Опыт Харриса - Саньяка (на самом деле опыт Ф. Харриса [F. Herres], авторство которого присвоено Саньяку [Sangac] после гибели Харриса на фронте I Мировой войны [1]) - доказал возможность эксперим. определения угл.
скорости вращения системы для расположенного в ней наблюдателя, т. е. возможность
определения неинерциальности движения системы для покоящегося в ней наблюдателя
(эффект Саньяка). Проведён Ж. Саньяком (G. Sagnac) в 1913. В С. о. (рис.)
на круглом диске D располагались зеркала S, источник света
L ц фотогр. пластинка Ph. Полупрозрачная пластинка Н делила
луч света от источника на два: луч 1 шёл по замкнутому пути в направлении
вращения диска, луч 2 - в противоположном направлении. При вращении всей
системы с угл. скоростью
вокруг оси, перпендикулярной плоскости диска, луч 1, согласно общей теории
относительности, с точки зрения наблюдателя, находящегося на диске, тратит
на полный обход больше времени, чем луч 2; разность времён обхода
где R - радиус окружности, на к-рой располагаются зеркала S и
пластинка Н. В результате на фотопластинке при вращении диска наблюдается
смещение интерференц. полос (по сравнению с их положением при покоящемся
диске) на величину
, выраженную в,
где-длина волны
излучения монохрома-тич. источника света L частоты
, а - разность
фаз встречных волн 1 и 2. При,см
и (угл.
скорость вращения Земли) сдвиг полос составляет малую долю:
То же выражение для разности фаз
можно получить для наблюдателя, покоящегося в лаб. системе отсчёта. Действительно,
если рассматривать вращение точек диска, когда
время
распространения луча 1 по направлению вращения определяется из соотношения
(рис.)
Здесь
- дополнит. расстояние, на к-рое сдвинется пластинка Я («уйдёт» от догоняющего
её луча 1) за время
обхода луча по замкнутому контуру. Аналогичное соотношение для луча 2:
В результате при
. Иногда эту разность времён, возникающую в лаб. системе отсчёта, связывают
с разностью доплеровских частот, испускаемых движущейся пластинкой по направлению
лучей 1 и 2. Основываясь на результатах опыта Харриса - Саньяка, А. Майкельсон (A. Michelson)
и Г. Гейл (Н. Gale) в 1925 определили скорость вращения Земли вокруг своей
оси. В 1962 этот опыт был повторён А. Джаваном (A. Javan) с использованием
когерентного излучения гелий-неонового лазера. Основанные на эффекте Саньяка
интерферометры с лазерными источниками света используются в качестве датчиков
угл. скорости, угла поворота и ориентации в пространстве для вращающихся
объектов. Чувствительность таких интерферометров можно заметно увеличить,
если использовать многократные (N-кратные) обходы по замкнутому контуру
встречных лучей 1 и 2. Тогда,
где =.
Такая схема реализуется в совр. волоконно-оптич. интерферометрах (см. Волоконно-оптический
гироскоп). В них излучение, распространяющееся внутри оптич. волокон,
намотанных, как в соленоидах, на цилиндрич. стержень, N-кратно проходит
по замкнутому контуру (где N - число намотанных витков). Для такого
интерферометра при
см, см
и при
оптич. волокне с поперечным сечением в 100 мкм2,
а, что
можно наблюдать даже невооружённым глазом.
Литература по эффекту Харриса - Саньяка
F. Harres. Die Geschwindigkeit des Lichtes in bewegten Korpern. Dissertation, Jena, 1912. Пер. с нем. в кн. У.И. Франкфурт, А.М. Френк «Оптика движущихся тел», Наука, М., 1972, стр. 69.
Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
вокруг оси, перпендикулярной плоскости диска, луч 1, согласно общей теории
относительности, с точки зрения наблюдателя, находящегося на диске, тратит
на полный обход больше времени, чем луч 2; разность времён обхода
где R - радиус окружности, на к-рой располагаются зеркала S и
пластинка Н. В результате на фотопластинке при вращении диска наблюдается
смещение интерференц. полос (по сравнению с их положением при покоящемся
диске) на величину
, выраженную в
,
где
-длина волны
излучения монохрома-тич. источника света L частоты
, а
- разность
фаз встречных волн 1 и 2. При
,
см
и
(угл.
скорость вращения Земли) сдвиг полос составляет малую долю:
То же выражение для разности фаз
можно получить для наблюдателя, покоящегося в лаб. системе отсчёта. Действительно,
если рассматривать вращение точек диска, когда
время
распространения луча 1 по направлению вращения определяется из соотношения
(рис.)
Здесь
- дополнит. расстояние, на к-рое сдвинется пластинка Я («уйдёт» от догоняющего
её луча 1) за время
обхода луча по замкнутому контуру. Аналогичное соотношение для луча 2:
В результате при
. Иногда эту разность времён, возникающую в лаб. системе отсчёта, связывают
с разностью доплеровских частот, испускаемых движущейся пластинкой по направлению
лучей 1 и 2. Основываясь на результатах опыта Харриса - Саньяка, А. Майкельсон (A. Michelson)
и Г. Гейл (Н. Gale) в 1925 определили скорость вращения Земли вокруг своей
оси. В 1962 этот опыт был повторён А. Джаваном (A. Javan) с использованием
когерентного излучения гелий-неонового лазера. Основанные на эффекте Саньяка
интерферометры с лазерными источниками света используются в качестве датчиков
угл. скорости, угла поворота и ориентации в пространстве для вращающихся
объектов. Чувствительность таких интерферометров можно заметно увеличить,
если использовать многократные (N-кратные) обходы по замкнутому контуру
встречных лучей 1 и 2. Тогда
,
где
=
.
Такая схема реализуется в совр. волоконно-оптич. интерферометрах (см. Волоконно-оптический
гироскоп). В них излучение, распространяющееся внутри оптич. волокон,
намотанных, как в соленоидах, на цилиндрич. стержень, N-кратно проходит
по замкнутому контуру (где N - число намотанных витков). Для такого
интерферометра при
см,
см
и
при
оптич. волокне с поперечным сечением в 100 мкм2
,
а
, что
можно наблюдать даже невооружённым глазом.
