选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
激光干涉太空引力波天线探路者的发射,标志着人类踏出了太空探测引力波的第一步。
干涉原理上来说,白光和激光没有本质区别,就是频率有差别而已 。但目前使用的大部分迈克尔逊干涉仪是 白光式的。
不知道你在北京哪里所以就把在北京的销售点都找来了!这里都是,你看看哪家离你比较近:北京金源购物中心,地址北京市海淀区远大东路1号,北京庄胜崇光百货,地址是北京市宣武区宣武门外大街8,新光天地百货,地址...
冲锋衣清洗分两种:一:面料是GORE-TER的冲锋衣清洗及保养要点:1:用40°C以下的常温水加适量洗衣粉机洗或手洗,请勿使用漂白剂和柔顺剂。2 洗涤前请搓洗特别脏的部位,并拉...
美国LIGO激光干涉引力波观测站完成升级改造
引力波被认为来自宇宙中大质量天体的碰撞、爆炸等,是宇宙中最恐怖的能量释放,比如超新星爆发、黑洞碰撞等。但科学家对引力波仍然不十分了解,原因在于我们很难探测到引力波,引力波虽然来源于宇宙级的天体碰撞,但传递到地球却非常微弱。
基于小波脊的水表面声波激光干涉探测
为准确获取水表面声波的频率,对水表面声波激光干涉信号的时频分布特点进行了理论分析和实验研究,发现小波脊点沿着水表面声波频率所对应的尺度时间曲线分布,或位于该线上,或对称分布于上下两侧。根据此特征,提出了一种基于小波脊的水表面声波频率解调方法,实验结果表明,本文方法能够对稳频的水表面声波频率进行精确测量,绝对误差不大于1 Hz。对线性调频的水表面声波进行了探测实验,结果表明,小波脊能够实时地跟踪水表面声波频率的变化,通过小波脊计算得到的频率变化率与设定值相吻合,证明了利用小波脊方法提取水表面声波瞬时频率的准确性。
头条新闻
10月3日下午
瑞典皇家科学院宣布
将2017年诺贝尔物理学奖授予
美国科学家
雷纳·韦斯
巴里·巴里什
基普·索恩
以表彰他们为
“激光干涉引力波天文台”(LIGO)项目
和发现引力波所作的贡献
首次直接探测到引力波
美国当地时间2016年2月11日上午10点30分(北京时间2月11日23点30分),美国国家科学基金会(NSF)召集了来自加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO科学合作组织的科学家在华盛顿特区国家媒体中心宣布:人类首次直接探测到了引力波!
宇宙涟漪
2015年9月14日,LIGO探测器目睹了一次时空中的涟漪:人类首次检测到了引力波信号。尽管这一信号在抵达地球时极其微弱,但它已经掀起了一场物理学的全新革命,是我们观察宇宙事件并检测我们知识极限的崭新手段。
人类首次探测到的引力波信号源自数亿年之前两个黑洞发生的碰撞。爱因斯坦再一次被证明是正确的。自爱因斯坦预言引力波存在之后,时间又过了100年,但当初爱因斯坦尽管提出了引力波存在的理论,但他本人并不相信引力波有朝一日能够被探测到。
LIGO的全称是“激光干涉引力波天文台”,这是一个由来自20多个国家的上千名科学家们共同参与的大型合作项目。这些科学家们通力合作,实现了一项延续超过半个世纪的梦想——引力波的直接探测。2017年度诺贝尔物理学奖的获奖人们以他们的热情和决心,成为了实现LIGO的成功背后不可或缺的关键人物。莱纳·魏斯,巴里·巴里什和基普·索恩领导了整个项目的推进,直到最终完成,确保了40多年的努力最终结出硕果,获得了首次引力波探测的成功。
在国际合作组完成最终的数据分析工作之前大约5个月,传言便开始四处流传,但研究组一直对此保持沉默,他们在完全确信之前不敢轻易发布消息,直到2016年的2月11日一鸣惊人。
引力波
在物理学上,引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动,如同石头丢进水里产生的波纹一样,引力波被视为宇宙中的“时空涟漪”。通常引力波的产生非常困难,地球围绕太阳以每秒30千米的速度前进,发出的引力波功率仅为200瓦。宇宙中大质量天体的加速、碰撞和合并等事件才可以形成强大的引力波,但能产生这种较强引力波的波源距离地球都十分遥远,传播到地球时变得非常微弱。
其实小编一开始也没有怎么懂
直到看了下面这个简单易懂的视频
更多内容
2017年度诺贝尔生理学与医学奖
于10月2日揭晓
授予
杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall),
迈克尔·拉斯巴什(Michael Rosbash)
麦克·杨(Michael W. Young)
三位美国科学家
以表彰他们在
“生物节律的分子机制方面的发现”
根据诺贝尔奖官网消息,2017年诺贝尔奖揭晓仪式于10月2日起陆续举行,欢迎关注。
编辑 / 雨辰
部分内容来自微博
引力波会影响行星际航天器通信信号的返回时间,美国国家航空航天局和欧洲空间局都在进行侦测这一效应的实验。例如,对于正在木星和土星附近的航天器(包括卡西尼-惠更斯号等),其信号返回时间在2至4×103秒的数量级。引力波会导致信号时间的变化,如果事件的时间短于这一数量级,那么,按照三项公式这种变化样式会出现三次:一次是引力波经过地面的发射器,一次是经过航天器,一次是经过地面的接收器。搜寻这样的引力波信号需要在数据分析中采用模式匹配算法。利用两个不同的发射频率和很稳定的原子钟,灵敏度的量级估计可以达到10-13,并有可能进一步提高到10-15。
脉冲星是宇宙的计时器,其中,毫秒脉冲星的计时功能最为规律。毫秒脉冲星所发射的电磁辐射抵达地球的时间,可以被预测至纳秒精确度。由于脉冲星所发射的信号具有极高的规律性,所以可以从观察到在计时方面的不规律性,估算出随机背景引力波的上限。
脉冲星计时阵列用一组脉冲星的脉冲讯号抵达时间来寻找任何有关联的信息。在地球与脉冲星之间的时空会被通过的引力波弯曲,从而导致脉冲星所发射的脉冲讯号传播至地球的时间有所改变。由毫秒脉冲星组成的脉冲星计时阵列可以用来寻找有关联的改变,从而探测出引力波。
当今,主要有三个实验正在进行:北美纳赫引力波天文台、欧洲脉冲星计时阵列与帕克斯脉冲星计时阵列。为了共同分享实验数据,这三个实验团队又组成国际脉冲星计时阵列。未来,会有更多更具功能的实验陆续参与探测引力波,例如,平方千米阵与位于荷兰的低频阵列。
在低频波段(低于1赫兹),任何引力波源的低频引力波到达地球时,振幅都会比地球上的低很多;处于太空中的探测器则不会受到地球环境的影响。在欧洲空间局的LISA计划中,探测频率波段为0.0001赫兹至0.1赫兹的低频引力波,由三个同样的航天器组成边长为250万公里的等边三角形,整体沿地球轨道绕太阳公转。LISA的干涉臂长超过任何频率高于60毫赫兹的引力波的半波长,在这个范围内三项公式成立。每一个航天器内部都载有一个30cm望远镜与2瓦特激光系统。
与地面干涉仪不同的是,由于航天器相距很远,激光在传播途中的大幅衰减造成LISA不能使用单纯的平面镜来反射激光,采用光学锁相的办法,将要发射信号的相位锁至接收信号的相位上再将其发射出去。这一过程原理上是一个光学转发器,其效果和地面干涉仪的平面镜反射是相同的,本质上相当于激光从一个航天器发射,到达另一个航天器后再返回,这个延迟信号与本地的原始信号发生干涉,LISA主要就是测量这种干涉信号的相位。
对LISA而言,来自外界的影响主要是太阳的辐射压和太阳风的动压强。为了减小这些影响,满足广义相对论实验验证的严格要求,LISA采用了先进无阻尼技术,使用航天器本身作为内部测试质量的防护罩,保护测试质量不被外界影响,促使测试质量能够自己沿着测地线运动,呈自由落体状态,与航天器没有任何牵缠,航天器对测试质量的位置作出精确的监测,并且自动开启喷气来改变位置,使得自己与测试值量之间维持安全距离,避免任何接触。因此,航天器需要装制能够精确给出微小推力的推力器。为了成功达成任务,LISA必须具备三个关键技术:先进的推力器、超灵敏的加速度计、能够连续几年稳定发射2瓦特功率的红外激光。于2015年发射升空的激光干涉空间天线开路者号(LISA Pathfinder)已成功测试了这些技术,为LISA铺设了康庄大道。
欧洲空间局计划于2030年发射LISA,任务为期4年,可延长至10年。LISA的主要的任务为,研究银河系内的双星系统的形成与演化、探查致密星体绕著大质量黑洞的公转动力学、追溯超大质量黑洞的并合起源与演化、解析恒星黑洞的天体物理学、探索引力与黑洞的基本秉性、估算宇宙膨胀的速率、了解随机引力波背景的起源与意涵。
除了LISA以外,另外还有几个在空间类似运作的激光干涉引力波探测器计划。分赫引力波干涉天文台计划的操作频带为0.1-10Hz,在LISA与地面探测器的操作频带之间,主要目的是直接观测宇宙的初始,即在大爆炸后10-10秒之瞬间,从而试图揭露宇宙的奥妙起源。更具野心的大爆炸天文台是美国太空总署的计划,操作频率与分赫引力波干涉天文台 相同,意图探测宇宙暴胀所导致的引力波背景。
随着20世纪60年代初激光的出现,几何量计量技术的发展步入了崭新的时期。双频激光干涉仪正是利用激光具有频率稳定、单色性好等优点,在几何量计量领域发挥着越来越重要的作用。双频激光干涉仪具有精度高、应用范围广、环境适应能力强、实时动态测速高等一系列无可比拟的优势,成为几何量计量活动的生力军。相比于激光干涉仪,现代双频激光干涉仪摆脱了计量室的束缚,在越来越广阔的工程测量领域大显身手。因此,双频激光干涉的发明对计量事业的发展乃至整个科学事业的发展有着举足轻重的作用。本文根据双频激光干涉仪应用领域的最新发展,对双频激光干涉仪的应用进行了简要的总结。
双频激光干涉仪的发明把几何量计量发展推向了又一个高峰,双频激光干涉仪是目前精度最高、量程最大的长度计量仪器,以其良好的性能、在很多场合,特别是在大长度与大位移的精密测量中得到广泛应用。就长度计量而言,通常将200m以上的测量称为距离测量(Distance Measurement),3m以下的称为一般长度测量,3~200m之间的测量称为大尺寸测量(Large Dimension Measurement)[1]。双频激光干涉仪在一般长度精密测量中多有使用。双频激光干涉仪可以在恒温,恒湿,防震的计量室内检定量块,量杆,刻尺和坐标测量机等,也可以在普通车间内为大型机床的刻度进行标定,既可以对几十米的大量程进行精密测量,也可以对手表零件等微小运动进行精密测量,既可以对几何量如长度、角度.直线度、平行度、平面度、垂直度等进行测量,也可以用于特殊场合,诸如半导体光刻技术的微定位和计算机存储器上记录槽间距的测量等等。不仅在单纯的长度计量领域,在其他工程技术领域,双频激光干涉仪的应用也越来越广泛,不乏一些很有创见的应用。关于双频激光干涉仪在解决某个工程测量问题的研究已经有非常多的成功案例,以双频激光干涉仪为关键词的学术论文不胜枚举,对双频激光干涉仪的应用,国内外很多学者常常有很独到的理解。双频激光干涉仪的应用也不断发展更新,所以,有必要对它的应用做一些有益的总结,使人们更好的理解双频激光干涉仪的应用,为推动生产发展提供一些理论依据。
1、 双频激光干涉仪原理
双频激光干涉仪的原理是建立在塞曼效应、牵引效应和多普勒效应的基础之上的。其原理如图2所示,在全内腔He-Ne激光器上加约0.03T的轴向磁场,由于塞曼效应和牵引效应,发出一束含有两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光,它们的频率差大约是1.5MHz左右。这束光经1/4波片之后成为两个互相垂直的线偏振光,再经平行光管准直和扩束。从平行光管出来的这束光经过析光镜反射出一小部分作为参考光束通过45°放置的检偏器。并由马吕斯定律可知,两个垂直方向的线偏振光在45°方向上投影,形成新的线偏振光并产生拍频。这个拍频频率恰好等于激光器所发出的两个光频的差值即(f1-f2),约为1.5MHz。经光电元件接受进入前置放大器和计算机。另一部分透过析光镜沿院方向射向偏振分光棱镜。互相垂直的线偏振光f1和f2被分开。f2射向参考立体直角锥棱镜后返回,f1透过偏振分光棱镜到立体直角锥棱镜——测量棱镜,这时如果它以速度v运动,那么f1的返回光便有了变化成为(f1±Δf)。这束光返回后重新通过偏振分光棱镜并与f2的返回光会合,然后到45°放置的检偏器上产生拍频被光电元件接收,进入前置放大器和计算机。计算机对两路信号进行比较,计算它们之间的差值±Δf(即多普勒频差)。进而可以根据立体直角棱镜移动度数和时间求得被测长度。
双频激光干涉仪中,双频起到了调频的作用,被测信号只是叠加在这一调频副载波上,这副载波与被测信号一起均被接收并转换成电信号。
2、双频激光干涉仪在大尺寸测量中的应用
双频激光干涉仪是精度最高、可靠性非常好的仪器,是高精度大尺寸测量中优先考虑的测量手段。
(1)双频激光干涉仪测量大尺寸轴径
双频激光干涉仪是一种增量式测长仪。在时间t内,被测长度对应的多普勒频差为计数器记得的脉冲数K。计数器计脉冲数时,需要有信号控制计数器开始计数和停止计数,此信号由准直系统提供。当准直系统对准被测轴径的测量起点时,发出一个开始计数信号;当准直系统对准被测的测量终点时,发出一个停止计数信号,计数器停止计数。所以准直系统对准的精度直接影响测量系统准确度。激光准直的工作原理为,由氦氖激光器发射出激光,经过前端望远镜系统后,发射是出一束激光束作为系统准直的基准,光电目标靶为准直系统的接收装置,常用的是硅光电探测器。
3、双频激光干涉仪在数控车床检定中的应用
双频激光干涉仪与不同光学附件结合,可以测量距离、直线度、垂直度、平行度、平面度。由于仪器为模块化结构,安装位置灵活,便于分析机床误差来源;而且测量时可以在工作部件运动过程中自动采集数据,更接近机床的实际使用状态。与传统的检定方法相比,激光干涉仪具有较高的精度和效率,并能及时处理数据,为机床误差修正提供依据。因此,用双频激光干涉仪检测机床各项误差是一种用传统测量手段难以实现的的技术。位置精度是机床的重要指标,目前世界各国机床检定标准中都推荐使用激光干涉仪进行该项精度的检定。用双频激光干涉仪检定位置精度使用长度干涉仪和测量反射镜,测量时将长度干涉仪置于不动位置,反射器安装在运动部件上(也可相反) 。双频激光干涉仪在数控机床检定上的应用,即是对其各项形位误差的检定,在此不予赘述。