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一般的光路实验接触不到偏振影响。主要是,你们稀里糊涂的运气。普通半导体激光器恰好是偏振稳定的激光器。普通半导体激光器的主要问题是,波长容易变化。
偏振不可能消除了。只是通常不会影响到业余学者用普通半导体激光器做的光路实验。你的半透膜可能是银膜或者铬膜,这种膜偏振不敏感。如果做专业的光路,比如光纤光路,或者用到立方体分光镜,你会碰到偏振问题。 我不知道你在做什么实验。我总觉得专业知识都是需要的。一个缺乏专业知识的人,说做出来的实验,不管真的假的,都不会有人相信的。我之所以在论坛先介绍实验,道理就在于此。先让大家了解你的实验能力,才能相信你的实验结果。 光斑移动,很可能是激光器横模漂移,或者是激光器出来的光束方向漂移。 |
| 激光器波长变化,你说是不是激光器问题?可以说不是,也可以说是。环境温度影响激光器,然后影响实验效果。与方向有关的因素,除了磁场还有温度梯度。你应该在不同的地方,不同时间进行试验。可能会发现原因所在。估计,不是新的发现。 |
| 程稳平说,“用多缝光栅频谱仪测单向光速差异量,我弟弟在 20 年前就提出来了,他当时正在大学读研究生,没条件搞。我当时在新光厂,没钱只能搞个鬼”。 |
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前面在分析济南王建华老先生的思路时提到,地面系光束波阵面倾斜问题。但是,前面本课题的数理分析恰又疏忽了这一点。后来想到这个问题,所以实验方法因此做了一些改动,数学分析也做了重新计算。个人能力总是有限,不成熟的思考,错误夹杂其中,及时交流和完美论述无法兼顾,希望大家体谅。这些初步的思考过程,及时提供给有兴趣的朋友参考,希望能够起到抛砖引玉的作用。希望有更多的人们提供更好的实验方法和更好的数学分析。
衍射扩散角变动量计算 采用垂直入射工作方式。考虑入射光束沿东西方向情况,此时光栅板沿子午线方向。地心参考系下计算一级衍射扩散角 sin a = λ/ d 。由 →v + →c'= →c ,其中 →c' 是地面系光速,画出速度三角形,然后根据正弦定理得到, sin a'/ c = sin Δa / v , 其中 a'= a + Δa ,是地面系下衍射扩散角。近似处理最后得到, Δa = vλ/ c d , 这就是单束光衍射扩散角度影响量。光路旋转 180°,有 2Δa = 2 vλ/ c d 。 检测光路干涉条纹移动条数计算 检测光路由两束衍射光束进行干涉来检测。光路旋转 180°,两衍射光束夹角变化 4Δa 。干涉光斑最大光程差变化, α= ( D / 2 ) cos a 4Δa , α= 2 vλD cos a / c d 。 边缘处干涉条纹移动条数, n = α/λ = 2 v D cos a / c d 。 设漂移系数 k = 2 v cos a / c d ,于是有, α= k D ,n = k D 。 由 2v/c = 2.66e-6,光栅栅距 d = 0.833μm , He-Ne 激光器λ= 0.633μm ,cos a = 0.65 ,得到漂移系数, k = 2 v cos a / c d = 0.0021 ,单位 1/mm 。 选择光栅处光束宽度 D = 50 mm ,得到衍射线漂移量,n = k D = 0.1 条 。 根据游标卡尺道理,0.1 个光斑移动量,可以直接观察。 |
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本课题理论上有信号电流,i = ηP D L k / ( D + L ) 。前面计算过这个电流。后来经过核查,5 mm 光束尺寸下,这个信号电流应该是 0.015 mA 。当然这是理论计算。如果真的能够做到这个电流信号,指针式电表也可以检测。好一些的指针式电流表 or 指针式万用表,一个刻度是 0.01 mA 。
电流检测说起来是容易了,但是调整光路实现这个电流信号,难度大大增加了。只有让光斑亮线缩窄至只有 0.02 mm 宽度,理论上才能有 0.015 mA 信号电流。实现那个单棱镜的位置精度,另一束光的重合调整,都很困难了。如果光路调整上没有好的办法,笨办法要做到精细调整,达到理论上的信号电流数值,估计是不可能的。所以,0.015 mA 的信号电流,暂时还是一个理论计算信号电流数量。 这里贴图麻烦,需要了解后续思考的朋友可以到百度 理论物理 论坛找该话题,找不到可以到精品集找。 |
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本实验没有最初预想得那么容易。所以,原先的几个朋友现在都暂时放弃了这个实验课题。只有我总是面对困难,迎接挑战,在不断改进实验办法。 激光器看似一种稳定光源,其实是一种多方面不稳定的光源,波长、方向、偏振、功率都有可能不稳定。 目前认为,本课题实验不稳定,原因来自于激光束方向漂移和波长无规则漂移。波长有规则漂移是指环境温度影响。激光器芯片温度有一种无规则波动,它会导致激光波长无规则漂移。驱动电流也会有无规则漂移,尤其是我们使用的是低档的半导体激光器。它的驱动电路性能存在不稳定,表现为驱动电流无规则漂移。驱动电流漂移,不仅仅为影响激光器功率波动,也会影响到半导体折射率波动,最后构成激光波长漂移的一个因素。 为了消除激光器出来的光束方向无规则漂移,也为了同时消除波长无规则有规则漂移对观测的影响,实验需要做如下改进。不想展开介绍,有兴趣的朋友自己理解下面的光路图。没有兴趣的就只是看当事者是不是还在努力。 |
| 实际制作的光路与示意图相比有所变化,原理差不多,也是斜向入射方式。800 元的大光栅被我破坏成两个小光栅,很是可惜。由于思考得比较仔细,光路完全按照预想的路线走出来。没有什么意外情况发生。补偿片是代用的,与分光片厚度差 0.1 mm ,这个不对称不利于光束平衡调节。光束不容易对准光电管,对准以后,好像光斑也是比较稳定的。没有螺纹调节机构,两光束平衡调节平衡比较困难。差分光电流接近零,比较理想。偶然调出一处光束亮度平衡点。于是光路被搬上转台试验。随转台旋转,光电流跟着有变化,光电流波动幅度大于 0.1 微安,。但不能肯定这就是信号还因为未知干扰。希望,其他有兴趣的朋友重复试验进行核实。 |
| 晚上的结果与下午的结果相反。看来,干扰比预想的大。寻找迹象比预想的要困难。看样子,温度梯度在什么地方影响了实验。 |
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零零星星采购零件,零件早也采购得差不多了。前个星期五,磨玻璃片,手都磨出了血,耽误了一些时间。伤口好了以后,接着继续磨,最近几天才把玻璃磨好。
我采用了尽可能多的抵抗温度不均匀的设计技术。这个设计思路是,对称零件尽量靠近。比如,两片光栅尽量靠近、两光电管紧靠在一起。所以昨天的试验,没有采用温度保护。看看没有温度保护措施会出现什么结果,有多少温度不均匀造成的漂移。当然,最后还是发现了温度不均匀造成的漂移。补偿片薄了 0.1 mm 也没有再次补偿。光束亮度不均匀也没有修正。所以输出结果有一些无规则漂移也在意料之中。昨天晚上的试验,电流波动方向相反,不过反相的波动程度较低。所以隐约地感觉信号迹象还是存在的。温度梯度那么迅速地影响试验,估计是关键部分的光路受到了空气温度梯度的影响。 |
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你还没有说明你的转动平台的是原理,是浮动,还是轴承? ※※※※※※ 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。 |
| 近期单位事太多,不是加班就是出差,但看到老羊的实验,还是高兴,虽没有时间多琢磨,还是从精神上鼓励一下,顶置! |
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很高兴,有朋友们对于这个实验比较感兴趣。我没有做浮台,所谓的旋转平台就是餐桌上的那个旋转台。简易的转台是有问题,但是简易的转台容易把简易光路的问题暴露,也是一种好事。
71 楼的光路,它的理论原理在 72 楼。地面系斜射光束,波阵面相对于传播方向不是垂直,而是倾斜的。由此认为这个倾斜波阵面能够影响衍射光束偏离原来的衍射方向。设计对称光路的目的是让激光器方向漂移影响在光电流上互相抵消,也让波长漂移影响在光电流上相互抵消。如此,倾斜波阵面影响衍射光束方向能够在差分光电流上显示。 光束方向变化,要在光电流上显示。需要一个方向参考点,或者说参考角度。即用一个固定的柱形东西遮住一部分光,让另一部分光进入光电管。这样,光电流变化能够反映光束方向变化或者平行移动。遮光的柱形东西,遮光边沿有直线度要求,垂直度要求,通常用单棱镜分光来代替遮光。单棱镜的棱直线度满足要求。这里只用一个单棱镜,是为了少用一个单棱镜。考虑光线不理想重合在棱处,需要一个调整片。考虑调整片调整,会附带影响亮度。考虑了在另一边也加一个调整片。亮度不一致,需要调整片,这里没有画上。 电路很简单,大家看不懂也是可能的。光电管可以看作恒流源,双光电管可以这样头尾连接使用,输出差分光电流。没有放大电路,用量程 200 μA 4 位半电流表直接显示。 实验的目的是寻找一种简单的方法检测地球的自转,同时验证光速的矢量合成。不过,有点遗憾。根据完善以后的几次试验观察,光路总可以调出稳定状态,却再也没有观察到原先设想的效应。现在,需要寻找经典波动思想对于这一现象的解释。 |
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我倒是很奇怪你的餐桌转台有如此稳定的效果,我以前用过转椅,结果出现严重问题,后来就一种使用浮动转台了。 ※※※※※※ 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。 |