Интерферометр Сагнака (кольцо)
В кольцевом интерферометре встречные лучи обходят один и тот же контур в противоположных направлениях. При вращении платформы возникает дополнительная разность фаз, масштабированная площадью контура A, угловой скоростью Ω, показателем среды n и обратной величиной λ (в симуляторе используется учебная формула Δφ = 8πΩAn/(λc) для плоского контура). Волоконные гироскопы наматывают много витков, умножая эффективную площадь. Показана только качественная и порядковая связь; шумы, релятивистские поправки и точная геометрия волокна не моделируются.
Для кого: Курс оптики и навигации: связь вращения, площади контура и фазового сдвига.
Ключевые понятия
- Эффект Сагнака
- Кольцевой интерферометр
- Оптический гироскоп
- Площадь контура
- Угловая скорость
- Встречные пучки
- Фазовый сдвиг
Как это работает
Встречные лучи по замкнутому контуру приобретают разность фаз при вращении платформы; масштаб ∝ площади контура, Ω и n/λ (учебная форма). Основа оптических гироскопов; волокно с многими витками усиливает эффективную площадь.
Часто задаваемые вопросы
- Почему вращение вообще меняет фазу?
- В инерциальной системе отсчёта пути двух направлений слегка различаются, пока контур вращается: один луч «догоняет» геометрию чуть дольше другого, что на выходе проявляется как разность фаз.
- Зачем много витков волокна?
- Каждый виток добавляет вклад в оптическую площадь; компактная катушка даёт чувствительность, сопоставимую с большим свободнопространственным кольцом.
- Точна ли формула для любой формы?
- Это стандартное скалярное приближение для плоского контура. Реальные приборы калибруются с учётом геометрии и спектра источника.
- Почему в формуле есть n?
- В среде оптическая длина пути больше геометрической; фаза чувствительна к оптическому, а не только к метрическому пути.
Ещё из «Оптика и свет»
Другие симуляторы в этой категории — или все 44.
Угол Брюстера
tan θ_B = n₂/n₁; R_p→0; θᵢ+θₜ=90°; Френелевские коэффициенты отражения R_s, R_p в зависимости от θᵢ.
Принцип Ферма
Оптический путь OPL = n₁AP+n₂PB в зависимости от точки падения; минимум — путь по закону Снеллиуса.
Хроматическая аберрация
Уравнение Коши n(λ); фокусное расстояние тонкой линзы f(λ); параксиальные лучи R/G/B.
Дифракция
Одиночная и двойная щель с интерференционными картинами.
Смешение цветов
Интерактивное аддитивное (RGB) и субтрактивное (CMY) смешение цветов.
Поляризация (Закон Малюса)
Два поляризатора. Вращайте угол θ, наблюдайте зависимость I = I₀ cos²θ и полное гашение света.