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没细看，感觉不好，因为光源与观察者相对静止，这样通常不会观察到波长或频率的变化，因而不会有实验结果。 ※※※※※※ 空间本无物理性质，具有以太的空间才有了局部静止系、惯性，运动才可以自身测量。 |
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我们知道，曾有有过很多的检测以太方法，后来都发现实验没有成功或者指出存在理论问题，MM 实验思路提高精度又是技术难题。 杨红新的光点漂移实验失败，事后我们想到，激光束如果存在方向漂移，等于违背了光速直线传播规律。这么简单的规律，为什么我们要等到实验失败以后才明白。 张操的反射光漂移思路，没有付诸实验。后来，俄罗斯的一本书《没有悖论的世界》 告诉我们，反射镜参考系，反射定律总是成立。这个问题容易忽视，反射定律相对于什么参考系成立，还是无条件成立。 几个月前，才注意到济南王建华的光速可变实验思路。一开始，觉得这个思路非常简单高效，也想出很多简便的实施方案，又觉得，Lorentz 先生说过，光波介质速度一阶效应不可测。经过一个不眠之夜的思考，终于得出结论，王建华的思路，即便有人付诸实施，也必定没有效果。激光束相当于有限远处点光源，Lorentz 的结论在这里也有效。或者这样解释，地面系的光束，波阵面与传播速度不垂直。地面系分析，激光束的波阵面与反射面不平行。这样的结论，我们过去又何曾想到！ 几个星期前，百度论坛有 黎卡 先生提出，报道了用光栅衍射方法检测以太漂移速度得到的结论，由于实验很简易，实际上是把光源波长变化当做了以太漂移。所以，最近这些日子，我在研究光栅衍射检测光速方面的理论问题。衍射干涉的道理很简单，频率不变的道理也很简单，光速变，波长也变的结论，也很自然。所以也一直没有发现这个思路理论方面存在什么问题。所以，也就一边思考理论方面的问题，一边想着各种改进实验的方案。经过多种方案比较，选出 1 楼的设计方案。 我渐渐发现，实验设计，不管对的错的，都有欣赏价值，所以设计初步方案图样一画出来，就提供给大家欣赏。希望大家从中找到欣赏的乐趣。 |
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昨晚发现 3 楼有一处算式笔误 w = λL cos a / D ，应该是 w = λL / D cos a ， 最后结论 α= 2 vλD / c d d ，是根据草稿的演算，是对的。 Lorentz 的结论，一阶效应，即 v/c 效应不可观测。那么光栅问题有什么不同，导致 Lorentz 总结的规律失效？想来想去想明白了这个问题。Lorentz 考察的光路中，波阵面一直连接着，从未破碎。光栅衍射中，是波阵面被打碎，然后层层错接，错配出一个完整的波阵面。光栅衍射，同时产生的波峰并不同时到达焦点，焦点处同时到达的波峰并不是同时产生的。 这让我注意到，光栅衍射干涉，也有一个相干长度问题。光栅尺寸如果大于相干长度，干涉条纹不再变得更细。提高光栅尺寸，不再提高实验灵敏度。当然，He-Ne 激光器的相干长度很长，可以不考虑这个限制。如果选择其他类型的激光器，需要考虑相干长度。 关于王建华的质心论，我没有注意过，不过持质心说的人很多，这个观点不惊奇。现代科学很多实际问题也是选择质心参考系处理的。 |
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[7楼] 作者:silin007 发表时间: 2014/04/23 06:42
济南王建华的质心说将比日心说还伟大，不知现在怎样了？ [8楼] 作者:youngler 发表时间: 2014/04/23 08:28 [加为好友][发送消息][个人空间]回复 修改 来源 删除 关于王建华的质心论，我没有注意过，不过持质心说的人很多，这个观点不惊奇。 现代科学很多实际问题也是选择质心参考系处理的。 此说非彼说！....... ※※※※※※ 即别轻信人说的，也别坚信己学的，更别迷信书写的；只信亲眼能见的，而且亲手能算的，关键亲身能验的；科学事实 |
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玩光栅衍射实验，如果没有微电流检测条件，最好不要用 DVD 盘片当衍射光栅。小型 He-Ne 激光器光束能量很小，只有 0.1 mW 。VCSEL 激光器也是一种半导体激光器，由于它有相干长度长，波长稳定的优点，且价格便宜，推荐在本课题使用。单模 VCSEL 激光器的光束功率也很小，也只有 0.1 mW ，多模激光器存在光斑漂移问题。一个光栅，如果反射光束就分去 90 % 的光束能量，衍射光束的能量剩下只有 0.01 mW 。光束功率小了，信号电流也将变得更加微小。信号电流可以按下式估计，
i = P α / 2 = vλP D / c d d 。 由于塑料光栅，栅距稳定性不好，光束直径选择 1 mm ，亮斑宽度 0.2 mm 。那么，有信号电流， i = 0.01 * 0.027 / 2 = 0.000,135 ，单位 mA ，也就是 0.135 μA 。 普通万用表无法检测这个信号电流。当然，如果能够借到 nA 表，这个信号电流还是够大的，完全可以检测的。如果有朋友在电力公司，通讯类公司，电子厂，大学等，可以借到 nA 表。 有一些万有表，有微安级电流测量功能，灵敏度为 0.1 μA 。如果希望信号大到普通万用表可以测量，需要充分利用激光器有限的微小功率。那么，DVD 盘片是不能用了，需要找个学生用的光栅，物理老师那里有。这样，信号电流可以提高到 1.35 μA 。进一步提高精度，需要利用发散光束，提高光栅处光束尺寸，亮斑宽度降低到 20 μm，然后可以得到 13.5 μA 的信号电流。但是，这个是理论文章，实际上由于塑料光栅热胀冷缩，衍射光束漂移，衍射光束会完全离开光电管。解决这个问题，需要 VCSEL 激光器，或者玻璃光栅。 |
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用 DVD 盘片做光栅，只是容易获得。容易得到的代用品，不是专门为某项功能设计制作的东西，肯定有它的缺点。DVD 光栅衍射效率低，前面说了。还有它的刻线不是直线，使用扩散光束上受到限制，或者需要设计适应它的光路。所以，使用专门为了衍射干涉效应制作的光栅有好处。
学生光栅，不是专业光栅，肯定也有很多不足。即使是工业应用光栅，反射型光栅据介绍也只有 50% 的效率，透射型的光栅衍射效率更低，暂时估计我们使用的光栅，它的衍射效率是 25 % 。再考虑学生光栅的栅距稍大，1 μm 。我重新估计了一下，细光束下能够获得的信号电流，大约是 0.23 μA 。依然无法用普通万用表的 μA 功能检测。更换光栅，效率提高不大。但是学生光栅的优点是，尺寸较大，有潜力做出大的光束。如果能够充分利用，可以获得 > 10 μA 的电流。当然，这需要使用 VCSEL 激光器，而不是 He-Ne 激光器。当要求较低时，什么东西都可以组合。当要求较高时，就要考虑零件部件性能之间的合适配合。玻璃光栅，配合 He-Ne 激光器。塑料光栅配合 VCSEL 激光器。 |
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总想得到一种设计方案，能够直观显示光栅板光点漂移现象。 根据衍射线漂移量算式， α= 2 vλD / c d d ， 光速 c = 3e8 das ，地面速度 v = 400 das ， 通常，光栅常数 d = 0.74μm ，光栅处光束宽度 D = 42 mm ， 如果选用 VCSEL 激光器 λ= 0.64μm ，得到衍射线漂移量， α= 2 * 400 * 0.64 * 42,000 / 3e8 * 0.74 * 0.74 = 0.13 根据游标卡尺道理，0.13 个光斑移动量，可以直接观察。上图绿线画的光束就是提供参考比对的亮线。由一个球面镜聚焦，另一个柱面镜扩散成亮线。
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花了一个上午的时间将方案图重新画好，克服了环形光栅带来的散光问题。想明白了，环形光栅的衍射光束不是点发撒光源，而是线发散光源。这里还是方案的示意图，透镜像差问题没有考虑，实际制作的光路，需要三个柱面透镜。中间的屏与入射光束有交叉，可做成空间光路，立交桥那样上下分离，所以实际上是可以不干扰的。 |
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想到两个问题，1、技术方面，设计方案进步，对于物件的要求已经降低，2、理论
方面，光栅衍射干涉不存在相干长度问题。 实验探索构思出直接观察光束漂移的实验方案，带来一些技术方便，对称设计下， 光栅栅距的热胀冷缩，光源波长的漂移，都变得几乎不影响实验效果。这有利于实验从 构思走向设计走向实施。但是实验对于光源还是有一点要求的。对于光源带宽即光波色 纯度依然有要求。光波颜色不纯，衍射光束存在色散，光束亮线变粗，影响观测漂移效 果。考虑这一点，普通的半导体激光器或者说激光二极管还是不能满足以上设计的要求 。采购 VCSEL 激光器，查了一下，阿里巴巴和淘宝的，都只有 850 nm 。 从光谱仪光栅能够把白光生成彩色光谱来看，光栅衍射干涉不存在相干长度问题。 光栅的长度远远大于了白光的相干长度。 |
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对于本课题，直接观察的演示实验，680 nm VCSEL 激光二极管，是最合适的光源。但是，好事也非常不如意。这一号新产品没有进入零售渠道，批量采购，4000 元卖给你 1 万个，这 10000 个都给你，不管你要多少，4000 元钱不能少，没有商量余地。好哈哈啊，想买个小玩意，你当我是大买家啊。查来查去，大概这个小东西，只有塑料光纤收发器用这个东西。找到塑料光纤收发器厂家，厂家说，要么你就买一个塑料光纤收发器吧，单买其中的零件，我们丢下其它配套的零件报废，我们不做这个亏本生意。找到当地电信的熟人，打听本地有没有塑料光纤收发器在推广应用，心想找个不好用的拆机。但是他们都说本公司只用石英光纤的终端机，没听说过塑料光纤。估计，剩下方便的办法，只有借一个 He-Ne 激光器的选择了。也不由得你原本不是很喜欢。
所谓，VCSEL 型半导体激光器，是在半导体材料层平面出光的激光器。普通半导体激光器是 FP 型，沿材料层平行方向出光。这种普通的半导体激光器为减少衍射光损耗，出光面反射率大约 50 %，透射率也是大约 50 % ，激光谐振次数少，激光单色性不理想。没有光栅选频，波长也容易漂移。为了改进这两个缺点，发展了很多专业的激光器技术，和很多新型的激光器类型。VCSEL 就是新型半导体激光器之一。但是，凡事都有优点和缺点。VCSEL 激光器质优价廉，但也存在功率小，偏振不稳定这两个缺点，限制了它的应用。所以，当我用到想购买一些的时候，没有廉价的购买渠道。 其实，也不是仅仅是我对于激光器有这样的要求。那么，专业碰到类似的问你题是怎么处理的呢？他们是花钱买高档的激光器。那么高档激光器又是怎么用低档的半导体做出高档的激光器的呢？这就是外腔技术。在普通半导体激光器外设置反射镜和谐振腔，同时将一部分光束返回半导体激光管内部谐振腔。让合适的波长获得更大的受激辐射机会。系统波长主要由外腔谐振决定。 |
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昨天，想到绿光激光器是一种固体激光器，可能输出的是一种窄光谱的激光。绿光波长短一些，光栅衍射干涉扩散效果会降低一点，不过人眼对于绿光最为敏感，这是绿光的优点。网上卖绿光激光器，价钱不贵，大约 200 元可以买到 60 w 长时间工作的。问题是，绿光激光器的光谱宽度这个数据心里没底，上网查了一下，不怎么容易找到这个数据。可能是一般地方使用激光器，光谱宽度这个指标并不重要。所以很少有介绍。花了很多时间，总算找到个把数据，大概是这样，普通的是 0.1 nm 带宽，单纵模可以小于 0.0001 nm ，但是了解了一下单纵模绿光激光器价格，远远超越心理价位。 反正有 He-Ne 激光器做保证，光源质量是有保证的，只是想找个体积小一些的，电源简单一些的，以后可以继续找。所以接下来，关心像差的事情。除了光源的谱宽，这里还有两个像差来源，一个是光栅本身的栅距不均匀会导致像散，第二个是透镜像差。采用长焦透镜有利于消除像差，缺点是这样会导致实验装置尺寸增加，当然也可以采用往返光路解决这个矛盾。DVD 光栅，不是光学光栅，估计会存在散光问题。如果确实存在，则需要购买玻璃光栅。 |
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很高兴获悉有人也参与了这个实验队伍。我希望更多的人能够参与这个简单的实验 。一个人的实验结果出来，是与不是，人们都是将信将疑的。实验，本来就需要很多人 重复。Michelson 实验，也是后来很多人重复都是同样的结果，才获得科学界的认同， 然后理论物理学家寻找理论解释。当然，现在这个实验，是先理论分析清楚，然后进行 试验。是引力场不随地面自转模型指导下的试验。当然，这种模型很多人知道，并不新 奇。因为光纤陀螺能够检测到地球的自转就显示了这种模型。 我用 He-Ne 激光器 + DVD 光栅，做了一个简单的光栅衍射光路。很快体现到了 DVD 光栅存在 4 个缺点：散光，两衍射光束聚焦不一致，衍射光束暗，调整麻烦。DVD 光栅这些缺点，可以说，几乎都在意料之中。聚焦不一致，事先似乎没有注意。也没有 注意到这个问题会带来一些调整麻烦。以前没有在试验中使用过简易的 He-Ne 激光器 ，把 He-Ne 激光器的正负极接反了，弄坏了一个激光管。由于 DVD 光栅散光，暂时无 法进行演示试验，所以转而试图用光电检测。等学生用光栅到货以后，演示试验继续进 行。用光电检测办法，电路制作不难。相对而言，电路更适合业余玩。但是，很快发现 ，光电流存在无规则的漂移现象。所以，简单的光路实验，也碰到了一个不大不小的技 术困难。 |
| “也会在光速经过的路程上烧出……”应为“也会在光经过的路程上烧出……” |
