CN110132127A - 一种天体引力场的测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天体引力场的测量装置及其方法，包括两个相互垂直的光路，激光光源、分光镜、反光镜、光栅测量装置及垂直旋转装置，本发明利用广义相对论原理，通过光子在天体附近受引力作用使光线弯曲的引力透镜原理，把激光光源通过分光镜分为两束相互垂直的两路激光，经两个反射镜反射后在光栅测量装置处形成干涉条纹，通过旋转垂直旋转装置，使两个相互垂直的光路交替呈现水平或垂直状态，由相对论原理我们得出水平光路和垂直光路中运动的光子受引力影响的大小不同，使光子到达光栅测量装置处的时间随垂直旋转装置周期变化，造成光栅测量装置处干涉条纹的周期移动，计算移动光栅的相位差即可算出该处引力场的大小。

Description

一种天体引力场的测量装置及方法
技术领域
本发明涉及引力场的測量技术，更具体地说是涉及ー种天体引力场的測量装置及其方法。
背景技术
爱因斯坦的广义相对论预言了光线通过天体时，光线在天体引力作用下可以产生弯曲，并在随后的观测日全食后得到验证，那我们可以认为光子在引力场中受引力的作用发生方向的改变，根据这一种特性，我们用激光干涉仪来测量天体引力场的大小。但是在现有技术中人们并没有在地球上采取相应的方法来测量不同位置和高度的引力场的大小。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供ー种引力场的測量装置及其方法。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
根据本发明提供了ー种引力场的測量装置，包括两个相互垂直的光路，激光光源、分光镜、反光镜、光栅测量装置及垂直旋转装置，本发明利用广义相对论原理，通过光子在天体附近受引力作用使光线弯曲的引力透镜原理，把激光光源通过分光镜分为两束相互垂直的两路激光，经两个反射镜反射后在光栅测量装置处形成干涉条纹，通过旋转垂直旋转装置，使两个相互垂直的光路交替呈现水平或垂直状态，由相对论原理我们得出水平光路和垂直光路中运动的光子受引力影响的大小不同，使光子到达光栅测量装置处的时间随垂直旋转装置周期变化，造成光栅测量装置处干涉条纹的周期移动，计算移动光栅的相位差即可算出该处引力场的大小。
所述分光镜射向反光镜的两路光路的夹角为90度。
所述激光光源、分光镜、反光镜、光栅测量装置、MCU中央处理器安装在垂直旋转装置上，旋转该垂直旋转装置，使两路相互垂直的光路交替呈现与大地水平面平行或垂直状态。
根据广义相对论，在装置中激光光源通过分光镜分为两束激光，假设其中一条光路垂直于地心，则另一光路程水平状态，此时用光栅测量装置记录干涉条纹，随着垂直旋转装置的周期旋转，装置中的光路同步旋转，光栅测量装置记录干涉条纹的相对移动量并把此数据量交由MCU中央处理器运算，并输出计算结果。
附图说明：
图1是本发明的一种天体引力场的测量装置的结构示意图；
图中主要部分标记说明：
1--激光光源；
2--分光镜；
3--反光镜；
4--反光镜；
5--光栅测量装置；
6--MCU中央处理器；
7--垂直旋转装置；
8--光路；
9--光路。
具体实施方式
下面结合附图和实施进一步说明本发明的技术方案：
本发明的原理是光子在引力场中运动受引力场影响，垂直于引力场矢量方向运动的光子和水平运动的光子传播时间不同，通过两个相互垂直光路的路程L与光速V及光子在引力场中的加速度，求出两路光子的时间差T，此时间引力场的大小成正比。
请参阅图1所示的一种天体引力场的测量装置，包括两个相互垂直的光路8和光路9，激光光源1、分光镜2、反光镜3、反光镜4、光栅测量装置5、MCU中央处理器6及垂直旋转装置7。测量重力场时把激光光源1通过分光镜2分为两束激光，一束通过光路8，另一束通过光路9，经反射镜3和反射镜4两个反射镜反射后在光栅测量装置5处形成干涉条纹，这时旋转垂直旋转装置7，使光路8和光路9中的光路交替呈现水平或垂直状态，由广义相对论原理我们得出水平光路和垂直光路中运动的光子受引力影响的大小不同，使光子到达光栅测量装置处5的时间随垂直旋转装置7周期变化，造成光栅测量装置5处干涉条纹的周期移动，把光栅测量装置5处的光栅信号转换成电信号，传输到MCU中央处理器6计算移动光栅的相位差，由相位差算出该处引力场的大小。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种天体引力场的测量装置，包括激光光源、分光镜、反光镜、光栅测量装置、MCU中央处理器及垂直旋转装置；所述激光光源、分光镜、反光镜、光栅测量装置、MCU中央处理器在同一个平面上，并安装固定到垂直旋转装置上；所述两路相互垂直光路分光镜至反光镜的距离相等，所述分光镜接收激光光源发出的激光信号，并将该激光信号分成两路光路射向反光镜，所述光栅测量装置用于检测经反光镜反射的光路的干涉条纹。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述分光镜射向反光镜的两路光路的夹角为90度。
3.一种天体引力场的测量方法，其特征在于：测量引力场时旋转垂直旋转装置，使分光镜射向反光镜的两路光路交替呈现水平或垂直状态，旋转垂直旋转装置可以正向旋转亦可逆向旋转。
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