Установка для определения скорости света от источников, движущихся относительно приемника

Полезная модель относится к физике и может быть использована при проведении экспериментальных работ для определении скорости света от движущихся относительно приемника источников излучения. Технический результат - новая конструкция устройства для измерения скорости света от движущихся источников излучения, в основе которой лежит возможность сравнения времени прохождения исследуемым излучением от движущегося источника расстояния от неподвижного экрана до системы регистрации с временем прохождения опорного излучения от неподвижного источника излучения, что дает принципиальную возможность сравнения скоростей от движущегося и неподвижного источников. Установка включает два источника опорного излучения, непрозрачный экран, снабженный щелью в виде сегмента, приемную систему и систему регистрации. Приемная система представляет собой два одинаковых последовательно расположенных набора приемников излучения, каждый из которых состоит из трех расположенных на одной штанге детекторов-приемников, два крайних из которых синхронизированы с опорными источниками, а средний установлен с возможностью перемещения вдоль штанги. Первый набор приемников установлен за экраном на одной оси с источниками опорного излучения и экраном, а второй в месте расположения системы регистрации, находящейся в одной системе координат с экраном, при этом источники опорного излучения, экран и первый набор приемников излучения установлены на одной оси с возможностью независимого кругового движения.

Полезная модель относится к физике и может быть использована при проведении экспериментальных работ при определении скорости света от движущихся относительно приемника источников излучения.

Хорошо известны установки А.Фуко, Ж.Б.Л. Физо и Майкельсона для определения скорости света, в том числе и при движении источника и приемника относительно друг друга в неподвижной системе координат (Тейлор В., Паркер В., Лангенберг Д., Фундаментальные константы и квантовая электродинамика, пер. с англ., М., 1972. А.М.Бонч-Бруевич). Однако в данных установках не учитывают скорости движения источника и приемника.

Известна лабораторная установка для регистрации физического явления изменения скорости электромагнитных волн на величину разности скоростей источника и приемника (п. 25428 U1, МПК B01J 19/08; G01D 21/00), принятая нами за прототип. Установка включает источник электромагнитных волн, приемник, выполненный с возможностью движения относительно источника, и устройства с часами, синхронизированными с часами источника, для регистрации прохождения приемника через определенные точки, а также приемную, измерительную и вычислительную аппаратуру.

Все варианты известного устройства характеризуются следующими существенными недостатками: значительной технической сложностью при определении времени и места встречи излучения от источника и приемника, связанной с тем, что скорость регистрации должна быть равна скорости света, но главное, известное устройство принципиально не позволяет измерить скорость измеряемого излучения относительно приемника, а дает возможность измерить только расстояния, которые проходят излучение и приемник до встречи и ничего не говорит о скоростях излучения относительно приемника.

Задача заявляемой полезной модели состоит в разработке новой установки для проведения экспериментов по определению скорости света от движущихся источников, основанной на сравнении времени прохождения исследуемым излучением от движущегося источника расстояния от неподвижного экрана до системы регистрации с временем прохождения излучения от опорного неподвижного источника излучения, что дает принципиальную возможность сравнения скоростей от движущегося и неподвижного источников.

Поставленная задача решается предлагаемой установкой для определения скорости света от источников, движущихся относительно приемника, включающей два жестко соединенных между собой опорных источника излучения, приемную систему, установленный между ними вращающийся непрозрачный экран, снабженный щелью в виде сегмента, и систему регистрации, при этом приемная система содержит два одинаковых последовательно расположенных наборов приемников излучения, каждый из которых состоит из трех расположенных на одной штанге детекторов-приемников, два крайних из которых синхронизированы с опорными источниками, а средний установлен с возможностью перемещения вдоль штанги, при этом первый набор приемников установлен за экраном на одной оси с источниками опорного излучения и экраном, а второй в месте расположения системы регистрации, находящейся в одной системе координат с экраном, при этом источники опорного излучения, экран и первый набор приемников излучения установлены на одной оси с возможностью независимого кругового движения.

Таким образом, в предлагаемой установке весь регистрирующий комплекс находится у наблюдателя и для измерения скорости света от движущегося объекта сравниваются времена прохождения излучения от исследуемого и опорного источников и, зная расстояние между экраном и регистрирующей системой, а также скорость света излучения от опорного источника, являющейся физической постоянной для неподвижной системы координат, вычисляют скорость распространения измеряемого излучения.

На фиг.1 представлено схематичное изображение предлагаемой установки, где А - источник измеряемого излучения; В - опорные источники излучения; С - непрозрачный вращающийся экран; J - щель; E, D - первый набор детекторов-приемников излучения, F, G - второй набор детекторов-приемников излучения; L - расстояние между экраном и системой регистрации, N - штанга, М - ось.

На фиг.2 - приведено распределение сигналов на детекторах.

Установка работает следующим образом.

На прямой, соединяющей исследуемый источник (А) и систему регистрации, разместим на тщательно измеренном расстоянии L непрозрачный вращающийся экран (С). Например, второй набор (F, G) приемников излучения и систему регистрации (на фиг.1 не показана) располагают на Земле, а экран (С), источники опорного излучения и первый набор (E, D) приемников - на геостационарной орбите, таким образом, чтобы экран (С) и система регистрации были разнесены на достаточное для измерения расстояние и располагались в одной системе координат. Два опорных источника излучения (В) и первый набор (E, D) приемников устанавливают на штангах N. Такой же набор детекторов-приемников (F и G) расположен в системе регистрации на Земле. Необходимость использования двух опорных источников требуется для согласования сигналов на детекторах-приемниках Е и G.

Для измерения скорости света от исследуемого источника А сначала установим детектор D на прямой, соединяющей источник А и детектор-приемник F. Затем установим источники В напротив двух детекторов излучения Е, так чтобы сигналы от опорных источников В перекрывались одновременно. Затем или синхронизируем сигналы от детекторов D и Е или определим расхождение t₁. После этого отодвинем детекторы D и Е, синхронизируем сигналы от опорных источников на двух детекторах G и определим расхождение t₂ на детекторах F и G. Зная, что от неподвижного опорного источника В свет распространяется со скоростью с, являющейся постоянной, и, зная расхождение t₂ определим скорость света от движущегося исследуемого объекта (фиг.2).

Для этого определим время t ₁, за которое свет опорного источника В преодолевает расстояние L:

время прохождения света от исследуемого источника

скорость света исследуемого источника равна

где (+t₁), если сигнал от источника (А) приходит раньше в (D), чем от В в Е, и(-t₁,), если позже;

и где (-t₂), если сигнал от источника (А) приходит раньше в (F), чем из В в G, и (+t_2,), если сигнал от источника (В) приходит раньше в (G), чем в (F).

Технически заявляемую установку возможно выполнить с использованием известных средств. Например, в качестве детекторов приемников D и F можно использовать диодную матрицу, с предварительным определением времени перекрытия для каждого элемента относительно опорных источников. Также диодные матрицы могут перемещаться по штанге N для четкого наведения на исследуемый объект.

Установка для определения скорости света от источников, движущихся относительно приемника, включающая два жестко соединенных между собой опорных источника излучения, приемную систему, установленный между ними вращающийся непрозрачный экран, снабженный щелью в виде сегмента, и систему регистрации, при этом приемная система содержит два одинаковых последовательно расположенных наборов приемников излучения, каждый из которых состоит из трех расположенных на одной штанге детекторов-приемников, два крайних из которых синхронизированы с опорными источниками, а средний установлен с возможностью перемещения вдоль штанги, при этом первый набор приемников установлен за экраном на одной оси с источниками опорного излучения и экраном, а второй в месте расположения системы регистрации, находящейся в одной системе координат с экраном, при этом источники опорного излучения, экран и первый набор приемников излучения установлены на одной оси с возможностью независимого кругового движения.