СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ЗЕМЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01J9/02 G01P13/00 G01V8/00 

Изобретение относится к электродинамике, в частности к определению влияния свойств вакуума и подвижных материальных сред на проявление эффектов Допплера в световом луче.

Известны способы регистрации влияния движения материальных сред на скорость распространения света между источником и приемником излучения, например способ Физо (Соловьев Н.В. Курс общей физики, т.III, Наука, 1974 с. 191 193) по определению коэффициента увеличения света подвижной водой, а также ротационный способ Саньяка по регистрации смещения интерференционных полос при вращении интерферометра, используемый в оптических гироскопах (Федоров В.Ф. и др. Оптический квантовый гироскоп. М. Машиностроение, 1973).

Эти два способа позволяют регистрировать, при движении жидкости или вращении прибора, смещение интерференционных полос. Если отсутствует движение воды в контрольных трубах или вращения прибора, устройства не реагируют на поступательное движение Земли ввиду отсутствия базовой точки отсчета.

Известен способ регистрации поступательного движения Земли (Солнечной системы) относительно радиофона в направлении созвездия Льва, путем измерения длины волны радиоизлучения, изменяющейся вследствие проявления эффекта Допплера (Струков И.А. и др. Дипольная составляющая реликтового радиоизлучения по данным эксперимента "Реликт". Письма в астрономический журнал, 1987, том 13, N 1, с. 163-166).

Однако этот способ требует радиокосмических наблюдений и измерений, в которых базовой точкой отсчета является радиофон.

Наиболее близким к изобретению является способ радиолокации ближайших планет, например Венеры, с целью уточнения расстояний до нее от Земли (Котельников В. А. Петров Г.М. Радиолокационная астрономия. Наука и человечество. М. 1982, с. 203 223). Обработка полученных результатов позволяет определить скорость распространения радиоволн в направлении Венеры и обратно, оказывается различной в зависимости от расположения Земли и Венеры относительно направления и пропорциональна скорости движения Солнечной системы, равной примерно 300 км/с.

Этот способ также трудоемок и требует сложных предварительных оптических измерений по определению контрольных расстояний.

Общеизвестны способ и устройство Майкельсона (Савельев М.В. Курс общей физики, том 3, Наука 1971, с. 193 197), специально разрабатывавшиеся для регистрации поступательного движения Земли с помощью двухплечевого интерферометра, вращаемого относительно ожидаемого направления движения. Интерферометр Майкельсона выбран в качестве прототипа предлагаемого устройства.

В известном исполнении такой интерферометр оказался непригодным для достижения поставленной цели, так как предполагалось, что изменение скорости света должно влиять на изменение времени прохождения лучем света расстояния контрольного участка от источника до отражателя и обратно к приемнику. Это правильное предположение.

Однако изменение времени пытались определить путем регистрации изменения количества волн света на выходе контрольного отрезка. Тщательная проверка показала, что при изменении скорости движения источника и приемника с фиксированным расстоянием между ними суммарное количество волн в интерферометре Майкельсона изменяться не должно, так как проявление эффекта Допплера компенсирует это различие.

Применение интерферометров для регистрации поступательного движения эффективно может быть в том случае, если обеспечить одновременную раздельную регистрацию фактического суммарного количества волн в контрольном отрезке при распространении света только в направлении движения устройства или только против движения.

Известно устройство с двумя интерферометрами Майкельсона, позволяющее одновременно считать и сопоставлять количество волн света в двух средах, например в воде и воздухе (Прытков С. И. и др. Рефрактометр, авт.св. N 1673925, Бюл. N 32, 1991).

Однако с помощью этого устройства можно определять суммарное количество волн при распространении света от источника к отражающему зеркалу и обратно к приемнику, которое не зависит от скорости поступательного движения устройства.

Задача изобретения создание лабораторных способа и устройства, позволяющих разделить регистрацию скорости света в направлении движения Земли или против от регистрации средней скорости при распространении света от источника к отражателю и обратно к приемнику.

Задача в части способа решается за счет того, что в контрольном отрезке при распространении луча света только в направлении движения Земли или только против количество волн изменяется в зависимости от скорости и направления движения, а при распространении света "туда и обратно" остается неизменным. Сопоставление количества волн в контрольном отрезке при распространении света только в одном направлении с половиной количества волн при распространении света "туда и обратно" позволяет определить скорость и направление движения Земли и устройства расположенного на ней.

В части устройства изобретение поясняется чертежом, на котором представлена его схема.

Устройство содержит: 1 источник излучения (например гелий-неоновый лазер): 2 светоделитель (полупрозрачное зеркало) разделяющий исходный луч на два луча; 3 и 12 регистрирующие приборы; 4 полное зеркало интерферометра Майкельсона; 5 полупрозрачное зеркало, отклоняющее первый луч на контур интерферометра Маха-Цандера; 6 сосуд вытесняющий жидкость; 7 сосуд заполненный вытесняемой жидкостью; 8 полупрозрачное зеркало контрольного луча интерферометра Майкельсона; 9 и 10 полные зеркала интерферометра Маха-Цандера; 11 полупрозрачное зеркало объединяющее два луча интерферометра Маха-Цандера перед регистрирующим прибором. Контур интерферометра Майкельсона 1, 2, 4, 6, 7, 8 и 3. Контур интерферометра Маха-Цандера 1, 2, 5, 9, 11 и 12.

Способ реализуется с помощью приведенного устройства, работающего следующим образом.

Свет от источника 1 светоделителем 2 разделяют на два луча, один из которых по контуру интерферометра Майкельсона направляют на полупрозрачное зеркало 8 и возвращают к регистрирующему прибору 3, а второй луч, отраженный зеркалом 4, тоже направляют к регистрирующему прибору 3, где создают интерференционную картину. На пути первого луча располагают два сосуда 6 и 7. Экспозицию устанавливают по заранее заданному количеству волн света регистрируемых интерферометром Майкельсона. За эту же экспозицию регистрирующий прибор интерферометра Маха-Цандера зафиксирует количество волн света при распространении его только в направлении движения Земли или только против. Показания регистрирующего прибора интерферометра Маха-Цандера 12 сопоставляют с половиной показаний прибора 3 интерферометра Майкельсона. На основании сопоставления этих показаний определяют скорость и направление поступательного движения Земли.

При разработке предлагаемого устройства был смонтирован с использованием монтажных узлов рефрактометра макет позволяющий проверить возможность регистрации движения Земли. Несмотря на то, что размер контрольного столба воды и воздуха по конструктивным ограничениям рефрактометра составлял всего 25 мм, различие показаний приборов по мере суточного вращения Земли регистрировалось с погрешностью при максимальных отклонениях 20 25% Расчетный размер контрольного столба жидкости для получения результатов с погрешностью не более 5% должен составлять около 250 мм, при этом представляется возможным определять не только поступательное движение Земли, но и регистрировать эффекты увеличения светового луча жидкостью в контрольном участке, а также влияние внешней среды.

Предлагаемый способ и устройство могут явиться эффективным средством познания особенностей электромагнитных взаимодействий с подвижными материальными средами и вакуумом. Новое устройство может найти применение не только в научных исследованиях, но и в учебном процессе, а также в качестве нового измерительного прибора.

Технико-экономическая и иная эффективность внедрения способа и устройства может быть определена по мере их освоения.

Использование: электродинамика, в частности определения влияния свойств вакуума и подвижных материальных сред на проявление эффектов Допплера в световом луче. Сущность изобретения: в устройстве на основе интерферометра Майкельсона в одном из плеч интерферометра установлен сосуд с жидкостью, например водой, в котором размещен второй сосуд для вытеснения этой жидкости, а один из отражателей выполнен полупрозрачным и установлен в основании сосуда с жидкостью, В устройство также введен интерферометр Маха-Цандера, одно из плеч которого совпадает с плечом интерферометра Майкельсона с сосудами, перед которыми установлен дополнительный светоделитель, создающий контур интерферометра Маха-Цандера. В процессе экспозиции осуществляют вытеснение жидкости сосудом с воздухом. Это позволяет одновременно зарегистрировать суммарное количество волн в контрольном участке, определяемое интерферометром Майкельсона, т.е. при распространении света "туда и обратно", которое остается постоянным, и интерферометром Маха-Цандера при распространении света только "туда" или только "обратно", т.е. по направления или против движения. В интерферометре Маха-Цандера количество волн изменяется пропорционально эффекту Допплера в зависимости от скорости и направления движения устройства, расположенного на Земле. Сопоставление зафиксированного количества волн двумя интерферометрами позволяет определять скорость и направление движения Земли. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регистрации поступательного движения Земли, в котором электромагнитное излучение направляют на отражатель, регистрируют отраженное излучение и определяют время прохождения сигнала от источника до приемника, отличающийся тем, что излучение направляют на полупрозрачный отражатель, установленный в основании сосуда с жидкостью, регистрируют разность количества волн отраженного излучения и прошедшего через полупрозрачный отражатель с помощью двух интерферометров, в процессе вытеснения жидкости сосудом с воздухом, по которой определяют скорость и направление поступательного движения Земли. 2. Устройство для регистрации поступательного движения Земли, включающее интерферометр Майкельсона, содержащий источник излучения, первый светоделитель, два отражателя и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что в одном из плеч интерферометра установлен сосуд с жидкостью, в который помещен сосуд для вытеснения жидкости, а один из отражателей выполнен полупрозрачным и установлен в основании сосуда с жидкостью, в устройство введен интерферометр Маха-Цандера, одно из плеч которого совпадает с плечом интерферометра Майкельсона с сосудами, перед которыми установлен второй светоделитель.