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“双光源干涉”总算是找到了,早就有了?
[楼主] 作者:yanghx  发表时间:2003/03/14 21:43
点击:428次

《量子力学的基本概念》关洪,高等教育出版社
1990年8月第1版 , 第260页

    如果说,在过去只有将从一个光源发出的光束劈裂开来进行
干涉实验的条件下,关于原来的光子会同时处在两个分束的说法
还不是完全没有道理的话;那么,激光技术的发展,使我们能够用
从两个独立光源发出的光束做干涉实验,在这种新的情况下,关
于光子干涉的说法就很难再有说服力了。
    继1962年Javan等观察到两支独立的激光光束的拍频效应”
之后,紧接着Mandel等又在1963年观察到两支独立的激光光
束叠加而产生的干涉条纹。这些都是强光实验。到1967年,
Pfleegor和Mandel终于实现了高度减弱的两支激光束之间的
干涉。他们的实验装置如图26所示。1和2是经过高度减弱的
两支独立的单模氦氖激光束,以小的夹角θ射入。光束减弱到当
一束中如果存在着一个光子时,另一束同时存在光子的几率约为
10^-4,即实际上仪器里不可能两束中同时有光子经过。用文献
的原话说就是:“当下一个光子被两光源中的任一个发射出来之
前,上一个光子已被吸收掉。”他们在干涉区域置放一叠薄玻璃
片,使其侧缘对准干涉条纹的方向。再将奇数顺序和偶数顺序的
玻片分别接到光电检测器A和B。两光束的夹角θ是可以调节的。
当相应的条纹间隔的一半正好等于相邻坡片的间距时,就应
当观察到两个探测器A和B的反关联即明暗相反的效应。实验结
果证实了这一效应的存在,第一次成功地实现了这种两个独立光
源引起的单光子干涉现象。
    Pfleegor和Mandel的实验,实际上是运用了快速的光电检测
技术,避开了激光频率漂移的不利影向。1971年,Radloff 运
用自动快门技术,选出符合一定要求的事件,用30分的时间,又
观察到了高度减弱的两支激光束产生的干涉条纹。这些两支独立
激光之间的干涉实验,突破了三百年来参加干涉的各光束必须有
同一来源的限制。特别是,以上介绍的两支激光的“单光子干涉”,
更给原来的旧观念带来新的困难。最近一篇评论性文章的作者Paul,
已经明确宣你,Dirac的名言“决不会发生不同的两个光子之间的干涉”,
已被证明为失效。
    我们觉得这种议论是有道理的。的确很难把Dirac原先的论
证搬到两支激光的干涉上来。难道可以说两个激光器同时发射一
个光子的两个部分吗?或者,一支光束中的光子可以同另一支空
虚(无光于的)光束进行干涉吗?看来,最好的解决办法还是象我
们多次讲过的那样,只承认光在产生和转化时以光子形式出现,
而不说光束是光子流的传播。不要问观察到的光子原先在什么地
方,是怎么过来的。因为传播的是几率幅而不是光子。总之,新的
实验结果并不使量子力学发生困难,有困难的只是光子干涉的观念。
如果我们只承认发生干涉的是几率幅而不是光子本身,就不会有麻烦。

=============================================================
这就比迈克尔-莫雷干涉仪的灵敏度高出很多了,
比“激光陀螺”更能说明问题,
只要在两个激光器连线的中点放置两个交叉的半透镜,
就可以观察到双光源干涉了,
如果把这个装置放在飞机或航天器上,
两光源连线的方向与飞行方向相同,
如果光有相对性,则两个光子到达中点就有时间差,
于是出现干涉条纹的移动:

1、检验光是否有相对性:
观察干涉条纹的移动量是否与飞行速度相关,
如果光不具有相对性,则干涉条纹的移动量与飞行速度无关,
反之,条纹的移动量将随飞行速度的提高而增加,

2、如果上面的实验得到了预期的效果,
即可以在地球附近得到条纹的移动量与飞行速度之间的准确关系,
然后就可以让飞行器到远离地球的各宇宙空间位置,
以各种不同的方向飞行,
观察条纹的移动量与飞行速度之间的函数关系是否会发生变化,
就可以知道光介质或暗物质是否存在,
还可以得到光介质的相对运动速度和方向,

3、设法制造“以太风”,
用此装置很容易检验“以太风”的假说是否成立,

装置最好能放置在飞行器的外面,
以减少可能出现的少许光介质戈引屏蔽作用,
我觉得这个方法具有一定的可行性?
或者还有没有想到的地方?

=====================================================
其实按说迈克尔-莫雷干涉仪也可以作出一样的判断,
可它是用的“往返光程”,而且现在飞行器的速度相对较低,
这样条纹的移动就很小了(可以比较计算一下),
恐怕难以观察到条纹移动与飞行速度之间的明显函数关系?
不过简单的可以这样问:
静止于地球的迈克尔干涉仪测不到条纹移动,
那么相对地球运动的干涉仪是否能测到条纹移动呢?
如果能观察到,说明什么呢?说明光具有相对性?能肯定吗?

还要多谢一塌糊涂论坛的ruster指点,

 

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[楼主]  [2楼]  作者:yanghx  发表时间: 2003/03/15 11:19 

“双源干涉”的初步计算

如图:
http://yanghx.xiloo.com/shuang.gif>

假设半透镜(干涉仪系统)的运动速度为V,
光走过La所需时间ta为:
ta=La1/(c+V) + La2/c

光走过Lb所需时间tb为:
tb=Lb1/(c-V) + Lb2/c

由于可以令:La1= Lb1= S
(半透镜在两激光连线的中点处),
所以预想两个光子到达观察显微镜的时间差为:
Δt= tb-ta
= [S/(c-V)] - [S/(c+V)]
=2SV/(c^2 - V^2)

产生的光程差为:
ΔL= c*Δt

------------------------------------------------
1、假设V=1000(m/s),约三倍声速,S=1m (仪器长度就是2米):
Δt= 2SV/(c^2 - V^2)
=2*1*1000/[(3*10^8)^2 - (10^3)^2]
=2000/89999999999000000
=2.2222222222469*10^(-14) (秒)

产生的光程差为:
ΔL= c*Δt= (3*10^8) [2.2222222222469*10^(-14) ]
=6.66666666674 * 10^(-6)  (米)
=6.66(微米)

------------------------------------------------
2、假设V=330(m/s),等于声速,S=1m:
Δt= 2SV/(c^2 - V^2)
=2*1*330/[(3*10^8)^2 - (330)^2]
=660/ 89999999999891100
=7.33333333334220*10^-15 (秒)

产生的光程差为:
ΔL= c*Δt= (3*10^8) [7.33333333334220*10^-15 ]
=2.2*10^-6 (米)
=2.2(微米)

------------------------------------------------------
3、假设V=30(m/s),等于一般汽车的速度100公里/小时,S=1m:
Δt= 2SV/(c^2 - V^2)
=2*1*30/[(3*10^8)^2 - (30)^2]
=60/ 89999999999999100
=6.6666666666667*10^-16 (秒)

产生的光程差为:
ΔL= c*Δt= (3*10^8) [6.6666666666667*10^-16 ]
=2*10^-7(米)
=0.2(微米)

--------------------------------------------------------
4、假设V=10(m/s),等于一般汽车的速度36公里/小时,S=1m:
Δt= 2SV/(c^2 - V^2)
=2*1*10/[(3*10^8)^2 - (10)^2]
=20/ 89999999999999900
=2.22222222*10^-16(秒)

产生的光程差为:
ΔL= c*Δt= (3*10^8) [2.22222222*10^-16 ]
=6.666*10^-8(米)
=0.066(微米)

--------------------------------------------------------
红色激光的波长是0.7微米=700nm,
最一般的“激光干涉仪”(MJS5C型)的测量分辨率是0.02微米,
参见:
http://www.ctri.com.cn/product/ctricpjj.htm>
这就是说如果采取一定防震措施的话,在汽车上都可以进行实验,
以上计算似乎没有问题吧?那就要看实验结果了,
在高速情况下,也可以考虑用逆子说的“微波干涉仪”,
微波的调频、调相技术更成熟一些?
如果用方波宽度叠加相位干涉也很不错?

 

 

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