摘要：引力波是愛因斯坦廣義相對(duì)論的重要預(yù)言,引力波探測(cè)是當(dāng)代物理學(xué)最重要的前沿領(lǐng)域之一。以引力波探測(cè)為基礎(chǔ)的引力波天文學(xué)是一門新興的交叉科學(xué),是對(duì)傳統(tǒng)電磁輻射天文學(xué)的巨大拓展與補(bǔ)充。作為一種大型的精密光學(xué)儀器并作為引力波天文學(xué)研究的關(guān)鍵設(shè)備，激光干涉儀引力波探測(cè)器已在世界各地蓬勃發(fā)展起來，開辟了引力波探測(cè)的新時(shí)代。給出了激光干涉儀引力波探側(cè)器的工作原理和基本光學(xué)結(jié)構(gòu)，討論了主要的性能參數(shù)，分析了光學(xué)鏡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及測(cè)量方法。

引言

引力波是愛因斯坦廣義相對(duì)論最重要的預(yù)言,引力波探測(cè)是當(dāng)代物理學(xué)重要的前沿領(lǐng)域之一。以引力波探測(cè)為基礎(chǔ)的引力波天文學(xué)是一門正在崛起的新興交叉科學(xué),由于引力輻射獨(dú)特的物理機(jī)制和特性,使得引力波天文學(xué)研究的范圍更廣泛﹑更全面,物理分析更精確﹑更深刻。它以全新的探測(cè)理念和探測(cè)方法揭示宇宙的奧秘,探尋未知的天體和物質(zhì)。它能提供其他天文觀測(cè)方法不可能獲得的信息,加深人們對(duì)宇宙中天體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),是繼以電磁輻射為探測(cè)手段的傳統(tǒng)天文學(xué)之后,人類觀測(cè)宇宙的一個(gè)新窗口,是對(duì)電磁輻射天文學(xué)巨大的拓展與補(bǔ)充。作為一種大型的精密光學(xué)儀器并作為引力波天文學(xué)研究的關(guān)鍵設(shè)備,激光干涉儀引力波探測(cè)器已在世界各地蓬勃發(fā)展起來,開辟了引力波探測(cè)的新時(shí)代,為引力波天文學(xué)研究提供了銳利的武器。

1.激光干涉儀引力波探測(cè)器的工作原理

用干涉儀進(jìn)行科學(xué)探測(cè)的基本原理是比較光在其相互垂直的兩臂中度越時(shí)所用的時(shí)間。當(dāng)引力波在垂直于干涉儀所在的平面入射時(shí),由于特殊的偏振特性,它會(huì)以四極矩的形式使空間畸變,也就是說,會(huì)以引力波的頻率,在一個(gè)方向上把空間拉伸,同時(shí)在與之垂直的方向上把空間壓縮,反之亦然。對(duì)于激光干涉儀來說,當(dāng)引力波通過時(shí),干涉儀相互垂直的兩臂所在的那部分空間自然也產(chǎn)生拉伸或壓縮效應(yīng)。也就是說,引力波會(huì)使干涉儀的一臂伸長(zhǎng)而同時(shí)又使另一臂縮短。比較光在相互垂直的兩臂中度越時(shí)所用的時(shí)間的變化,就能探測(cè)引力波產(chǎn)生的效應(yīng),從而知道引力波是否存在。激光干涉儀引力波探測(cè)器的工作原理[1]如圖 1所示。

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