狭义相对论对塞格纳克效应的解释 - Physics版

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Physics版 - 狭义相对论对塞格纳克效应的解释

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R*******N
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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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