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R*******N
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1
塞格纳克干涉仪中的超光速现象
狭义相对论问世后隔了六年,即1911年,第一次受到了实验的挑战。塞格纳克(
Sagnac)在那年发明了一种可以旋转的环形干涉仪。将一束光分解为两束,让它们在同
一个环路内沿相反方向循行一周后会合。两束光通过的路程都等于环路的周长,如果它
们的速度都为c,那么它们在环路中的渡越时间就应当相等,似乎不应当有干涉条纹的
移动,但实际观测到的情况是有干涉条纹的位移,条纹移动数正比于干涉仪的角速度与
环路所围面积之积。这种效应能用经典理论来解释,用狭义相对论似乎解释不通,因而
曾使光速不变原理遭到非难。
一.经典理论对塞格纳克效应的解释
为简单起见,我们不妨假定该环路是半径为R的圆,并假定干涉仪是作顺时针方向的
定轴转动,角速度为ω。可以肯定的是:这两束光在实验室参考系中的速度都应当为c
,环路本身的线速度应为ωR。从转动的参考系中看,如果伽里略的速度合成原理仍然
成立,那么顺时针方向和逆时针方向的两束光的速度就应当分别为
v'=c-ωR, v"=c+ωR。 (1)
环的周长为L=2πR,因而两束光在环
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