彎曲時(shí)空中的Sagnac效應(yīng).pdf

1、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的一些特殊現(xiàn)象數(shù)百年來一直吸引著無數(shù)的物理學(xué)家和天文學(xué)家，用干涉儀測量旋轉(zhuǎn)系效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究可以追溯到XIX世紀(jì)末．1913年，Sagnac利用一個(gè)迅速旋轉(zhuǎn)的圓形于涉儀，測得以相反方向沿圓周構(gòu)成的閉合回路傳播的兩束單色相干光束的干涉條紋與干涉儀靜止時(shí)相比產(chǎn)生△Z=4Ω·S/λc的移動(dòng)；兩束反向傳播的光束繞行一周回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生時(shí)間差為△t=λ/c△z=4Ω＃·S/c<'2>。從此以后，人們把此種效應(yīng)稱為Sagnac效應(yīng)．196

2、0年激光器的問世，使人們對(duì)Sagnac效應(yīng)興趣再一才提升．基于sagnac效應(yīng)研制出來的干涉型光纖陀螺近年來已普遍應(yīng)用于各種導(dǎo)彈，飛機(jī)導(dǎo)航以及汽車導(dǎo)航控制中．很多技術(shù)還在等著進(jìn)一步的檢驗(yàn)，因此，對(duì)Sagnac效應(yīng)的深入討論和研究具有重要的意義．本文將著重研究彎曲時(shí)空中的Sagnac效應(yīng)以及諸引力參量對(duì)此效應(yīng)的一些修正． Sakurai通過與磁Aharonov-Bohm效應(yīng)的類比，得到了sagnauc效應(yīng)的一階近似．利用Catta

3、neo的空-時(shí)分裂原理，我們引入“引力-磁”Aharonov-Bohm效應(yīng)，把Sakttrai的理論進(jìn)行了推廣，得到了Sagnac效應(yīng)完整的表述，并且證明了此結(jié)果適用于廣義相對(duì)論．本文我們重點(diǎn)討論了Schwarzchild場，Kerr場，Kerr-Newman-kasuya場中的Sagnac效應(yīng)．我們發(fā)現(xiàn)，在彎曲時(shí)空中，Sagnac效應(yīng)除了與旋轉(zhuǎn)參考系的角速度有關(guān)外，中心質(zhì)量源的引力質(zhì)量，比角動(dòng)量，引力電荷和引力磁荷也對(duì)此有一定的貢獻(xiàn)。

4、引力質(zhì)量會(huì)使觀測到的Sagnac效應(yīng)加強(qiáng)，相反，引力電荷和引力磁荷卻會(huì)減弱此效應(yīng)．特別是，在中心質(zhì)量源旋轉(zhuǎn)的時(shí)空中，即使是在不旋轉(zhuǎn)的參考系中也可以觀測到此效應(yīng)． 另外還討論了引力波探測中(主要是LISA計(jì)劃)sagnac效應(yīng)的應(yīng)用．LIsA計(jì)劃要發(fā)射三個(gè)繞太陽公轉(zhuǎn)的探測器，將它們置于三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，三個(gè)探測器用激光聯(lián)系，順時(shí)針和逆時(shí)針的光束沿三角形區(qū)域∑的邊緣路徑C傳播，Sagnac時(shí)間差△t=4/c<'2>∫<,∑>Ω·d