19 19:18 

崇安:
虽然是我劝你参与该问题的讨论的,但你也应该把SAGNAC效应和光纤陀螺的原理搞清楚后再谈吧。
(光纤)陀螺测转动,并不需要真人做观察者,而是它直接实现测量和输出。你想,安装在飞机、导弹上的陀螺要时时为飞机、导弹提供姿态信号或转速信号,靠人观察还怎么控制。
你说“光源参照系,光程相等、光速相等,按理,就不会有干涉条纹移动”,正因为这样,我才劝你考虑你的观点,单纯的光粒子说是解释不了SAGNAC效应、斐索流水实验等的。
[楼主]  [20楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/02/20 17:33 

静止在地面(不转动)的光纤陀螺仪居然能测量地球自转?
奇怪!这不是和迈莫实验矛盾?难道是环的原因?(迈莫实验是两个方向,这台仪器的光路是多个方向!)
请继续讨论!
 [21楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/02/20 19:01 

对【20楼】说:

这确实是难以理解的,它和迈——莫等众多实验检验不出光的各向异性相矛盾,我下午又想了一下午,还是找不出没有漏洞的解释。

难怪3年前这里讨论过,还是没有结果,果然有难度。



※※※※※※
《从真实同时推导出有别于伽利略和洛伦兹的新变换》http://bbs2.xilu.com/cgi-bin/bbs/view?forum=newphysics&message=10472
 [22楼]  作者:hudemi  发表时间: 2008/02/20 19:42 

此问题目前已解决!定性解释前面我说过,无论用以太假说、光介子假说还是引力场以太假说,解释方法都是一样的。至于具体数学推导,尽管我没有来得及细看刘岳泉的公式推导,但我认为思路和结果是正确的。

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