Тогда нормальной компоненте волнового вектора преломленного
луча соответствует выражение
k
2
n
1
,
2
=
ω
0
c
β
2
n
(
n
2
2
−
1)
+
n
2
(1
−
β
2
2
n
)
1
−
n
2
2
β
2
2
n
.
(3)
Знак в уравнении (3) зависит от направления движения среды.
Разность хода лучей будет зависеть от времени распространения
света в двух плечах интерферометра с противоположными направле-
ниями движения среды:
Δ
0
=
lc
λω
0
(
k
2
n,
2
−
k
2
n,
1
)
=
2
l
λ
β
2
n
(
n
2
2
−
1)
1
−
n
2
2
β
2
2
n
.
(4)
Оценка (4) соответствует классическому продольному эффекту
увлечения света в движущейся среде, впервые исследованному в экс-
перименте Физо, в котором свет распространялся в движущейся воде.
Отличие состоит в том, что в опыте Физо [4] использована двухпро-
ходная схема, поэтому расчетная величина смещения полос
Δ = 2Δ
0
.
Для параметров интерферометра Физо (длина трубок с водой
l
= 1
,
4875
м, скорость воды
V
2
n
= 7
,
059
м/с, показатель преломления
воды
n
2
≈
1
,
33
для солнечного света с
λ
= 0
,
526
мкм) получаем сдвиг
интерференционных полос
Δ = 0
,
205
.
В опыте Физо наблюдалось
смещение
Δ
э
= 0
,
23
.
Это объясняется тем, что скорость воды в центре
трубки была выше, чем использованное в расчетах среднее значение
по сечению
V
2
n
.
Квадратичный член
n
2
2
β
2
2
n
≈
10
−
15
в (4) очень мал и
не оказывает влияния на результаты.
Безусловно, в рассмотренном случае величина смещения плоского
волнового фронта сравнительно мала. К тому же показатель преломле-
ния атмосферы значительно меньше, что будет приводить к уменьше-
нию влияния эффекта увлечения движущейся средой вдоль траектории
распространения волнового вектора. Однако существенным является
значительное увеличение длины трассы следования светового луча.
Для атмосферы на рис. 3 представлена зависимость разности опти-
ческого хода двух лучей
Δ
0
(
β
n
,
n
2
)
,
один из которых распространялся
во вращающейся атмосфере, а другой — в неподвижной. Для земной
атмосферы использованы стандартные параметры: область прозрач-
ности
λ
= 800
нм, длина трассы луча в атмосфере
l
= 20
км. Из
расчетов следует, что при показателе преломления
n
2
= 1
,
000315
и
скорости движения атмосферы
V
= 10
м/с (
β
= 3
∙
10
−
7
)
смещение
интерференционных полос равно
Δ
0
= 10
,
5
(
полосы). Очевидно, что
для когерентной передачи данных такое значение является существен-
ным.
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012
155