什么是萨格纳克效应（Sagnac Effect）？
发布时间：2023-02-15 08:00:00 阅读数： 5805
萨格纳克效应是一种相移现象，当两束光在同一封闭路线上以相反的方向绕过一个旋转的物体时可以看到。这一现象是由法国物理学家乔治-萨尼亚克在1913年发现的。他建造了一个干涉仪，其中两束光遵循相同的光路，但以相反的方向移动。这是物理学领域的一个重要概念，因为它是现代导航技术发展的一个关键组成部分。
萨格纳克效应的工作原理
萨格纳克效应，也被称为萨格纳克干涉，是在一个叫做环形干涉仪或萨格纳克干涉仪的设置中遇到的，它是由旋转带来的。这种现象发生在一束光被分割，并使两束光以相反的方向围绕一个封闭的路径行进。当这两束光被重新组合时，它们将相互干扰，导致干扰模式的转变。
萨尼亚克效应是基于光的相对速度的概念。当光在一个闭合的环路中以相反的方向行进时，由于干涉仪的旋转运动，每条路径所需的时间略有不同，因为对环路上的观察者来说，朝一个方向行进的光会显得更快，而朝相反方向行进的光则会显得更慢。光波相对速度的这种差异导致了两束光之间的相移，这可以作为光的干涉模式的一个转变来测量。然后，旅行时间的差异可以用来测量观察者的旋转。萨格涅克效应与光传播的介质的折射率无关。
萨格纳克干涉仪
图1：萨格纳克干涉仪的示意图
干涉测量装置有一个分光器（半银镜），三个角镜，一个光源和一个条纹检测器。 来自光源的光被分束器分成两束。然后这些反传播的波在干涉仪中循环，并在分光镜上发生干涉，而干涉条纹则由检测器观察。环形镜的小角度错位将改变条纹图案，导致平行条纹图案。这使得该干涉仪的输出流苏图案对两个反传播光束之间的任何相位变化都很敏感。图1显示了萨格纳克干涉仪的原理图。
在现代版本的萨格纳克干涉仪中，通常使用玻璃纤维来引导光的圆周。
当整个干涉仪，包括光源和条纹检测器，以Ω弧/秒的角速度旋转时，可以观察到相对于静止干涉仪的条纹位置的条纹移动Δφ，其公式为
其中A为光路所包围的面积，λ0为真空波长，自由空间的速度为c。
萨格纳克效应的应用
萨格纳克效应已被用于各种科学应用中，从测量地球的旋转到确定光速。它通常用于现代导航系统，包括全球定位系统和惯性导航系统，如飞机和航天器中的系统，以测量旋转运动。它还被用于干涉仪的设计，这些仪器依赖于对光的精确测量，以及用于测量角速度的光纤陀螺仪。它还可用于生产极其精确的时钟。在萨格纳克和马赫-泽恩德干涉仪中都可以观察到萨格纳克效应。
