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以前也讨论过利用双脉冲激光源的差频法检验“相对性原理”的实验, (效果相当于测量、对比两个反方向的单向光速) 但是实际中,差频的稳定产生还是要求激光出于同一个激光源, (即所谓的:双频激光器或其他方法得到的双频) 两个脉冲激光源难以产生稳定的差频(拍频), 所以这个实验实施起来可能会很难的?
======================================== 激光干扰方法测量光的单向的速度并且测试Einstein’s方程的新的版本
陈Shaoguang
物理学的学院,科学院江西P.R.China,
电子邮件: ch503en @163.com
1,测量光的单向的速度
我们使用激光外差法来测试特殊的相对论的基部的原则打击频率技术, 光的双向速度的isotropy曾经被证实达到1×10^的精度-- 18【1】.但是在点燃我们之前,我们不能测量光的单向的速度,由于为了测量的单向的速度必须在不同的地点中校准钟,对钟的校准必须以光转移信号进而知道速度,,它构成逻辑圆。
基于关于长度和时间单元( Appx.1 )的国际的定义,我提出用于真空中的光的单向的速度的一种测量的方法: 碘稳定的激光的一wavelengthλi和一periodτi把分别地与氪辐射的一wavelengthλkr以及铯辐射的一periodτCs比较避免校准不同的地点中的钟的外差法的干扰和打击频率( Appx.2 )的手段,lightλi /τi的单向的速度从韵律的λi /λkr获得,而τi /τCs可能到达10-8的精度。 更进一步,作为新的长度和时间单元的withλi andτi,光的单向的速度的不变性原则可能在10^的精度中被测试-- 13~10^ -- 15。 gravitational红变换和光和gravitational潜力的速度之间的关系也可能被测试。
2,测试Einstein’s方程的新的版本
根据被H.Bondi从Einstein’s equation【2】,推论的诱导的万有引力公式非隔离的身体的群众是可变的。 从力量和将军数学的关系的定义的再一次
f≡δ(m v)/δt=m(δv/δt )+v(δm/δt ),
一个新的gravitational公式被获得:
f=δ(m v)/δt=f P+f C
= -G( m M与r ^2 ) ( r与r)-G ( m M与r ^2 )(v / c ) ( 1 )
由于牛顿的万有引力法律被包括一般的相对论里面, 当并非部分时-- m的区别群众m是不变的,即,大规模的M可能生产重力场但是重力场不应该在群众中导致变异m,群众m应该是一个不变的参数和第四种尺寸锐势(能量m c 2 )完全应该在三尺寸锐势或者能量和锐势上的独立不应该组成四尺寸锐势–energy矢量和张量。 因此,gravitational方程应该从非线性变化成为线性,而Einstein’s方程应该退化牛顿的法律形式:
f P=mδv与t=-Gm M r / r^3
根据特殊的相对论的集结能量关系我们得到:
δm /δt =δE 与c^2δt
从四种尺寸锐势的保护的再一次--特殊的相对论的能量矢量P–E,我们得到:
δE /δt =cδ∣P ∣/δt
因此,
f C=vδm /δt=vδE与c^2δt=vδ∣P ∣/ cδt
=v f P与c=-G m M v / cr^2
,f C体现领域和来源之间的处于混乱状态的相互作用,Eq.(1 )当Einstein’s方程的一种新的版本多尸体gravitational问题现在能严格地被解决时,相等于Einstein’s方程,那时,。
激光干扰技术Eq中的万有引力( f C )的速度从属。 (1)能被直接测试绝对地使用真空中的规划方法使用长的真空落下的管子方法测量实验室的gravitational加速或者:
在20个计中长期落下的输送,由于落下的对象的速度的区别在0~0.5之内的gravitational加速第二不同于能被相关的重差计校准1.5~2.0 5×10^-8.的一个量级的第二变化高度。
按真空中的规划方法,对象的时间穿过两个固定的点分别地是Δt和Δt下来升起的过程和落下的过程。 根据牛顿的万有引力法律,有下来=ΔtΔt。 根据Eq。 (1),f C将增加升起的过程的gravitational加速并且那时减少下来下来gravitational加速落下的过程,,up>g和Δt down>Δt。 当真空管子L的长度是关于12m的时,规划的速度v P≈15ms^-1,Δt down≈1.5s,Δt down-Δt≈2.5×10^-8Δt。 为了测试Eq。 (1)时间的测量精度需要到达1×10^-8 s,在现在技术的条件上到达起来是容易。
【1】Chen Shaoguang et al,学报Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis 33(5),595-599(1997)
【2】H. Bondi,Proc。 R。 Soc。 伦敦A 427,249 ( 1990 )
Appx.1
在第11 CGPM ( 1960 )中将计重新规定成为“等于对第krypton 86个原子中的2p10和5d5个水平之间的转变过渡相应的辐射的真空的1 650 763.73 wavelengths的长度”。
在第13 CGPM ( 1967 )中决定通过如下(在1997年被CIPM肯定这定义在其在0 K )的一种温度的地面状态中指的是一个铯原子替换第二的定义: 第二是对铯133个原子的两个hyperfine水平的地面状态之间的转变过渡相应的辐射的9 192 631 770段时期的时期。
Appx.2
如果三轻波浪的电场强度分别地是:
( t)=Ea cos (ωa t+φa),
B ( t)=Eb cos (ωbt+φb),
C ( t)=Ec cos (ωct+φc).
测量两轻波浪A ( t )和B ( t )之间的频率区别和阶段区别直接不是通过时间干扰和空间干扰两轻波浪,而是分别地让轻波浪A ( t )和B ( t )光波浪C ( t )外差法打击频率和外差法的干扰。 干涉的光的强度Ia、Ib分别地是:
Ia∝( A ( t)+C ( t ) ) ^2=A ( t)^2+C ( t)^2+A ( t ) C ( t )
=Ea^2 cos^2 (ωa t+φa)+Ec^2 cos^2 (ωc t+φc)
+Ea Ec cos (ωa t+ωc t+φa+φc)
+Ea Ec cos (ωa t-ωc t+φa-φc)
Ib∝( A ( t)+C ( t ) ) ^2=A (t)^2+C ( t)^2+A ( t ) C ( t )
=Eb^2 cos^2 (ωb t+φb)+Ec^2cos^2 (ωc t+φc)
+Eb Ec cos (ωb t+ωc t+φb+φc)
+Eb Ec cos (ωb t-ωc t+φb-φc)
photoelectric检测器的输出电压是直接的比例轻的强度Ia、Ib,但是回答photoelectric检测器的速度不能跟随光的频率,导致光频率的作品以输出电压中的直流电的一个作品形式出现,photoelectric检测器的输出电压的可变的作品是I的表达中的仅仅区别频率项目最后的一、I b。 筛子直流电的作品,两台photoelectric检测器的输出电压分别地是AC电压:
V一cos (ωa t-ωc t+φa-φc)
V b cos (ωb t-ωc t+φb-φc)
它这样能是被打击频率和外差法的干扰继承两轻波浪A ( t )之间的频率区别和阶段区别和两个电的信号的B ( t ),频率区别△Ω和阶段区别△Ψ的外差法获得的seen,two电的信号分别地是:
△Ω=(ωa-ωc)-(ωb-ωc)=ωa-ωb=△ω
△Ψ=(φa-φc)-(φb-φc)=φa-φb=△φ
△Ω 可能被频率区别计测量,△Ψ可能被暂停区别计或者示波器( Lissajou图表)测量。
大的许多比时期和轻波浪的wavelength,外差法打击频率,所有进入整个的阶段difference(△Ωt+△Ψ)of两个电的信号的变化整个的阶段区别(△ωt+△φ)of两个轻波浪导致测量的方法和外差法的干扰方法电的信号(诸如500Hz )的时期和wavelength变得更容易。 当以外差法打击频率方法测量频率区别时,从记录of(△Ωt+△Ψ)in阶段区别计消除不随时间而变化的△Ψ,仅仅拿随时间得到频率区别△Ω=△ω而变化的△Ωt。 当以外差法的干扰方法测量阶段区别时,从记录of(△Ωt+△Ψ)in阶段区别计消除随时间而变化的△Ωt,仅仅拿不随时间得到阶段区别△Ψ=△φ.而变化的△Ψ
明显地,被外差法打击频率和被外差法的干扰测量的△φ测量的△ω不是轻的波浪的即时的价值,因为电的信号的一段时期的时间包括轻波浪的大约1012段年(ω/Ω)时期,轻波浪A ( t)、B ( t )和C ( t ) precondition.△Ω和△Ψ相等于轻波浪的大约1012年时期的“平均值”价值。的稳定
在原则上,朝着空间的同样的方向重复两个干涉的电灯(光)的干涉的距离的路径的单向性的长度是外差法的干扰方法的仅仅一wavelength。 单向性的干涉的长度只好因为技术的原因在1~10毫米的范围实际上做,单向性的干涉的长度将包括10^3~10^4,的wavelengths但是它不影响aforesaid结论。
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