两面镜子一束光，微型LIGO家中装 | 正经玩

正经玩每周六上午会推送一个好玩的科学实验，可以由家长大朋友带着小朋友在家里动手操作。希望正经玩陪您度过每一个温馨的亲子周末，让小朋友的童年充满知识、爱和陪伴。

引子与先睹为快

10月3日，瑞典斯德哥尔摩

为表彰他们对LIGO探测装置的决定性贡献

以及探测到引力波的存在

 雷纳·韦斯，巴里·巴里什和基普·索恩三位教授

荣获2017年度诺贝尔物理学奖

还是10月3日，北京王府井

你们可能永远无法理解一个物理狗

即使走在熙攘人群中也迫切期望诺奖的心情

小编的基友守着屏幕，第一时间发来这张图

嗯，引力波，实至名归。

但是，小编还有一个愿望

把引力波探测的原理告诉大家

在亲自动手中一起体会诺奖的乐趣

有人说，这么高端的名词离我们太远了

真的是这样吗？

实验器材与实验过程

激光笔，玻璃片，支架，白色屏幕（纸或泡沫塑料）
钳子（或其他用来固定玻璃片的工具），两面镜子（未体现）。

首先，将两面镜子垂直摆放

把玻璃片用钳子固定，高度确保合适

尽量分别于两面镜子呈45度夹角

用支架撑起白色屏幕，放在某一面镜子的对面

光源放置在另一面镜子的对面

示意图如下图所示：

小编做出的模型如下图：

（好像比想象中简陋了许多）

首先，打开激光笔并保持不动

调整玻璃片位置保证在屏幕上形成两个光斑

现在，我们研究两个光斑的来源

将正前方的镜子挡住，发现下方光斑消失

将右方的镜子挡住，发现上方光斑消失

说明上方光斑来源于

激光被玻璃片反射后经右侧镜子反射后

经玻璃片透射而来

而下方光斑来源于

激光从玻璃片透射后经前侧镜子反射

后经玻璃片反射而来

嗯，相信大家已经很清楚为什么有两个相点了

下面要通过钳子调整玻璃片的角度和位置

实现对光路的不断微调

通过屏幕上光斑的位置，不断调节

（这里悄悄告诉大家一点：光路很容易受影响

科研实验中调好光路同样十分困难）

直到两个光斑完全重合在一起

理想情况下，两束激光会互相干涉

形成明暗相间的条纹

示意图如下所示：

至于为什么放一张示意图呢？

因为这个实验要求极高

只有光斑严格重合时才可以观测到干涉现象

限于光源和实验条件，小编也没有看到条纹啊

当然，各位大小朋友自己动手的时候

只要把光路搭好、调整光斑重合就算过关了

原理解说

其实这个装置，就是一台

自制的迈克尔孙干涉仪

当年迈克尔孙和莫雷用这个原理

成功证明了以太并不存在

理想状态下系统的光路图如下图所示

实验中的玻璃片，起到分光镜作用

当激光通过分光镜时，一部分继续前进至平面镜A

另一部分被分光镜反射后朝平面镜B运动

两束光被镜A和镜B完全反射

之后这两束光会分别有一部分向屏幕运动

形成屏幕上的两个光斑

然而两束光走过路程不同，当它们在屏幕相遇时

由于光具有波动性

两束光的路程差为波长的整数倍时

会互相加强而变亮

两束光的路程差为波长的半整数倍时

会互相抵消而变暗

发生干涉，在屏幕上看到明暗相间的条纹

等等，这和引力波有什么关系？？？

由于迈克尔孙干涉仪的条纹仅和光程差有关

因此，它可以测出几百纳米距离的变化

我们自己搭的小装置，分光镜与平面镜距离很近

如果把这个距离拓展到3~4km

就会更加灵敏，测出更小距离变化

根据爱因斯坦的广义相对论

遥远的大质量星体旋转时会释放引力波

作为空间与世界的周期性压缩在宇宙传播

当引力波到达地球时

将会引起两面反射镜与分光镜距离的变化

造成干涉条纹的移动

这就是LIGO（光干涉引力波观测台）巨型装置

两面镜子一个分光镜一束光

即是其最基本的原理

今年的诺奖，多半要归功于它

上期回顾

NO.75水中的蜡烛

01-陈痕的实验分享如下：

02-夏目漱石的实验分享如下：

03-长颈鹿的实验分享如下：

   

04-王昀阳的实验分享如下：

05-廖鑫的实验分享如下：

投票时间于10月10日00:00（即星期二12点整）截止

               分享赢得纪念品          

我们每期都会为实验投票最高的同学

送去一份礼物（扑克或者所标杯）。

48小时没有和我们互动的用户，我们无法给您发送消息。为了防止联系不到获奖用户的现象发生，请投票最高获奖后及时联系我们。

最后，给你们推荐一套读本吧

科学普及出版社出版的《越做越好玩的科学》

小编一直相信，科学不止远方的浩瀚

还有眼前的神奇与惊叹

相信这套书中的丰富多彩小实验

会令你燃起对物理的兴趣~

往期回顾

◆

◆

---

近期热门文章Top10

↓ 点击标题即可查看 ↓

1. 听说香蕉和枣一起吃会看到人生的走马灯？实验揭秘最最最恶心的吃法配方

2. 看 10 米女子跳台能乐一天：或许这就是物理大佬吧

3. 看了这个就不会得罪女友了

4. 我知道原子很小很小，但是，它究竟小到什么程度呢？

5. 为什么飞机不会被闪电击落？| No.73

6. 一个病毒的自我修养：为了生存，我也是蛮拼的

7. 放慢看，自然有多神奇

8. 美国陆军发布20项重大科技趋势，将在未来30年改变世界！

9. “物理的尽头是数学，数学的尽头是哲学，哲学的尽头是神学”对吗？

10. 物理不是你成为单身狗的借口，量子力学大牛狄拉克帮你重拾信心……

点此查看以往全部热门文章

---