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光相对于光传播媒介的速度为常数是波动的共性。人们可以用迈克尔逊干涉仪做倾斜薄膜干涉实验,让到达观察屏的一束光垂直于观察屏,另一束光与前一束光形成一个小夹角。沿光束方向移动观察屏,干涉条纹将对应作横向移动。将整个仪器转动到不同方向做相同实验,在观察屏移动距离相同情况下干涉条纹对应的横向移动距离相同,表明光波长在各个方向上完全相同,它等效于光在各个方向上的单向光速相同。如果光速在各个方向上不相同,在观察屏移动相同距离情况下干涉条纹对应的横向移动距离将不相同。该实验没有改变光在两个干涉臂上的来回过程,只是根据光的干涉条纹是分布在空间之中这个性质来对光在单向上的传播速度作出是否保持相同的判断,并没有测量出光速的具体大小数值。实验证明:光在各个方向上的单向光速相同!人们在迈克尔逊干涉仪的一条臂上放进一段非真空传播媒介,例如玻璃,转动迈克尔逊干涉仪也将得出条纹不发生移动的实验结果。人们显然不能得出光在真空与玻璃中的传播速度相同,干涉实验不能直接测量出光速大小,只能直接测量出波长大小。光在玻璃中的波长比在真空中短,如果光的传播速度与波长不是固定不变的关系,那么光子从真空进入玻璃和从玻璃出来进入真空,光速突然变慢处就要形成“光子堆积效应”。没有实验表明有这种效应存在,人们只能判定光的传播速度与波长具有固定不变的比例关系。于是就可以通过上述实验先证明光在各个方向上的单向光速相同,再利用它校对异地钟同步,然后再测量出单向光速具体数值。
基于光在各个方向上的单向光速相同,人们可以从同一点O向两个等距离的位置A、B点发射光脉冲来使A点与B点的钟实现同步!具体校正步骤不用多说。当A点的钟与B点的钟被校正为同步钟后,只要从A点向B点发射光脉冲,测量出光脉冲从A点到B点起始与到达时刻差tb-ta,即可根据A、B两点距离L与时刻差tb-ta计算出光从A点向B点传播的速度。注意:A、B两点的钟所显示的数值可能与O点的钟相差一个时间,即光从O点传播到A点(或B点)的时间,它是待定数值,但对测量光速毫无影响。 这里,只有校对钟和判断响应过程对测量结果产生误差,这些误差在做原理分析时可以不考虑。 总之,光在各个方向上的单向光速不同可以导致异地钟校对存在原理误差,这是仅用校对信号无法解决的难题!但并不意味着没有其它实验手段判断光在各个方向上的单向光速不同是错误的假设。 再说明一下,同一波振面上发生的事件未必同时,人们判断不了发生在两个同相位点的那些事件是同时事件。而且异地距离必须足够大,才能具有测量上的实际意义。 人们可以用迈克尔逊干涉仪做倾斜薄膜干涉实验证明光在各个方向上的单向光速相同,更简单的方式是将牛顿环干涉实验放在空间各个方向上去做观察,测量同一个干涉环直径是否发生改变。 Ccxdl 2005年11月28日 |