Описание способа
Существо способа заключается в измерении разности фаз гармонического сигнала, возникающего при параллельном однонаправленном прохождении его в средах с различными диэлектрическими свойствами (Рис.1).
Рис.1. Структурная схема
Излученный антенной А
0 сигнал E
0 генератора Г по двум параллельным каналам 1, 2 принимается антеннами А
1 и А
2. Причем, сигнал E
1 канала 1 распространяется в среде с коэффициентом преломления n
1 , а сигнал E
2 канала 2 распространяется в среде с коэффициентом преломления n
2. Общая длина каналов – L. Оба сигнала E
1 и E
2 подаются на измеритель разности фаз, состоящий из перемножителя П, интегратора И, индикатора Ф.
Источник Г излучает сигнал в виде монохроматической электромагнитной волны в обоих каналах
E0 = E0а sin ω t.
Электрические сигналы на выходе антенн A
1 и A
2 можно записать в виде
E1 = E1а sinω(t – n1L/C);E2 = E2а sinω(t – n2L/C); (1)
где, С - скорость света в вакууме.
Фазу принимаемого сигнала определяют члены
β1 = ωn1L/C; β2 = ωn2L/C. (2)
Исследуем поведение разности фаз
Δβ= ( β2 - β1) (3)
в движущейся со скоростью V относительно физвакуума системе (Рис.2).
Рис.2.Движение жесткого основания с излучателем А и приемниками В с классической точки зрения
На основе Рис.2 можно записать
AC = L cosα ; AG = L cosα + VΔ t; EG = L sinα ; (4)
где, Δt - время, прохождения луча от излучателя к приемнику.
Длина пути света составит
AE = √ (AG2 + EG2) = L √(1 + 2γ cosα + γ2), (5)
где, γ = V Δt/L.
При малых углах α можно записать (5) в виде
AE = L + VΔ t cosα (6)
Что дает
Δ t = L/C(1 + V cosα /C)
Для канала 1
Δt1 = AE/C = n1L/C (1+ n1V cosα /C). (7)
Для канала 2
Δt2 = AE/C = n2L/C(1 + V n2cosα /C). (8)
Домножив (7) и (8) на ω, находим β1 и β2 и разность фаз
Δβ= (β2 - β1) = ωL [(n2 - n1) + V/C (n22 – n12) cosα ]/C . (9)
Из (9) следует, что, что эффект смещения фазы приема двух сигналов зависит от первой степени отношения v/c и при совпадении направления движения прибора с его осью ( α = 0) становится максимальным.
Δβ= ωL [(n2 - n1) + V/C (n22 – n12) ]/C = ωL [(n2 - n1)[1+ V/C (n2+ n1) ]/C. (10)
Устройство - оптический однонаправленный интерферометр
В качестве монохроматического сигнала используем излучение лазера, а в качестве среды распространения его света - кристалл с двухлучевым преломлением (Рис.3).
Рис.3.Оптический однонаправленный интерферометр;
1 - кристалл с двухлучевым преломлением; 2 - собирающая линза или зеркало для одного из лучей; Л - лазер; ФЭ - фотоэлемент или микроскоп; И - индикатор (наблюдатель)
Если кристалл с двухлучевым преломлением просвечивать монохроматическим лазером, то, с учетом (10), фазовый сдвиг на выходе обыкновенного и необыкновенного лучей составит
Δβ= sinθ ωL [(n2 - n1)[1+ V/C (n2+ n1) ]/C, (11)
где, n
2 и n
1 – коэффициенты преломления света, например, исландского шпата; θ - угол падения луча лазера на кристалл.
На частотах видимого участка спектра с ω = 2 πf = 6,28 *6 10
14Гц (красный лазер), при L = 3см исландского шпата (n
2= 1,658 n
1 = 1,486) и α = 0°, θ = 10°, сдвиг фаз будет определятся соотношением
Δβ ≈ 104(0,37 + 6,8 V/C). (12)
На выходе кристалла лучи направляются на экран для формирования интерференционной картины. Если будет иметь место анизотропия скорости света, то эта картина должна изменяться при изменении положения установки в пространстве.
