财经社区女性社区汽车社区军事社区文学社区社会社区娱乐社区游戏社区个人空间
上一主题:科技日报评论员文章:以宽容之心... 下一主题:我的新理论,时间公式,路城公式...
一个也还算简单的实验---模拟双光源实验
[楼主] 作者:yanghx  发表时间:2007/04/11 01:34
点击:429次

老鹤看看这个装置虽然稍微复杂一点,但是不是比较容易实现呢?
http://photo.163.com/photos/yanghx22/115332567/2808090767/ >

如图,闪光P1和P2总是同时到达AB和CD,但估计不会同时到达E, (当相对于地表的速度v≠0时) 因为可能存在“纵向sagnac效应”, 其实实际上即使L与λ略有差异也问题不大, 因为如果相对论是对的(不存在“纵向sagnac”), 那么不管v等于多少,相位差(即P1和P2到达E点的时间差)总是固定不变的, 所以关键是观察相位差是否随v而改变?

只是装置的移动要求很平稳,最好是在太空中,
因为任何干涉实验对振动都比较敏感,
另外这个实验也只能质疑“光速不变原理”,
而且不是“绝对速度计”(需要有静止于地面的脉冲光源),
所以目前看来只有理论价值,暂时没有应用价值,
或许可以作为“绝对速度计”的一个过度性实验? (这个实验是前些时候在北京相对论论坛的探讨中搞出来的玩意)

 

 

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-85572.html[复制地址]
上一主题:科技日报评论员文章:以宽容之心... 下一主题:我的新理论,时间公式,路城公式...
 [2楼]  作者:老鹤  发表时间: 2007/04/11 04:00 
 [3楼]  作者:老鹤  发表时间: 2007/04/11 04:02 

1\应属于很精密性的实验,实现起来怕是不太容易-----其实你老兄自己也说了"装置的移动要求很平稳"-------这就直接把命给要了~~.
2\至于实验原理,我虽相信"纵向sagnac"的存在,但是否还存在光的吸收和再发射的问题的影响呢?实验应该排除这个因素的影响-----------西电曾有一个姓周的老先生想做类似的实验(曾碰过一面),老黄指出有这个因素影响,所以原理设计上有些问题--------现在大学搞考核,压力也不小,估计那位老先生已经把这个认真的念头放下了.
3\你说的"相位差计"的工作原理我一点概念都没有,所以也搞不清整个装置的预想工作过程.
4\相对论的光速不变"原理"是肯定不成立的,<物理光学>中很明确地讲过相应的多谱勒红移和蓝移(相关的实验我不清楚),其推导的方法直接与相对论是冲突的----------但专业的物理光学专家们似乎都不提相对论,或许其念头是:搞自己的专业技术好了,管人家相对论干什么?相对论不是那么好惹的~~----------你不妨去查查<物理光学>书籍?
5\"绝对速度计"应是你的梦想啦,因为我注意到你老兄多次提起-----------他人有无提起并追寻这个梦想呢?如若一些基本的东西还暂且搞不清楚的话---------如绝对参照系和绝对运动的物理表征等,这个梦想是否有点遥远呢?难度有点过大了吧?
 [4楼]  作者:liangjz  发表时间: 2007/04/11 08:47 

回复:P1和P2间的波长或相位也不是干涉条纹所测得的波长和相位,两码事
老杨:你所设计的实验就是迈克尔逊干涉实验,所得到的干涉结果(相位差)应该这样来解释:由于脉冲闪光P1本身就是一列光波尽管波段很窄很窄,所以P1在分光镜处会分成两列波并在检相仪上形成稳定的干涉条纹,这个稳定的干涉条纹不是P1和P2两个脉冲干涉的结果,P1和P2间的波长或相位也不是干涉条纹所测得的波长和相位,两码事。
[楼主]  [5楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/11 12:37 

这个问题不大,但是具体设计时是要考虑到
老梁想的够细呀,你说的“波段很窄”一般称做脉冲宽度很窄, 脉冲宽度是用时间表示的,一般是毫秒、纳秒量级, 这里当然最好要使用飞秒级的激光脉冲了,要视L的大小而定, 就是为了避免你担心的P1自身分光后就有可能形成脉冲干涉, (脉冲波的波长就是两个相邻脉冲P1和P2的间距λ,这没有问题吧?) 估算也很简单: 假设L=λ=1米,则要求P1被分光后形成的两个脉冲p1和p2不能相遇干涉, 即要求p1比p2晚到达E,它们从分光镜出发,到达E的时间分别为:t1=1.5/c,t2=0.5/c, (AC=BD,所以可以不参与计算了) 时间差为:Δt=t1-t2=1/c=3.3纳秒, 所以要满足上面的“不相遇条件”,只要脉冲宽度小于3纳秒就可以了, (这个要求不高,纳秒激光器早就很多了,飞秒超快激光器现在也不少了) 因为当p2到达E时,p1要在3.3纳秒后才到达E, 所以只要p2的宽度小于3纳秒就可以保证不与p1相遇---产生干涉条纹, 同样的道理,P2被分光后产生的两个脉冲也无法相遇, 于潜Vち酥挥蠵1经B反射的脉冲与P2被C反射的脉冲才能在E相遇---产生干涉, 因为BD+DE = AC+CE,光程基本相同,才有可能相遇--干涉, (有关飞秒超快激光脉冲波的干涉实验也有很多资料介绍可以查阅) 这里不是测量波长,而是测量的两个脉冲到达E的时间差(相位差), 一般用干涉仪测量普通激光的波长也是利用的这个原理, 比如一个波峰P1被分光成p1和p2,如果p1与p2同时到达屏幕或接收器, 则不产生干涉条纹,只有出现时间差(相位差)后,才有干涉条纹出现, 干涉环中心亮区每“吞吐”一次,对应了时间差为激光周期T(相位差为360度), 于是测得对应的波长等于移动一臂反光镜的距离, 由于一般激光的波长很短,所以可以计数多次“吞吐”, 得到一个波长的平均值, 利用这一点,就可以很精确的得到两个脉冲P1和P2到达E的微小时间差随速度v的变化, 不是测量脉冲波的波长?脉冲波的波长可以很长, 但是激光本身的波长就是激光的颜色决定的, 总之这是一般精确测量两个光脉冲达到某点的时间差的通用方法, 可不是我现编的西游呀,
 [6楼]  作者:liangjz  发表时间: 2007/04/11 15:03 

回复:P1和P2两个光脉冲不是相干光,不能产生干涉效应.
老杨:由P1分出的两个光波p1和p2才可能是相干光,通过调整p1和p2间的光程差使得p1和p2不能相遇,当然也就不会发生干涉了,这叫做时间相干性.通常P1和P2两个光脉冲不是相干光,所以不能产生干涉效应.
[楼主]  [7楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/11 16:53 

好一点的脉冲激光器的干涉长度可达数公里

怎么会不是相干光呢?你是担心先、后发出的光不能产生干涉?
可是你应该知道“相干长度”的意思吧?激光的相干长度可以达数公里,
就是说一个波列可以与后面相距数公里的波列发生干涉,
就是说光程差可以达数公里的,所以不必为此担心,
我的例子中相当于要求“干涉长度”大于1米,这对激光来说不成问题吧?

一般实际使用的激光器多半都是脉冲型的,假设调制频率是10MHz,
脉冲波的波长就是30米,照你的说法,这种激光器的相干长度不会大于30米了?

对于相干长度很短的玩具激光器,还会出现随着光程差的增加,
干涉环消失后又重复出现多次的情况,只是干涉环的清晰度逐渐降低,
这个问题前些年在光电论坛探讨了好一阵(现在帖子还在置顶位置),
估计就是与前后波列的干涉有关,同波列的干涉环最清晰,
不同波列的干涉环随着时间差增加,就变得越不清晰, (干涉环重复出现的间距总是相同的,很有规律)
这里说的波列就是你前些天说过的“极短波列光子”,
浙大有个学生做钠灯实验也发现了同样的情况,
总之只有相干长度较短的光源才会出现这种现象,
对于一般的单频性较好的气体激光或脉冲激光器,由于相干长度很长,
就很难发现这种现象,这个问题还需要进一步的验证, 用不同颜色的光源,找出其中的规律,以后再慢慢说了,




 [8楼]  作者:liangjz  发表时间: 2007/04/11 17:55 

回复:相干长度L是指发射一个波段的持续时间Δt乘以光速C
相干长度L是指发射一个波段的持续时间Δt乘以光速C,由于激光的Δt值大,所以激光的一个波段的距离就长(几十公里)。干涉是指同一波段分成两部分后相遇的情况而不是前后两个波段相遇的情况。在重复一遍,前后两个波段的光不是相干光。
[楼主]  [9楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/11 19:09 

那脉冲激光的相干长度就长不了,可实际情况是脉冲激光的干涉长度要更长一些

还是以10MH的调制脉冲激光器为例,脉冲波的周期T=1/f=1/10^7秒=100纳秒,
一般脉冲波的“占空比”都很高,所以可以假设占空比为1%--10%,
则脉冲宽度=1--10纳秒,也就是说这个脉冲波列的长度是1--10纳秒*c=0.3--3米,
(这是脉冲波列,不是光子波列,按照你给出的数据10^-9秒,其中包含了1-10个光子波列)
这可不是激光的“光子波列”是否很长的问题,因为即使很长,
也要按照调制规律把它裁成一段段的间断脉冲,
可是相干长度依然很长呀?远大于3米吧?

我买过一个脉冲电源供电的绿激光,干涉环比连续激光的清楚不少,
而且干涉长度很长,无法用来作我说的那个实验,
结果又寄回厂家,换了一个直流供电的,才又出现了那种情况,
可是绿激光是用红外激发、倍频得到的,所以情况变得有些复杂了,
具体以后再说了,



 

[楼主]  [10楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/11 19:40 

相位差计其实就是一个光电管,如果放置在干涉环的中心位置,
随着干涉环中心的明暗周期变化就从光电管得到一系列的光强度正弦波电信号,
根据光电管接收到的光强度变化量,就可以知道对应的相位差,
也可以整形后计数脉冲个数(中心圆亮暗“吞吐”次数),

如果把光电管放在条纹区域也是一样的原理,就是测量干涉条纹移动量,
“迈-莫实验”的零结果就是说干涉环的移动量为零,
或者说中心圆的亮度变化为零,

“绝对速度计”是借用现在的一般叫法,
我以前总是用“相对速度计”这个词的,
因为测量的是相对以太的速度嘛,
这也不是我一个人的梦想,现在不少人都在努力的探索和实际实施中,
我和朱永强老师总比那个明朝“万虎”的命运好很多了吧?呵呵, (明朝时,我国的火箭技术是领先世界很多的呢)
至少我坐的飞机也安全返回了,至于我的名字以后是否会被刻在以太上就不知道了,
咳,我说什么呢?扯远了,


 

 [11楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2007/04/11 21:47 

如果有装置,不需移动,转90度,两次测量就好了.
不过我对实验结果并不看好.AB的一半与CE同向,没有作用.AB的另一半与DE反向,有相互抵消作用.或许还是希望有点差异,但有效长度好像反而缩短了一半.


 [12楼]  作者:老鹤  发表时间: 2007/04/11 21:59 

>>>至少我坐的飞机也安全返回了,至于我的名字以后是否会被刻在以太上就不知道了,
---------
很振奋人心的话呀!祝成功.
与朱永强老师很熟悉?或许以后会有实验设想需要帮忙也说不定.
 [13楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2007/04/11 23:37 

问题能否找到一种精确定时(至少比脉冲间隔小五个数量级,例如皮秒级吧)的脉冲开关?又如何观测“干涉条纹”?


※※※※※※
相对论一派胡言 物理界混淆是非 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真
[楼主]  [14楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/12 01:17 

超快激光不是用电子开关调制产生的

超快激光的产生不是电子高频调制出来的,属于一种全光学的“光振荡器”,
简单的说就是输入一个纳秒级的“种子光脉冲”,
然后用分光镜分成两个脉冲,当两个脉冲再次相遇于某种晶体时,
就会产生一个很短的光脉冲,这类似光放大的原理,
一个脉冲的能量难以激发晶体,必须两个激光的重叠部分才能激发晶体,
那么两个脉冲在晶体内的重叠时间就是产生的新脉冲宽度,
设想一个脉冲与另一个脉冲的“尾巴”在晶体中相遇,则产生的新脉冲宽度就很窄了,
实际中的方法有各种,基本原理都差不多,

当光脉冲短到飞秒级时,对于红光就已经接近一个周期了,
(红光周期约为2e-15秒)
要测量两个脉冲经过某点的时间差就有一些其他的方法了,
简单的说,还是两个脉冲经过一个薄荧光介质时,
测量荧光的强度就可以得知两个脉冲经过该晶片的时间差变化量,
这些都是一些比较成熟的技术了,都有相关的实验资料论文或成品出售,




[楼主]  [15楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/12 01:32 

与朱老师不熟,只是实验过他们制造的“绝对速度计”,
实验失败后就很少联系了,只能期待他们能有进一步的改进了,
[楼主]  [16楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/12 02:04 

不会吧?老刘再仔细看看?

装置要相对脉冲光源运动才行呀?
当装置相对光源静止时,由于AB=λ,所以两个相临脉冲P1和P2会同时到达A与B,
(P1到达B的同时,P2到达A)
之后它们到达E点的光程是相等的:AC+CE=BD+DE,

当装置相对光源运动时,AC=BD,不会有变化,P1和P2依然是同时到达A与B、C与D,
即P1和P2同时从D和C出发(类似双光源干涉),
但是它们相遇的地点就可能不再是中点E了?
即实际的光程是:CE≠DE,出现纵向sagnac时间差(相位差)?
(与激光陀螺相对比,只是陀螺的两个相干脉冲是发自同一点, 而且是同一个脉冲分光,如老梁所说,再就是光路的曲直不同)

这个问题是在“北京相对论论坛”讨论光多普勒效应时想到的, (只是当时以为“绝对速度计”是指日可待了, 所以没有很重视,现在看来还是有必要考虑一下)
逆子也多次提到波长变化如何直接测量的问题(也可以用此装置来测量),
不过这里是观察者运动的情况,波长是恒定不变的,
那么如果存在光多普勒效应,就一定会体现在光速的相对性上,
(声多普勒就是由于声波具有相对性---纵向sagnac效应---我做过的“声尺”实验)
而纵向sagnac效应就是最直接的证明? 或者说这个实验证明了: 观察者运动时的光多普勒效应是由于光速也具有相对性而产生的? 与声多普勒的原理相同,



 [17楼]  作者:angelury  发表时间: 2007/04/12 03:06 

回复:解释复杂了点
实质上三个不同方向运动的光环量,由于对时质的占用而产生耦合,就象一个球,在很短的时间内完成三维空间的三个轴向上的振动,因此看到的那些重影部分比原来的那个球还少。据现已知道的光波特性,先将一个光波分离成三个不同的球形环量,再依环量的不同方向依次转动,便可得到等时序光脉冲。
更简单地说明即为,由于一个光波分离所占用时质减去结合所转动的时间,得到还原后的时质。这里必然使用磁约束行为.应用Y形三对磁场装置,目的是为了使环量转动;再透过薄片聚合成光脉冲就可以得到。原理更象三条棕叶条扭成一条粗绳,只不过使用的不是物质,而是光而已,因此体积相对反向起来。
近场干涉,不如叫做扭绳重影来得简单.

※※※※※※
中医理论远在千年之前就比现在的西医先进无数倍。 易学-牛顿力学-相对论-维构论-...>0 先进=简单,这我也知道,但为何竟是易学?!
 [18楼]  作者:liangjz  发表时间: 2007/04/12 15:14 

老杨:用这种方法产生的光脉冲的频率与“种子光脉冲”的频率一样吗?

简单的说就是输入一个纳秒级的“种子光脉冲”,然后用分光镜分成两个脉冲,当两个脉冲再次相遇于某种晶体时,就会产生一个很短的光脉冲。

老杨:通常当入射光的频率低于某一极限频率(随不同的金属而异)时,不论光的强度如何强,照射时间如何长,都没有光电子产生。按照你上面所介绍的超短脉冲光生成原理,我也可以这样预测如果将低于红线频率的入射光经干涉后再照射到同一金属时就有可能产生光电效应,理由是经干涉后光的能量不仅与入射光的频率有关还要考虑两相干光间的矢量叠加。前天晚上我还与黄德民提到过这个实验。

 [19楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2007/04/13 00:16 

如果光源有相对运动,问题就不同了
这样又回到了同时性问题.在相对运动时,无法确定两个同时到达A,B.可以换成光源做相对运动思考,我们也不能保证波长不变,是吗?
 [20楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2007/04/13 03:04 

原来这么奇妙?我看过些资料没大用心,现在也没时间思考,也许会对我的“孤波光子”会有重要帮助?有时间再来讨论


※※※※※※
相对论一派胡言 物理界混淆是非 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真
 [21楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2007/04/13 03:10 

我主要考虑在静止地面转180度看是否有影响?我不看重其他运动,因为地球转动比其他所有运动都简单直接!


※※※※※※
相对论一派胡言 物理界混淆是非 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真
 [22楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2007/04/13 11:28 

光纤陀螺仪告诉我们,在光纤中激光波长在两个方向是不同的
以波长不变为前提设计试验恐怕不会很有说服力.
似乎一些问题还应该考虑的更透彻些?先多讨论
以求少走弯路,更好的接近目标.避免盲目投入
[楼主]  [23楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/13 11:50 

不必完全同时,其实就用连续激光也可以?

只是为了理论上说明问题,实际上并不要求P1和P2必须完全同时到达A、B,
主贴里我也说过了:其实实际上即使L与λ略有差异也问题不大,
因为如果相对论是对的(不存在“纵向sagnac”),
那么不管v等于多少,相位差(即P1和P2到达E点的时间差)总是固定不变的,
所以关键是观察相位差是否随v而改变?

更一般的情况是:不用超快脉冲激光源,就使用一般的脉冲激光或连续激光源,
分析方法也很简单,
1、当该装置相对光源静止时,A、B两点的相位差是不变的,
经过相等的光程:AC+CE=BD+DE,
到达中点E点的相位差依然保持A、B两点处的相位差,

2、当装置以速度v相对地面光源运动时,A、B两点的相位差依然是不变的,
但是由于纵向sagnac效应的存在,有:AC+CE≠BD+DE(AC=BD,CE≠DE),
到达中点E点的相位差不再保持A、B两点处的相位差,
于是干涉环发生移动,移动量与v成正比,

要注意的是这里不能用经过A分光镜后的两路光程差来分析,
光程差ΔL=(AB+BD+DE)-(AC+CE)
显然这个光程差ΔL是一个恒量,不会随装置的速度v而改变,
因为这样分析会误以为回路的纵向sagnac效应相互抵消了,
比如假设由于纵向sagnac效应,AB的实际光程变化量为Δi,那么:
[(AB-Δi)+BD+(DE+Δi/2)] - [AC+(CE-Δi/2] =(AB+BD+DE)-(AC+CE)=ΔL
为什么会这样还没有想得很清楚,估计是要同时考虑A、B两点的相位差变化才行,

总之,还是要先认定:A、B两点处的相位差是恒定不变的(只要波长不变),
所以由于运动引起的E点处相位差改变的原因只能是出现了:CE≠DE,
看看是不是这个道理?

应用的问题也想了一下,好象至少可以提供一种测量光多普勒效应的精确方法?
光源运动时,也可以精确测量光波长的微小变化,
这对于精确测量星光红移量应该有用?
如果能将该方法引用到微波段的测量,就可能更灵敏、精确的观测“宇宙背景辐射各向异性”?
好象现在除了折射光谱仪也没有什么好方法测量单程光多普勒效应了?
对于往返光多普勒效应(激光测速仪)还是测量差频比较灵敏、精确,

另外,如果光源与该装置固结后一起运动,也就不会有多普勒效应,
当然也就如同它们相对静止的情况,不会测量出相位差随v的变化,
因为波长变化与纵向sagnac效应刚好相互抵消了,具体就不细分析了,

 

 

[楼主]  [24楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/13 12:03 

是要不断修正才行

这一点与激光陀螺不同,光源不能与该装置一起运动,
因为这个装置本质上是要揭示观察者运动时的光多普勒效应就是纵向sagnac效应---相对光速造成的,
除了证明确实存在“纵向sagnac”、直接质疑“光速不变”以外,
最多就是可以作为一种高灵敏度的单程光多普勒观测设备?

不错,还要多探讨,比如具体实施时可能还要加上两个光隔离器,
使得经过半透镜E的逆向干扰光无法循环运行,

 

 

 

[楼主]  [25楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/13 12:33 

这个装置相当于一个多普勒效应测量装置,所以还不能测量地球的自转效应?

 

精彩推荐>>

  简捷回复 [点此进入编辑器回帖页]  文明上网 理性发言
 推荐到西陆名言:
签  名:
作  者:
密  码:
游客来访 
注册用户 提 交
西陆网(www.xilu.com )版权所有 点击拥有西陆免费论坛  联系西陆小精灵

0.21858906745911