17. Лазерные гироскопы на основе эффекта Доплера

Гироскоп - это быстроващающееся симетричное твёрдое тело, ось вращения которого может изменять направление в пространстве.

Свойства гироскопа проявляются при выполнении следующих условий:

1.

2. угловая скорость вращения гироскопа должна быть очень велика по сравнению с угловой скоростью которой будет иметь сама ось при изменении своего направления

Квантовый лазерный гироскоп - представляет собой прибор для обнаружения вращения тела и определения его угловой скорости, основанный на свойствах электронов, атомных ядер и фотонов, поведение которых описывается законами квантовой механики.

Принцип работы

В основе лежит кольцевой лазер генерирующий две бегущие навстречу световых волны. Они распостраняются по общему световому каналу, в виде узких монохраматичных световых пучков.

По сравнению с механическими гироскопами, квантовые обладают следующими преимуществами:

- безинерционность

-стабильность

- возможность работать при низких температурах

В основе квантовых лазерных гироскопов лежит явление эффекта Доплера.

Оптический эффект Допплера

При движении источника и приемника электромагнитных волн относительно друг друга также наблюдается эффект Допплера, т.е. изменение частоты волны, регистрируемой приемником. В отличие от эффекта Допплера в акустике, закономерности этого явления для электромагнитных волн можно установить только на основе специальной теории относительности.

Соотношение, описывающее эффект Допплера для электромагнитных волн в вакууме, с учетом преобразований Лоренца, имеет вид:

.

(1)

При небольших скоростях движения источника волн относительно приемника, релятивистская формула эффекта Допплера (1) совпадает с классической формулой (2).

(2)

Если источник движется относительно приемника вдоль соединяющей их прямой, то наблюдается продольный эффект Допплера.

В случае сближения источника и приемника ( )

,

(3)

а в случае их взаимного удаления ( )