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或许我们已经有了“非闭合回路干涉仪”?那么...
[楼主] 作者:yanghx  发表时间:2004/12/04 01:53
点击:298次

既然现在的标准米是用激光光程定义的,
那么当这个装置以某个速度v相对地球运动时,
还会测量到原来的标准米吗? 假设光的传播方向与光接收器的运动方向相同,
我做了一点估算:

=============================================
v=10000 米/秒  (第2宇宙速度11200米/秒)
t'=L/(c-v)
=1米/(299792458-10000)=3.3357522206986507529403204773243*10^-9
对比:t=1米/299792458 =3.3356409519815204957557671447492*10^-9

3.3357522206986507529403204773243*10^-9
3.3356409519815204957557671447492*10^-9
时间差:
0.11*10^-12 (秒)=0.11 (皮秒)

测量到的“相对长度”为:
L'=ct'
=299792458 * 3.3357522206986507529403204773243e-9
=1.000 033 357 (米)

==============================================
v=3000 m/s
t'=1/(299792458-3000)=3.3356743318172315452133076674097*10^-9

3.3356743318172315452133076674097*10^-9  (秒)
3.3356409519815204957557671447492*10^-9  (秒)
时间差:
0.034*10^-12 (秒)

测量到的“相对长度”为:
L'=ct'
=299792458 * 3.3356743318172315452133076674097e-9
=1.000 010 007 (米)

================================================
v=300 m/s
t'=1/(299792458-300)=3.3356442899350289209366176949832e-9

3.3356442899350289209366176949832*10^-9
3.3356409519815204957557671447492*10^-9
时间差:
0.0033*10^-12 (秒)

测量到的“相对长度”为:
L'=ct'
=299792458 * 3.3356442899350289209366176949832e-9
=1.000 001 000(米)

=================================================
v=30 m/s
t'=1/(299792458-30)=3.3356412857765707144544691435636e-9

3.3356412857765707144544691435636*10^-9
3.3356409519815204957557671447492*10^-9
时间差:
0.00033*10^-12 (秒)

测量到的“相对长度”为:
L'=ct'
=299792458 * 3.3356412857765707144544691435636e-9
=1.000 000 100(米)

=================================================
v=3 m/s
t'=1/(299792458-3)=3.3356409853610225113904217502739e-9

3.3356409853610225113904217502739*10^-9
3.3356409519815204957557671447492*10^-9
时间差:
0.000034*10^-12 (秒)

测量到的“相对长度”为:
L'=ct'
=299792458 * 3.3356409853610225113904217502739e-9
=1.000 000 010(米)


=====================================================
现在一般的商业仪器计时精度大约是50皮秒,
参见PM6681R 铷钟计时/计频器:

http://www.jicheng.net.cn/products/html/fluke_pm6681r.html>
GPS的最高授时精度也是40皮秒左右,
 
要测出0.11 (皮秒)的时间差显然是不可能了,
这至少需要测时精度为:10^-13秒,才能测到0.1皮秒的时间差,
据说现在我国的原子钟最高计时精度是10^-15秒,见下面的引贴:

=====================================================
中国计量科学研究院负责建立的我国时间频率基准装置,已由1986年建成的准确度为3×10

-13,相当于10万年不差1秒,提高到2003年12月24日通过鉴定的新一代时间频率基准,“激

光冷却———铯原子喷泉时间频率基准装置”,准确度达到8.5×10-15,相当于350万年不差

一秒。

引自《北京青年报》:
http://fukan.ynet.com/article.jsp?oid=2902001>


======================================================
看来测量时间差确实不太容易,但是还有一种可能,
就是象干涉仪那样测量相位差,可是非闭合回路怎能产生干涉呢?
不是没有可能的,参见下面引贴:
(去年在“光电论坛”看到的一个消息,当时也没多想)

《世界首批纳米激光器测尺在清华诞生》

科技日报 2003-7-9 周襄楠

  这是名副其实的纳米量级的激光尺子———在12毫米长度内,任何79纳米的微小移动都

能测量出来,线性度达到十万分之几。不妨做个比较———人的一根头发丝的直径为70微米

,是红光波长1/8的886倍还要多。虽然如此精确,但纳米激光器测尺在外观结构上却相当

简单,看上去就好像把一根细细的放着红中透白光线的玻璃管装在了一个两端封闭的直径30

毫米的石英玻璃管里,而石英玻璃管只比人的手掌稍长一些。它的神奇之处还在于发射激光

束的激光自身就能感知外界物体移动大小,一旦你推动圆筒形激光器一头伸出的测量杆,它

立刻告诉你推动了多少距离。

十年磨一剑,张书练教授他们最开始只是在他们自己设计的双频激光器的研究中发现了新的

现象:激光器内部的一个反射镜片移动一个微小距离,激光器内部光的电场振动方向就改变

一次。又经多年的构思,把激光技术和计量学科领域交叉渗透,将这些现象转化成发明:数

出电场振动方向变化的次数就算出推动者的移动大小。同时他们还研究出一套成熟的实施技

术,有关这套技术的两项发明专利已经获得中国授权。

详细参见:
http://news.tsinghua.edu.cn/new/news.php?id=5927>

=====================================================
显然这个激光器的长度较小,所以只能测量12毫米内的长度,
但是估计也已经可以一试了:
v=10000 米/秒  (第2宇宙速度11200米/秒)
测量到的“相对长度”为:
L'=ct'
=299792458 * 3.3357522206986507529403204773243e-9
=1.000 033 357 (米)
就算是12毫米的测量长度,也有333纳米的长度变化量,
当然已经是79纳米4倍了,


不过最好是作成较长的激光器,能测量1米左右长度的微小变化,
那么对于近声速的情况:
v=300 m/s
测量到的“相对长度”为:
L'=ct'
=299792458 * 3.3356442899350289209366176949832e-9
=1.000 001 000(米)
相信1000纳米的长度变化量应该可以测量出来了吧?

这个装置的工作原理还不十分清楚,
但是从79纳米是红光波长的1/8看,很可能与某种干涉相位差有关?
所以这可能是一种“非闭合回路干涉仪”?
设想只要把它旋转90度,
就应该可以在旋转过程中多次看到“电场振动方向变化”,
计数一下“电场振动方向变化”的次数就可以得到“相对长度”L'了?
但愿它能象光纤陀螺那样不负众望?
或许不用再等待“双光源干涉”装置的出现了?
其实估计它可以同样用来观测空间某处的“以太运动状态”?

 

 

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-59425.html[复制地址]
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[楼主]  [2楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/04 12:31 

“单程干涉实验”直接验证:相对论的两个原理?

1、相对论认为在飞船上测得的尺长
与在地面测得的一样,属于“固有长度”L,
可是我们如果把在地面测量标准尺长的装置
放在飞船上会发生什么情况呢?
通过上文的分析可知,我们测得的是L'了,
并不是“固有长度”L,
除非我们能象关住声介质那样关住以太,
即飞船可以完全带动以太一起运动,
才能测到“固有长度”L?
如果用“光子说”,就只能解释成光速也具有相对性,
虽然在L'/t'=c中无法体现,
但是“光速相对性”已经体现在:
t'=L/(c-v)
L'=c*[L/(c-v)]
之中了?
按照相对论的说法,此时应该是:
t'=L/c=L'/c=t
即:
同系内测量到的长度和时间都是“固有长度”和“固有时间”,

这与多普勒效应的分析是异曲同工的意思?
因为此处实际是一个“孤波”时间差或连续光波相位差的问题?
如果激光同时射向正反两个方向,
其实就是一个拉直了的“光纤陀螺”,
这样只要v变化很小(比如在太空中),
就可以看作是近似的惯性系了,消除了“陀螺”的非惯性系问题?
这样光纤陀螺可以用来测量一个系统的角速度w,
而“单程干涉仪”就可以用来测量该系统的直线速度v,

2、相对论的“相对性原理”认为:
惯性系内的物理定律形式绝对不变,
即:在一个封闭系统中,
你无法通过任何物理实验判断出
自己是运动还是静止的,
因为你失去了任何外界参照物,

但是如果存在那个传说中无孔不入的“以太”,
那么“封闭系统”内的“非回路干涉实验”
就可以判断出该封闭系统相对以太的运动速度?
当然也就很容易判断自己是相对以太运动还是静止了?
那么相对论的支柱之一“相对性原理”还能成立吗?

 [3楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/12/04 17:46 

单程光干涉实验可以这样设计
令一个光源与观察者保持相对静止,另一个光源与观察者保持匀速直线运动,两个光源发射频率完全相同的光。来自这两个光源的光由于在观察者处的频率不同,必然要发生干涉现象和干涉条纹的移动现象。
[楼主]  [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/04 22:30 

双光源干涉现在好象还没有?
现在只有同一光源产生的两束光产生干涉,
两个光源产生的两束光还很难产生干涉,
否则在A与B两处安装两个激光器,
令它们在AB的中点C处产生干涉,
让该装置以速度v运动,就相当于“拉直的陀螺”了?
AC光路缩短的话,CB光路就会加长,
分析方法基本与光纤陀螺相同,
只是:2πR=L,

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