<文献5>の日本語訳

投稿者: spacerunaway

エベンソンの光の速度の測定の論文<Speed of light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methans-Stabilized Laser>の日本語訳

自動翻訳なので、滅茶苦茶です。

<メタン安定化レーザの直接周波数からの光の速度と波長の測定>

3.39ミクロンでのメタン安定化レーザの周波数と波長は直接それぞれの一次標準に対して測定しました。赤外線周波数合成技術により、我々は、ν=88.376181627(50)THzを得ます。周波数制御干渉計では、我々はλ=3.392231376(12)μmのを見つけます。乗算は、との合意と100回以前に受け入れられた値よりも小さい不確かで、光の速度cが得られます。主な制限はメートルを定義するクリプトン6057-Åラインの非対称性です。

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光の速度は、自然界の基本(寸法設定)定数の最も興味深い、重要なものの一つです。それは当然、このような電磁放射を変調使用する地球物理学的距離測定、およびマイクロ波惑星レーダーやレーザー測距の月面のような天文学的測定のような範囲の実験、に入ります。基本的には、電磁波のための非常に高精度の測定遅延時間を次元光の伝搬速度を用いて距離に換算されます。最近の実験は、方向または周波数上の任意の可能な速度依存に非常に厳しい制限を設定しています。アプリケーションのもう一つの興味深いクラスは、あまり目立たないようにして伝搬波の速度を必要とします。原子質量スケールと粒子エネルギー間の相対的な関係がそうであるように、例えば、静電と電磁単位間の変換は、定数cを伴います。

高い再現性と安定したレーザーの完成により、その波長域の二重性が広く関心となります。私たちは、このような光ヘテロダイン分光法などの問題の特定の種類の周波数基準としてこれらのレーザーを考え始めます。同時に、我々は、高精度の長いパス干渉は、例えば、放射の波長の側面を使用します。

それは、この波長域の二重性は、強力な方法の基礎からの光の速度を測定することができ、レーザの初期の頃から明らかにされています。しかし、レーザの光周波数の測定方法。まだ容易に操作し、測定されたマイクロ波周波数を利用しながら、変調または差動方式の様々な発明に至った。この事実は、基本的には、短い光波長に関連した小さな干渉エラーを維持するために考案します。これらのマイクロ波周波数は、レーザ出力に変調または二つの別個のレーザ遷移間の差周波数として実現することがありました。実際、後者の考えに基づいて提案された主要なロングパス干渉実験は、この手紙にまとめ高精度ダイレクト周波数測定によって廃止されました。任意のレーザー遷移に一般的に適用可能な独創的な変調方式は、最近成功した光の速度のための改良された値を生産しています。この方法は間違いなく、さらに完成することができますが、その差動性質は、本、直接法で動作していないの制限につながります。

電磁波の周波数と波長の積は、その波の伝播速度です。これらの量の両方を正確に決意のために、ソースが安定しており、単色でなければならず、できるだけ短い波長であるべきです。より短い光波長における波長測定が増加精度。このような放射線の適切な供給源は、3.39μm(88テラヘルツ)でのメタン安定化He-Neレーザーです。直接周波数測定は、最近、この周波数に拡張し、続いて1010で6部の現在の精度で精密化しました。この波長は、長さ標準の有用性の限界にクリプトン86の長さの標準と比較されたレーザーを安定化(約109で3部)。測定周波数と波長の積は、光の速度cのための新たな、決定的な値が得られます。Cの以前に受け入れられた値は、同様に安定した電磁波発振器の周波数および波長を測定することにより決定しました。しかし、それは27 GHz(現在の測定の場合よりも周波数の1000倍以上低い)で発振しました。現在報告された測定で100倍の改善は、より短い波長の測定可能な増加精度から主に来ます。

適切な点接触ミキサーダイオードにより、安定化レーザおよびクライストロン周波数源のチェーンが上がりそこから29テラヘルツ(10.3ミクロン)でCO2レーザに上向きの国民局規格の周波数標準から混合直接高調波発生と周波数を許可されたとしています88テラヘルツ(3.39ミクロン)でレーザーをメタンが安定化。レーザの5種類と5クライストロンは、三段階の測定プロセスで使用しました。セシウムクロックを基準と補間カウンタ鎖の塩基のXバンド周波数をカウントしました。Xバンドクライストロンは、位相がフリーランニングHCNレーザにロックされていた74 GHzのクライストロンに位相ロックしました。回-12乗算は(28ミクロンで)フリーランニングH2Oレーザー周波数の29 GHz帯内にHCNレーザの高調波をもたらしており、このダイオードで生産メガヘルツのビート・ノートの数十は、スペクトラム・アナライザとカウンターで測定しました。H2Oレーザー三次高調波は、9.3ミクロンでCO2 R(10)レーザ上記の19 GHz帯の減少となりました。CO2レーザは周波数低圧CO2吸収セル中の飽和蛍光の中央チューニングディップ(ラムディップ)に安定化しました。上記のビートノートのすべては、R(10)ラインの周波数32.134266891(24)テラヘルツを得、実験のこの最初のステップで同時に測定しました。10.3ミクロンでのCO2のR(30)ラインにこのR(10)周波数から間隔がHCNレーザー第三高調波19.5 GHzのように測定しました。結果としてCO2のR(30)周波数は29.442483315(25)テラヘルツました。このレーザーの周波数の第三高調波は、He-Neレーザー(3.39ミクロン)の短い49 GHzのメタンで飽和吸収ピークに安定化に下がります。最終メタン安定化周波数[P(7)のF1 成分]が88.376181627(50)テラヘルツであることが見出されました。CO2の分子周波数の分数不確実性が原因でCO2吸収量の真のラインセンターからのより大きな可能なオフセットにメタンのそれよりもやや大きくなっています。これらのオフセットは、値または測定されたメタンの周波数の不確実性のいずれかに影響を及ぼさないであろう。(1標準偏差)誤差の推定値は、両方のランダムと可能な体系的な影響を慎重に分析から生じます。以前の赤外線周波数測定上の劇的な精度向上は、最も重要なのは、測定された赤外線の分子の飽和吸収安定化の使用をより良くマイクロ波レーザ周波数制御及び測定電子機器、改良された混合器の信号対雑音比の使用から生じる、および周波数。

協調努力では、メタンの3.39μmの線の波長は、長さのKr86の6057-Å一次標準を基準にして測定されています。約2×10-5のオーダーのポインティング精度で周波数制御ファブリペロー干渉計を使用して、我々はKrを標準ラインの非対称性に起因する効果を含む実験に固有の系統的なオフセットのための詳細な検索を行いました。種々の実験の効果に起因するオフセット(等ビームずれ、ミラーの曲率及び位相シフト、出口開口部の上に位相シフト、回折、など)は慎重に計測した後、109で約2部の不確実性とデータから削除されました。単一波長測定のためのこの再現性は、周波数制御干渉計を使用して、使用可能な高精度を示しています。

6057オングストロームでKr86遷移が長さの一次標準として採用された後残念ながら、それは、この行が干渉次数との効果的な波長の小さなずれが生じ、わずかに非対称であることが発見されました。例えば、我々の実験で明らか測定波長は、他の作業との基本合意に、ミラー間隔時の±1.1×10-8の端数系統的な依存性を示しました。ローリーとハモン、クリプトン非対称の二成分モデルを続いて、我々のデータを分析しました。このモデルは、109で6.4から2.7の20波長測定の標準偏差が減少し、109で4.1部によりフリンジ最大強度の点を移しました。偏差はいくらか改善されたと我々はまた、クリプトン標準ランプの毛管ボア全体のドップラーシフトの径方向依存性を仮定したときに平均波長109で1.2部によって赤方偏移します。

Krの基準線の(小さな)内因非対称を考慮すると、ラインプロファイルにその定義された波長(6057.802105 A)が適用される時点を指定する必要があります。現時点ではこの選択のための普遍的な規則はありません。定義された値は、Krのラインの最大強度点に適用されているこのようにすれば、我々はλ=33922.31404Å見つけます。定義された値は、Krの線、λ=33922.31376Åの重心に適用した場合。クリプトン非対称モデルの不確実性と一緒にランダムと知られている体系的効果の詳細な検討は、これらの結果の両方のためのΔλ=±1.2×10-4Å、または、Δλ/λ=±3.5×10-9の推定68%の信頼区間につながります。

メタン波長もジャコモによって測定されました。彼は彼の基準点規則を明記していませんが、彼の引用された結果(33922.31376Å)が定義されたKrの波長は重力のライン中心に適用されている我々の場合のために私たちのものと同じです。

クリプトンの長さの定義のための基準点のこの問題について国際的な合意が存在しない場合には、我々は、定義された波長はクリプトンラインの曲解の中心に適用されるべきであることを、我々は、任意の規則を採用場合、それは私たちの数値結果のプレゼンテーションを簡素化感じます。この選択により、メタン安定化He-Neレーザーの波長と周波数の値は、

λ=3.392231376(12)ミクロン(Δλ/λ=±3.5×10-9

そして

ν=88.376181627(50)テラヘルツ(Δν/ν=±6×10-10)。

そのため、

C=299792456.2(1.1)メートル/秒(量Δc/c=±3.5×10-9)。

引用された不確実性は1標準偏差(68%の信頼)の推定値であり、両方のランダムと残留系統的な不確実性が含まれます。この結果は、c=299792500(100)メートル/秒の以前に受け入れられた値と一致すると、約100倍より正確です。上記のように、光の速度の最新の差動測定をベイ、ルター、ホワイトによって行われています。その値は、現在決定された値と一致している299792462(18)メートル/秒、です。Krのラインの最大強度点が選択された場合、メタンの波長、従って、cの値は、109[cmaxI=299792458.7(1.1)メートル/秒]で8.3部によって増加します。

光の速度±3.5×10-9のための私達の価値の端数の不確実性は、本質的に運用国際メートルを定義するインコヒーレントクリプトン放射線の干渉測定から生じます。このような制限は、近年の光物理学の著しい成長の指標であります:現在クリプトンベースの長さの定義は1960年に採択されました!

このような状況の一つのビューは、レーザー(と細心の注意)で、それらが作動メートルで表すことができるよりも、より正確に光路長を測定することが可能であるということです。このように、1は簡単に長さの新しい基本的な標準として適当な安定化レーザーを選択することを考慮するように導かれます。どちらも3.39ミクロン(88テラヘルツ)でのメタン安定化He-Neレーザーと0.633ミクロンでI2安定化He-Neレーザーは、長さの基本的な標準に適した候補であると思われます。彼らはまた、近赤外および可視領域では周波数のような二次基準を提供することができます。メタン安定化He-Neレーザー周波数は、既に1010が6部に知られており、さらに、測定は、次の1〜2年1011で、いくつかの部品の精度を上げることが期待されます。長さの標準を再定義した場合は、この精度で光の速度の新しい値は、このように達成可能であるべきです。

代わりに、1は真空中で1秒に距離光の進行の指定された割合としてメートルを定義することを検討することができます(つまり、1は光の速度を定義することができます)。この定義によれば、安定化レーザーの波長は、それらの周波数を測定することができると同じ精度で知られています。安定化レーザは、このように周波数と長さの両方の正確な二次標準を提供するであろう。光の速度のために採用した公称値が高精度天文測定のためにすでに使用中であることに留意すべきです。

独立したそのうちの定義の種類は、レーザー光周波数再現性を制限する要因の理解に向けた実験を洗練されるように、我々は、マイクロ波の光学ギャップを埋める簡素化周波数合成鎖上の研究は非常に興味深いものになると信じて選択されています。どんなにそのような研究が判明するかもしれどのように、中間で行われた超精密な物理的な測定は、3.39μmのメタン装置のような適切な安定化レーザーで波長または周波数比較を通じて保存することができることは明らかではありません。

著者らは、特に彼の激励と熱意、のためにこの測定の多くの側面を議論するために、レーザー光速の実験で彼の長期的な利益のためにP. L.ベンダーに感謝したいと思います。また、その作品はジョセフソン接合を有する近赤外周波数測定を実現しようとしている中で私たちに平行な努力だったものに感謝の意を表明します。その努力でD. G.マクドナルドのリーダーシップは非常に貴重となっています。ジョセフソン接合の試みのためのXバンド源のスペクトル純度を向上させる上でA. S.リズリーの仕事は私達にとって非常に有用でした。私たちは彼の助言と彼の優れた電子サポートのためのJ. D. Cuppに感謝しています。私たちは、ジョセフソン接合を用いた実験は、レーザー周波数が継続している測定するために、そして今後も近赤外周波数合成のためのより良い方法につながる可能性があることここで注意します。この作品とこの努力の彼の継続的な関心と支援の初期段階におけるH. S.ボインとのコラボレーションが高く評価されています。また、我々は2で有益な議論のための国際度量衡局のP.ジャコモに特別な感謝を拡張したり、私たち(R.L.B.とJ.L.H.)と波長決意についての彼の非常に有用な批評とコメント。

 

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