光斑偏移实验

光斑偏移实验是潘彦宏设计的用来证明其提出的两条假设，这两条假设分别是1、光不遵循速度方向合成法则，即光的速度方向不受光源的运动所影响。2、存在绝对速度。

光斑偏移实验有两种做法，一种是实验装置旋转法，另一种是地球自转法。

一、实验依据的理论:1、光的速度方向不受光源的运动影响。2、存在绝对速度(即光源的运动速度v)

二、实验有两种做法:1、实验装置旋转法 2、地球自转法

1、实验装置旋转法

图1

此为一箱子，箱子中有一固定光源，箱子一直以速度v向右运动。

按假设:光的速度方向不受光源的运动影响，因此，在此图中，光斑将偏移到坐标3处。

图2

按假设:光的速度方向不受光源的运动影响，因此，在此图中，光斑将偏移到坐标1处。

图1装置旋转180°后得到图2。图1、图2都是同一装置。

光斑偏移量d=hv/c，其中h为高度，即光斑到光源的垂直距离，v为绝对速度(未知)，c为光速。因此高度h越高，实验现象越明显。

这就是实验原理。

实验装置:

上图旋转180°后得到下图

实验中刚性轴的长度最好不低于3米。

整个装置是用吊绳离地悬挂着的.装置可以360°水平旋转.其中,镭射灯、屏、相机、黑色玻璃片都和刚性轴紧紧固定,刚性轴和屏都为不易发生形变的物体.镭射灯射出的光线平行于刚性轴,光线透过黑色玻璃片,光强被大大削减,在屏上出现清晰而细小的光斑.实验要求光斑的直径大小应不大于1.5mm.我做实验时光斑大小约为0.8mm,经照相机放大后可拍出清晰的光斑.

实验步骤:

(1)给实验装置定好方向,设初位置为0°方向.

(2)记下0°方向时光斑的精确位置,要求精度约为0.1mm,并使用相机开始录制光斑.

(3)用手握住刚性轴低端处，将实验装置水平缓慢旋转180°(如图2顺时针或逆时针均可),旋转时不可触碰除刚性轴外的其它东西且尽量使刚性轴保持垂直于水平面.

(4)记下此时光斑的位置,相机保持录制一段时间(或拍下此时光斑位置的多张照片 下同).

(5)以同样的方式将装置旋转回0°方向,相机保持录制一段时间.

(6)重复1~5步骤10次.

以北京时间为准,分别在6点、12点、18点、24点这些时刻左右做一次实验.

实验现象:0°方向的光斑位置和180°方向的光斑位置不同.光斑发生微小偏移,偏移距离根据做实验的时间的不同而不同,在12点和24点时光斑偏移最大,约为0.4mm.光斑发生的偏移不是抖动的,而是很稳定的.当旋转回到0°时,光斑又回到初始位。

排除误差的方法:1、多次重复实验。2、旋转360°光斑的位置不移动。

以屏上坐标系为参考，得到的光斑偏移方向:

若以地面(东南西北)为参考，则在同一时刻(例如半夜12左右)，光斑偏移的方向几乎一样(例如都为东西方向偏移)。

2、地球自转法

顾名思义，就是用地球的自转代替人工的旋转。地球一天自转360°。

做法:将一光源与地面固定，光源发出激光打到墙上(屏)得到光斑，在墙上画好坐标，记录光斑的位置及时刻，在一天中的不同时刻(6、12、18、24)记录光斑的位置。实验持续5天。

实验现象:同一天中的不同时刻，光斑的位置不同，以地球自转过180°时的光斑位置变化最大，如子时的光斑位置与午时的光斑位置相差最大。

按现有的物理理论，光斑位置是不会变化的。

虽然光源到光斑的距离越长越好，但越长光斑也越大，受到的影响亦越大，故长度应适度。

此法的实验时间长，所谓夜长梦多，故也易受到影响。

排除误差的方法也是重复实验(即让实验持续更多的天数)，对比不同天不同时刻的光斑位置。

总的来讲，两种办法都可以。

目前此实验只有潘彦宏本人做过，若此实验被证实，将给当今的理论物理学带来巨大的冲击。

光斑漂移检测系统及实验装置

2.1光斑漂移检测系统的结构

如下图所示，光斑漂移检测系统由激光器、真空玻璃管、PSD位置探测器、计算机及光斑成像软件组成。

2.2实验装置简介

实验装置如图1所示。

图1实验装置

Fig.1Experimentaldevice

(1)真空玻璃管，长度1m。绝对真空度约3000pa。

(2)半导体激光光源。

(3)PSD位置探测器，精度10μm，数据传输至电脑，软件实时显示光斑位置，可记录下光斑漂移轨迹。

(4)硬塑料管，直径10cm，管壁厚3.5mm，抗形变性强。

整个装置悬挂，装置可自由旋转，装置离地悬挂，可极大的消除震动带来的影响。实验装置在组装时，尽量使装置左右两边的重量平衡，保证装置重心在中心位置，有效避免了因重心不平衡而导致装置倾斜。

3实验过程

装置旋转角为45°。旋转次数为n，其中n根据情况取值。

4实验防干扰措施

为了避免干扰和排除干扰，采取了以下措施和测试。

(1)防杂光干扰:除实验激光光源外的杂光会对PSD位置探测器造成干扰，所以要采取一定的遮光措施，将PSD位置探测器安置于硬塑料管中，在用纸包裹整个装置。实验前用人工光源照射装置，实验显示该人工光源对光斑位置无影响，表明防杂光干扰措施有效。且实验多选在光线弱的地点和夜晚进行。

(2)防风干扰:用电风扇吹装置，实验显示，风对实验结果没有影响。

(3)防磁场干扰:实验时放置磁铁于装置旁，实验显示，磁场对实验结果没有影响。

(4)防震动干扰:实验装置悬挂，不会受震动影响。

(5)防装置倾斜干扰:为放置装置倾斜，在安装时用铅垂线做基准。并做如下测试:人为的倾斜装置，使装置不垂直于地平面，当装置倾斜至与地平面法线成5°角时，电脑显示光斑开始发生微小移动，且此微小移动远不足以影响实验结果。

(6)防温度干扰:因温差导致的实验器材形变会对实验结果造成影响，所以要考虑外界温度的变化和实验器材(主要是激光光源)本身的温度变化.在实验装置旁不能存在明显热源，笔记本电脑要尽量远离实验装置，并进行变换电脑方位试验，保证电脑散热不影响实验结果.每次进行实验前均预热，控制好实验时间，将温度变化引起的干扰减至最小。

5实验结果

(1)装置旋转角为90°，旋转次数n=4，实验所得光斑漂移轨迹如下图所示。(图中坐标单位mm)

(2)装置旋转角为45°，旋转次数n=9，实验所得光斑漂移轨迹如下图所示。

每旋转一次，光斑漂移轨迹对应一条边。

(3)装置旋转角为45°，旋转次数n=24，实验所得光斑漂移轨迹如下图所示。

整理实验数据得出旋转角与激光光斑漂移轨迹存在以下对应关系。

表1

Table1