книги из ГПНТБ / Фрум К. Скорость света и радиоволн

Анализ

новых

методов

171

К р и с т а л л ы

типа

h. DP

обладают

линейным

э л е к т р о о п т и ч е с к и м

э ф ­

фектом

(эффект

П о к е л ь с а ) , т а к

что

после

прохождения

с в е т а

ч е р е з

второй

к р и с т а л л эллиптичность

е г о

поляризации

либо

в о з р а с т а е т ,

л и ­

бо

полностью

и с ч е з а е т

в з а в и с и м о с т и

от

фазы

э л е к т р и ч е с к о г о

поля

по

отношению

к ф а з е

с в е т а ,

о т р а ж е н н о г о

от

удаленной

точки .

При

и с ­

чезновении

эллиптичности

поляризации

фотоумножитель

р е г и с т р и р у е т

острый

минимум

сигнала,

к о г д а

длина

регулируемой

линии

световой

з а д е р ж к и

проходит ч е р е з

с о о т в е т с т в у ю щ у ю

точку .

При

высоких

у р о в ­

нях

модуляции

м а к с и м у м ы

сигнала

уширяются

/ 4 5 / ,

т а к

что

п р о ц е с с

и з м е р е н и я

в к л ю ч а е т

в

с е б я регулировку

с в е то в о й

линии

з а д е р ж к и

на

минимум сигнала . На практике

э т о т

минимум

м о ж е т

р е г и с т р и р о в а т ь ­

ся н у л ь - и н д и к а т о р о м с помощью небольшой частотной

модуляции,

н а ­

ложенной на п е р е м е н н о е напряжение

на

м о д у л я т о р е ,

наряду

с

с и н х р о н ­

но

работающим э л е к т р о н н ы м

ключом

на

в ы х о д е

д е т е к т о р а .

М е к о м е т р

U1 и з м е р я е т р а с с т о я н и е

в

футах.

Процесс

и з м е р е н и я

с о с т о и т

в

следующем:

м о д у л я т о р

р е г у л и р у е т с я

до

получения

м о д у л я ­

ции с длиной волны 2 фута,

т а к

что

фазовая

картина

волн,

о т р а ж е н ­

ных

от

удаленной

т о ч к и , п о в т о р я е т с я

ч е р е з

каждый

фут.

Р е г у л и р у е м а я

линия с в е т о в о й

з а д е р ж к и

н а с т р а и в а е т с я

на

минимум

с и г н а л а

д е т е к ­

тора, и доля фута в

и з м е р я е м о м

р а с с т о я н и и о т с ч и т ы в а е т с я

по

шкале

прибора.

Округляющие

шкалы

у с т а н а в л и в а ю т с я

на

нуль,

з а т е м

длина

Р

и с .

12.1.

1 ~

световая линия

переменной

длины,

2 — шпала А от 0 до 1 фута,

3 — шкала

на

стальной

ленте,

4 — вращающийся

барабан,

5 —

верньер,

6 —

конические

шестерни,

7—1

оборот'соответстует

изменению

длины

световой

линии

на

10/9

ф г/та, 8 -

зубчатые

колеса

с указателями,

закрепленными

на осях

с по­

мощью трения, 9 - лимб В, 10 -

лимбы

С и D, 11 — 1 оборот

соответствует

из­

менению

длины

световой

линии на 1 фут, 12 -

короткофокусные

линзы

с фокус­

ным рас стоя нием

1 дюйм,

13 — приемный

объектив: линза

диаметром

1

дюйм

с фокусным

расстоянием

8 дюймов,

14 -

свет от удаленной

мишени-отражателя,

15 - мишень-отражатель,

16 - разрез

модулирующею

резонатора,

17 -

внут­

ренний

проводник,

18 -

скрещенные

поляризаторы,

19 -

источник

света:

лампа-

вспышка,

20 — короткофокусная

линза

с фокусным

расстоянием

1,5

дюйма,

21 — фотоумножитель,

22 — два

или четыре кристалла

KDP,

свет

проходит

вдоль оси

z, оси % и у ортогональны

и % и у параллельны

плоскости

поляриза­

ции, 23

— запускающий

импульс,

24

-

ламповый

триод, 25

-

настраивающее

кольцо,

26 — язычковый

ключ, 27 -

емкостной

штырь, 28 '— умножитель час­

тоты, 29 -

смеситель,

30 -

входная

линия,

31 -

выходной

проводник,

32 — внут­

ренний

проводник

из плавленою

посеребренного

кварца,

33

— индикатор

резо­

нанса,

34 -

мягкий

сильфон

для

выравнивания

давления,

35

— осушитель,

36 -

кристаллы

KDP, 37 - поляризатор

Ру , 3S -

источник

света:

лампа-вспышка.

172

Глава

12

во л ны модуляции у в е л и ч и в а е т с я

на

10%,

и

проводится

новая

у с т а н о в ­

ка ф а з ы .

Э т а

операция

приводит

к

появлению

( с м .

т а к ж е

г л .

1 0 )

ф а ­

зовой картины, повторяющейся к а ж д ы е

1 0

футов. О т с ч е т

по

" е д и н и ч ­

ной"

шкале

д а е т

з а т е м первый

фут

в

и з м е р я е м о м

р а с с т о я н и и .

П о с л е ­

дующее

уменьшение

ч а с т о т ы

модуляции

на

1 %

и с п о л ь з у е т с я

для п о ­

лучения

и н т е р в а л а

0 - 1 0 0

футов

и т . д .

Т а к и м

о б р а з о м , длина

и з м е ­

ряемой

дистанции

о п р е д е л я е т с я непосредственно .

С т е п е н ь

к о м п е н с а - •

ции

п о к а з а т е л я

преломления

воздуха,

т р е б у е м а я

в

к а ж д о м

случае,

д о ­

с т и г а е т с я

б л а г о д а р я

использованию

р е з о н а т о р а

и з

п л а в л е н о г о

к в а р ­

ца

в

к а ч е с т в е

с т а н д а р т а

длины.

Э т о т

р е з о н а т о р наполняется

сухим

в о з д у х о м ,

который

м о ж е т принимать

атмосферное

давление

и

т е м п е ­

ратуру .

Т е о р и я

э т о г о

м е т о д а

дана

в

с о о т в е т с т в у ю щ и х

р а б о т а х .

Ф а к ­

тически

в с е

необходимые

ч а с т о т ы

модуляции

м о г у т

б ы т ь

получены

с помощью

единственного

р е з о н а т о р а ,

который

р а б о т а е т

на

9 - й

г а р ­

монике

( 4 , 4 ГГц)

основной

ч а с т о т ы

модуляции

( 4 9 2

М Г ц ) ;

о к р у г л я ю ­

щий

о т с ч е т

для

интервала

0 - 1 0

футов

о б е с п е ч и в а е т с я

д е с я т и к р а т н ы м

у м н о ж е н и е м

основной

( т е п е р ь

б о л е е низкой)

ч а с т о т ы

модуляции .

М е н ь ­

шие

ин т е р в а л ы получаются

при

смешивании

сигналов

в с п о м о г а т е л ь н ы х

с т а н д а р т н ы х

к в а р ц е в ы х г е н е р а т о р о в

с

ч а с т о т а м и

4 4

и 4 , 4

МГц,

к а к

э т о п о к а з а н о

на

рис .

1 2 . 1 .

На

рис .

1 2 . 2

п р е д с т а в л е н а

фотография

о п и с ы в а е м о г о

прибора

при

использовании

в

полевых

условиях .

Д а ж е

с

недорогими импульсными

источниками

с в е т а

при

д о с т а ­

точно стабильной а т м о с ф е р е

в о з м о ж н о

р а з р е ш е н и е

5 0

м к м

на

р а с ­

с т о я н и я х

вплоть

до 1 к м .

Т о ч н о с т ь

с т а н д а р т н о г о

р е з о н а т о р а ,

б е з у с ­

ловно, н а м н о г о

м е н ь ш е ,

ч е м

т о ч н о с т ь ,

необходимая

для

э т о г о

очень

в ы с о к о г о р а з р е ш е н и я .

Однако

с

помощью

описанных

ниже

н е з н а ч и ­

т е л ь н ы х улучшений

м е к о м е т р

м о г

бы

обеспечить

ч р е з в ы ч а й н о

точное

определение

скорости

с в е т а .

Ксеноновый

источник

с в е т а

с л е д о в а л о

бы

з а м е н и т ь

м о н о х р о м а т и ч е с к и м

с в е т о в ы м

источником, например

н е ­

большим

л а з е р о м .

Модулирующий

р е з о н а т о р

нужно

п и т а т ь от

с т а н ­

д а р т а ч а с т о т ы ,

следовало

бы

улучшить

ч у в с т в и т е л ь н о с т ь

индикатора

в с х е м е

ф а з о в о г о

д е т е к т о р а .

При

э т о м

можно

ожидать получения

ф а ­

з о в о г о

ра зр е ше н ия

по

крайней

м е р е

в

1 0

м к м р а с с т о я н и я

вплоть

до

8 0 0

м .

Б о л е е

т о г о , и м е ю т с я

в с е

основания

п р е д п о л а г а т ь ,

ч т о

при

той

ж е ч у в с т в и т е л ь н о с т и

и з м е р е н и е

ф а з ы

м о г л о

бы

не

з а в и с е т ь

от

интенсивности

о т р а ж е н н о г о

с в е т а ,

т а к

ч т о

перемещение

о т р а ж а ­

т е л я

от

ближнего

конца

базовой

линии

к

е е

дальней

т о ч к е

не

п р и в о ­

дило

бы

к с к р ы т ы м

ошибкам .

На

каких

б а з а х

можно

было

бы

и с п о л ь з о в а т ь

такой

модифициро ­

ванный

м е к о м е т р ?

Одним

из

в о з м о ж н ы х

вариантов

я в л я е т с я

б а з а

в я и с я л е в с к о г о

типа

/ 8 9 / ,

длина

которой

о п р е д е л я е т с я

оптическими

интерференционными

м е т о д а м и .

Наиболее

хорошо

и з в е с т н а

б а з а

в

Ф и н ­

ляндии

длиной

8 4 0

м .

К р о м е

т о г о ,

достаточно подходящей

была

бы

б а з а

в

Л о н е м а р к е

(Голландия)

длиной

5 7 6

м . Вяисялевский

м е т о д

определения

т а к и х

длин с

высокой

т о ч н о с т ь ю

основан

на

оптической

174

Глава

12

Д л я

полного использования

ч у в с т в и т е л ь н о с т и

м е к о м е т р а

ж е л а ­

тельно

модифицировать

с и с т е м у

В я и с я л я :

следовало

бы

и з м е р я т ь

и с ­

ходный метровый эталон непосредственно с помощью

м о н о х р о м а т и ­

ческой

интерферометрии в

п р о ц е с с е

р а б о т ы

с

м е к о м е т р о м .

К р о м е

т о ­

г о , умножение

колец

белого с в е т а

должно было бы

з а к а н ч и в а т ь с я

одновременно .

При

э т о м влияние а т м о с ф е р ы

на

работу

м е к о м е т р а

б ы ­

ло почти

идентично

влиянию на

умножающую

с и с т е м у .

Е д и н с т в е н н о е

расхождение в о з н и к а е т

з а

с ч е т разницы

п о к а з а т е л я

преломления

для

групповой скорости

с в е т а

м е к о м е т р а

н обычного

п о к а з а т е л я

п р е л о м ­

ления

воздуха

в э т а л о н а х

В я и с я л я . Поскольку

разница

м е ж д у

г р у п ­

повой

и

фазовой с к о р о с т я м и значительно

м е н ь ш е

1

• 1 0 - s

Н а

1

а т ­

мосферу,

и з м е р е н и я давления,

т е м п е р а т у р ы

или

влажности

в о з д у х а

(вдоль

пути распространения

с в е т а ) ,

довольно

с к р о м н ы е

по

точности,

могли бы служить для введения поправки на

эту

разницу

с

о с т а т о ч ­

ной неопределенностью,

меньшей

1

• 1 0 ~ а .

Эффективная

т о ч н о с т ь

и з ­

мерений

полной длины

б а з ы д о с т и г л а

бы

при

э т о м

точности

с т а н д а р ­

т а длины волны, использованного

в и з м е р е н и я х

длины

м е т р о в о г о

э т а ­

лона.

Этим с т а н д а р т о м

длины м о г

бы быть гелий - неоновый

л а з е р ,

ср ав нив а е м ы й

в ходе

измерений

с

криптоновым

с т а н д а р т о м

длины.

Т о ч н о с т ь

и з м е р е н и я

ч а с т о т ы

модуляции

в м е к о м е т р е

м о ж е т

б ы т ь

на порядок лучше точности и з м е р е н и я длины,

п о э т о м у

о ж и д а е м а я

т о ч ­

ность

измерений в

целом

должна

достичь 3

• Ю -

8

от

скорости

с в е ­

т а , или

0 , 0 1

к м / с .

Другой, в о з м о ж н о более привлекательный способ проведения

и з ­

мерений

длины

м о г

бы

з а к л ю ч а т ь с я

в

п р я м о м

с ч е т е

колец

при

п е р е ­

мещении

подвижного

о т р а ж а т е л я

в

л а з е р н о м и н т е р ф е р о м е т р е .

При

с т а ­

бильной

а т м о с ф е р е , п о - в и д и м о м у ,

можно

с ч и т а т ь

интерференционные

кольца,

например,

от

г е л и й - н е о н о в о г о

л а з е р а

до

расстояний

в

н е ­

сколько

сотен

м е т р о в .

М е к о м е т р Ш, использующий

лазерный

и с т о ч ­

ник с в е т а т а к о г о же

типа, м о г

бы

р а б о т а т ь

в

то

же

с а м о е

в р е м я ,

исключая

т е м

с а м ы м атмосферную

рефракцию,

к а к

э т о

описано

для

с и с т е м ы

В я и с я л я .

В е р о я т н о ,

имело

бы с м ы с л

и с п о л ь з о в а т ь

для

э к ­

спериментов длинное

з а к р ы т о е помещение . В

ч а с т н о с т и ,

для

этой

ц е ­

ли подошел бы корабельный испытательный бассейн, поскольку

п е р е ­

мещение

о т р а ж а т е л е й

можно

было

бы

о с у щ е с т в л я т ь ,

у с т а н о в и в

их

на подвижной

контрольной

платформе . О ж и д а е м а я

т о ч н о с т ь

снова

с о ­

с т а в и л а

бы +

0 , 0 1

к м / с

при

использовании

для

с ч е т а

колец

л а з е р ­

ного источника с в е т а ,

непрерывно

с р а в н и в а е м о г о

со

с т а н д а р т о м

д л и ­

ны на к р и п т о н е - 8 6 .

2 . М е т о д ,

основанный

на

использовании

г а м м а - л у ч е й

Интересный м е т о д

был предложен

М о к л е р о м

и Б р и т т н н о м

/7

0 / ,

в котором п р е д п о л а г а л о с ь

и с п о л ь з о в а т ь

эффект

М ё с с б а у е р а

/ 7 1 /

1 7 6

Глава

1.

При

/".= IJ

г а м м а - л у ч и будут

п о г л о щ а т ь с я

поверхностью

2'

Т о г ­

да

й)0 Л'0 /с =0,

2?7 î

і 2 - л , г

д е

п _ целое число .

Если

ч а с т о т а

/ 0

м о г л а

бы

д о с т и г а т ь

1 0

ГГц, то

по

р а с ч е т а м

Моклера

и

Б р и т т и н а

в о з м о ж ­

ная а м п л и т у д а колебания стержней

с о с т а в и л а

бы

п = 5

•

1 0 ~ 8

с м .

Э т о

обеспечило бы

пиковую

с к о р о с т ь

более

1 0 0

с м / с , которая

в

1 0

р а з

больше

минимально детектируемой

скорости

на

основе

ширины

с п е к ­

тральной

линии.

Первый

минимум

на

д е т е к т о р е

п о я в и т с я

при

Л' = с / / = 3 с м и т . д .

П р е д п о л а г а е т с я ,

что в с л е д с т в и е

ожидаемой

точности

определения

величины поглощения гамма—лучей

полная

т о ч н о с т ь

э т о г о м е т о д а

м о ­

ж е т

б ы т ь

не

хуже

1

• Ю - 7

. Р а с с т о я н и е

Л'

м о ж е т

б ы т ь

и з м е р е н о

интерферометрическим способом

с

точностью, с к а ж е м ,

1 •

1 0 ~ 8

при

использовании

в

к а ч е с т в е

с т а н д а р т а

длины

линии

к р и п т о н а - 8 6 .

Ч а с ­

т о т а колебаний

к в арце в ы х

стержней

)

м о ж е т

б ы т ь определена

с

еще

большей

т о ч н о с т ь ю .

3 .

М е т о д

л а з е р н ы х

биений

Этот

м е т о д

был

предложен

Б э п р д о м

/ 6 /

в

Объединенном

и н с т и ­

т у т е лабораторной

астрофизики

(Боулдер,

Колорадо,

С Ш А ) .

Как

в и д ­

но

на рис . 1 2 . 4 ,

основная

идея

м е т о д а

в е с ь м а

проста .

Л а з е р

(гелий -

неоновый

или

на

ч и с т о м

неоне)

р а б о т а е т

на

двух

р а з н ы х а к с и а л ь н ы х

модах .

Биения

этих двух мод

д е т е к т и р у ю т с я

ф о т о д е т е к т о р о м ,

на

к о -

йолупрозрачное

зеркала

Выпуклая

Эталон

Вогнутаялинза. \

Фабри-Перо

\

линза.

7"

Глаз

î

30м

„

î

j

Р и с .

12.4.

Вакуумный

кожух

измеритель

частоты

торый

п о д а е т с я

небольшая

ч а с т ь л а з е р н о г о с в е т а

после

е г о о т р а ж е ­

ния

от

полупрозрачного

з е р к а л а .

При

работе

л а з е р а

на

соседних

а к с и а л ь н ы х

м о д а х

в

пределах

о д ­

ного

и

т о г о

же

с п е к т р а л ь н о г о

перехода

ч а с т о т а

биений

будет

п о р я д ­

ка

3 0 0

МГц. Можно

получить

б о л е е

в ы с о к и е ч а с т о т ы

биений

при

р а ­

боте

л а з е р а

одновременно

на

двух

р а з н ы х

переходах .

Основной

п р о ­

блемой

в э т о м

м е т о д е

я в л я е т с я

подбор

двух

таких

г е н е р а т о р о в ,

б и е ­

ния к о т о р ы х попадают в удобный диапазон

с

точки

зрения

д е т е к т и р о ­

вания

сигнала

и проведения

и з м е р е н и я .

Анализ

новых методов

177

П р е д п о п а г а е т с я и з м е р я т ь

р а з н о с т ь длин волн выбранных

л а з е р ­

приблизительно

3 0

м .

Т о ч н о с т ь э т о г о

м е т о д а

з а в и с и т

от точности

определения

малой

р а з н о с т и

длин

волн.

П о э т о м у

важно

и с п о л ь з о в а т ь

э т а л о н

большой

длины.

Например,

ч а с т о т а

биений

3 0 0

МГц

с о о т в е т ­

с т в у е т

разнице

в

6 0

колец

на э т о м

э т а л о н е .

Т а к и м о б р а з о м ,

д а ж е

при скромной

точности

1 / 6 0

ООО т о ч н о с т ь

установіш

интерференци ­

онного

кольца должна

с о с т а в л я т ь

1 0

~ 3

.

На

практике

и м е е т с я

в о з ­

м о ж н о с т ь

р а б о т а т ь на

двух

р а з л и ч н ы х

переходах

л а з е р а

на

ч и с т о м

неоне / 4 9 / ,

что

д а е т

биение на

ч а с т о т е

5 1

ГГц.

Эта

ч а с т о т а

с о о т ­

в е т с т в у е т

разнице

в 1 0

колец м е ж д у

д в у м я с п е к т р а л ь н ы м и

линиями.

В э т о м

с л у ч а е ,

если

центр

колец

м о ж е т

быть зафиксирован

с

одной

и той ж е

постоянной

точностью,

т о ч н о с т ь

и з м е р е н и я

числа

колец д о ­

с т и г а е т

1

• 1 0 ~ 7 .

Длины

волн у к а з а н н о г о

дублета неона

л е ж а т

в б л и ­

з и 1,1

м к м .

Т е о р и я э т о г о

м е т о д а

проста:

если

Д

и

/

- ч а с т о т ы

двух

л а ­

з е р н ы х

г е н е р а т о р о в с

длинами волн

А1

и

Л

то

и з м е р е н н а я

ч а с т о ­

т а биений

равна

Величина

(/,— I 2)

м о ж е т быть и з м е р е н а

с

точностью

выше

1

•

1 0 ~ 8 ;

Л, и

Л2

м о г у т

б ы т ь

и з м е р е н ы

каждая

с

т о ч н о с т ь ю

1

• Ю -

8

с р а в н е ­

нием

со

с т а н д а р т о м

длины на

к р и п т о н е - 8 6 . В е с ь м а

удобно

и с п о л ь з о ­

в а т ь

вакуумированный

эталон

для

определения

р а з н о с т и длин

волн

( А 2 - А 1 ) ,

т а к к а к при

э т о м нет

необходимости

в

поправке

на

п о к а ­

з а т е л ь преломления .

П о э т о м у

т о ч н о с т ь определения

скорости

с в е т а

о г р а н и ч и в а е т с я

в

основном т о ч н о с т ь ю

определения

р а з н о с т и

длин

волн .

4 .

Генератор

с в е т о в ы х

и м п у л ь с о в с повторным

циклом

Э т о т

м е т о д , предложенный

Г е р х а р ц е м

/ 4 7 / ,

основан на

в о з м о ж ­

ности

генерации

вспышек с в е т а ч р е з в ы ч а й н о

малой

д л и те л ь н о с т и

с

помощью

специальным

о б р а з о м

обработанного

динода

фотоумножителя .

Э т о т

с в е т о в о й

и м п у л ь с

н а п р а в л я е т с я на

удаленное

з е р к а л о

и,

в о з в р а ­

щаясь

на к а т о д

фотоумножителя,

в ы з ы в а е т

возникновение

электронной

лавины .

Эти э л е к т р о н ы

м н о г о к р а т н о

у м н о ж а ю т с я ,

проходя

ч е р е з

у м ­

ножитель, до тех пор, пока они не

попадут

на

флюоресцирующий

д и -

нод и

не

в ы з о в у т

т а м

другую

вспышку

с в е т а .

На рис . 1 2 . 5

с х е м а т и ч е с к и п о к а з а н а

в о з м о ж н а я

конструкция

т а ­

кого

г е н е р а т о р а ,

удобного для

измерений

с к о р о с т и

с в е т а .

Последний

динод

фотоумножителя

п о к р ы в а е т с я

окисью

м а г н и я ,

к о т о р а я

при

п о -

178

Глава 12

падании

на нее электронов д а е т

вспышку

синего

с в е т а

длительностью

1 0

с.

И з л у ч а е м ы й

с в е т коллимируется

с

помощью

линз

и н а п р а в ­

л я е т с я

на подвижное

з е р к а л о

Это

з е р к а л о м о ж е т

б ы т ь

составной

ч а с т ь ю

оптического

интерферометра,

и его

перемещение

м о ж е т и з ­

м е р я т ь с я с высокой

точностью

с помощью

с ч е т а

колец .

Видно, что

с к о р о с т ь

с в е т а

можно

определить

по

и з м е н е н и ю

ч а с ­

т о т ы с л е д о в а н и я

импульсов

при перемещении

з е р к а л а

M

вдоль

пути

длиной, например, 1 м .

Е с л и

F -

исходная ч а с т о т а

повторения

и м ­

пульсов,

а

/

-

новая ч а с т о т а

п о с л е

увеличения

о п т и ч е с к о г о пути

на величину

^ 5

,

т о , как

показано

Герхарцем,

групповая

с к о р о с т ь

с в е ­

т а в в о з д у х е о п р е д е л я е т с я в ы р а ж е н и е м

1 -

f/F

Одна

и з

принципиальных

трудностей при

осуществлении

э т о г о

м е ­

тода на практике состоит в

получении д о с т а т о ч н о

однородного

р а с ­

пределения

электронов по в р е м е н и

пролета ч е р е з

фотоумножитель .

Однако,

как

п о к а з ы в а е т

Герхарц,

при

в ы с о к о с т а б и л ь н о м

напряжении

питания

фотоумножителя

с т а т и с т и ч е с к и е флуктуации з а с ч е т

различия

траекторий

электронов м о г у т быть

у с р е д н е н ы . Т а к

к а к

интенсивность

с в е т о в о г о

импульса,

и з л у ч а е м о г о

динодом, невелика,

то

полная

д л и ­

на оптического пути

должна быть

ограничена

несколькими

м е т р а м и .

К р о м е

т о г о , при

больших

перемещениях

з е р к а л а

и з м е н е н и е

и н т е н с и в ­

ности

с в е т о в о г о

импульса,

в о з в р а щ а ю щ е г о с я

на

к а т о д

ф о т о у м н о ж и т е ­

ля, будет

в ы з ы в а т ь

дополнительную ошибку в

и з м е р е н и я х .

К а к с ч и т а е т

Герхарц,

п р е д л а г а е м ы й

м е т о д

при

устранении

у к а ­

з а н н ы х

трудностей м о ж е т

обеспечить определение

скорости

с в е т а

с точностью порядка

1 0 ~ 7

при перемещении з е р к а л а

в п р е д е л а х

1 м .

Ана.ѵи

новых

метооов

1 7 9

5 . Субмнллпм ѳ тровьш интерферометр

За

годы, прошедшие

п о с л е

р а з р а б о т к и

микроволнового

и н т е р ф е р о ­

м е т р а

на ч а с т о т е

7 2

ГГи,

описанного

в

г л .

8,

был

д о с т и г н у т

з н а ­

чительный п р о г р е с с в продвижении измерений в субмнллиметровый

диапазон волн. Фрум

/ 4 4 /

получил

гармоники

от

клистрона с

ч а с т о ­

той

3 5

ГГц

и обнаружил

2 9 - ю

г а р м о н и к у

с

длиной

волны

0,2

9

м м

и ч а с т о т о й

1 0 1

2

Гц. Каждая

из

полученных

г а р м о н и к

потенциально

о б л а д а е т т е м и

лее

с в о й с т в а м и ,

что

и

основная

ч а с т о т а .

П р е д с т а в л я ­

е т с я вполне

в о з м о ж н ы м ,

что

в

т е ч е н и е

нескольких

последующих

л е т

можно

будет и з м е р я т ь ч а с т о т ы

инфракрасных

л а з е р о в

с

длинами

волн

в области 0 , 1 - 0 , 0 1

м м ,

поскольку

у с т а н о в л е н о ,

что

м и л л и м е т р о в ы е

э л е к т р о н н ы е

г е н е р а т о р ы

м о г у т

быть

стабилизированы

по

ч а с т о т е

с

т о ч н о с т ь ю выше

1

• 1 0 ~ 8 ,

Поэтокгу

г е н е р а ц и я

г а р м о н и к

или

с м е ш и ­

вание

с и г н а л а т а к о г о

г е н е р а т о р а

с

с и г н а л о м

от

инфракрасного л а з е ­

ра

я в л я е т с я

в е с ь м а мощным

м е т о д о м

и з м е р е н и я

ч а с т о т ы

л а з е р а .

Для определения

скорости

с в е т а

необходимо

и з м е р я т ь

длину

в о л ­

ны

с у б м и л л и м е т р о в о г о г е н е р а т о р а

с

высокой

с т е п е н ь ю

точности .

Н а и ­

лучшим прибором для этой цели был микроволновый

интерферометр,

работающий

во

френелевской

дифракционной з о н е . Такой

и н т е р ф е р о ­

м е т р длиной

5 0

м

позволил

бы

получить

порядок

интерференции

1 0 е

полуволн для источника с длиной волны

0 , 1

м м .

Д и а м е т р о т р а ж а т е ­

лей

в

э т о м

с л у ч а е был бы меньше

3 0

с м ,

т а к

что

в е с ь

и н т е р ф е р о ­

м е т р можно

было

бы

в а к у у м и р о в а т ь .

При

р а б о т е

в з о н е

Френеля

о с ­

т а т о ч н а я неопределенность

в

оценке

дифракционной

поправки

( в ы р а ­

женная

как

ч а с т ь

длины

волны)

больше,

чек!

для

зоны

Фраунгофера,

как

э т о о т м е ч е н о

в г л .

8.

Однако

а н а л и з п о к а з ы в а е т ,

что

в о з м о ж н о

между

кольцами,

или

1 • 1 0 ~ 8

по

отношению к

и з м е р е н и я м

длины

волны .

Положение

о т р а ж а т е л е й интерферометра

м о ж е т

б ы т ь

о п р е д е ­

лено

с

т о ч н о с т ь ю

1

'

1 0 ~ 8

с

помощью

л а з е р а ,

длина

волны к о т о р о ­

г о должна с р а в н и в а т ь с я со

с т а н д а р т о м

длины на к р и п т о н е - 8 6.

Т о ч ­

ность

ч а с т о т н ы х

измерений

м о ж е т

б ы т ь

з н а ч и т е л ь н о

выше .

У л у ч ш е н ­

ный

резонаторный

м е т о д у ж е

р а с с м а т р и в а л с я в

г л .

6.

Т а к и м о б р а з о м ,

в

близком

будущем

вполне

в е р о я т н о и з м е р е н и е

скорости с в е т а

с

с

т о ч н о с т ь ю

2

• Ю -

8 .

Если

т а к и е и з м е р е н и я

б у ­

дут

о с у щ е с т в л е н ы ,

то

ж е л а т е л ь н о

достичь

м е ж д у н а р о д н о г о

с о г л а ш е ­

ния

по

поводу

определения

величины скорости с в е т а

и о п р е д е л я т ь

з а ­

т е м

с т а н д а р т длины

с

помощью

интерферометра

при

и з м е р е н и я х

ч а с ­

т о т ы ,

к о т о р ы е

я в л я ю т с я наиболее

точными

из в с е х

м е т р о л о г и ч е с к и х

и з м е р е н и й .

1.

Anderson

If. С. (1937),

Rev. Sei. Inslr., 8, 239.

2.

Anderson

ІГ.С. (1941),

.). Opt. Soc. Am., 31, 187.

3.

Aslakson

С.1..

(1949),

Nature (bond.),

64, 711.

4.

Aslakson

C.I.

(1949),

Trans. Am. geophys. Union, 30, 475.

5.

Aslakson

CA.

(1951),

Proc. Am. Soc. Civil Eng . , 77, Separate No. 52.

6.

Baird R.C. (1967), Proc.

I E F E ,

55, 1032.

7.

Barreil

II.,

Pullock

M.l.

(1950),

Hrit. J . Appl. Phys., 1, 87.

8.

Barrell

H.,

Sears J.E.

(1939),

Phil . Trans. Roy. Soe. ( U n d . ) , A238, 1.

9.

Bearden

.I.A.,

Hütts

U.M. (1951), Phys . Rev., 81, 73.

10.

Bedard

F.D.,

Gallagher

J.J.,

Johnson

C.M. (1953), Phys . Rcv . , 92, 1440.

11.

Bergstrand

E.

(1949),

Nature (Lond.), 163, 338.

12.

Bergstrand

E.

(1949),

Ark. Mat. Astr. F y s . , 36A, 1.

13.

Bergstrand

E.

(1950),

Ark. F y s . , 2, 119.

14-

Bergstrand

E.

(1951),

Ark. F y s . , 3, 479.

15.

Bergstrand

E.

(1957),

Ann. Franc . Chronom., 11, 97.

18.

Bleaney

B.L,

Bleaney

B. (1957), Electricity and Magnetism, Oxford, Ciaren'

don Press .

19.

Blondlot

R. (1891), C r . hebd. Acad. Sei. Paris, 113, 628.

20.

Bol К. (1950), Phys. Rev.,80, 298.

21.

Bradley

J. (1728), Phil . Trans . Roy. Soc. (Lond.), 35, 637,

p. 308.

22.

Cleland

U.R.,

Jastram

P.S.

(1951), Phys. Rev., 84, 271.

23.

Cornu A. (1874), J . l'Ecole polytechn.,27, (44), 133.

24.

Debye P. (1929),

Polar Molecules, New York, Chemical

Catalogue Co.

25.

Dorsey

N.E.

(1944), Trans. Am. Phys . Soc., 33, 1.

26.

DuMond

J.W.M.,

Cohen

E.R.

(1948), Rev. Mod. Phys . , 2

0 ,

82.

29.

Essen

L . , Froome K.D.,

(1951), Proc. Phys . S o c , B64, 862.

30.

Essen

L . (1946), J . I E E ,

93, Part ША, 1413.

33. Essen

L . , Cordon-Smith A.C. (1945), J . I E E , 92, Part III A, No. 9, 1374.