¿Qué causa el efecto Sagnac?

El efecto Sagnac es causado por la fuerza de contacto de la superficie en los espejos en la cavidad que están unidas a la superficie. El componente centrípeto de la fuerza de contacto en los espejos provoca el efecto Sagnac.

Creo que es un error explicar el efecto Sagnac únicamente en términos cinemáticos, como si no hubiera fuerza mecánica ni par mecánico en la cavidad. No habría efecto Sagnac si la cavidad Sagnac estuviera en caída libre.

El efecto Sagnac es un efecto dinámico. Por lo tanto, tanto la cinemática como la cinética de la relatividad especial son realmente necesarias para una explicación completa.

Tenga en cuenta que parte de la fuerza de contacto en cada espejo hace que los espejos permanezcan en una posición fija entre sí. Los espejos no están en un marco inercial. Entonces, en relación con un marco inercial, los espejos giran y rodean el centro de la cavidad Sagnac. Las explicaciones que son únicamente cinemáticas tienen en cuenta esta rotación, pero no explican de dónde proviene esa rotación.

Un observador que viaja junto con cualquier espejo en la cavidad de Sagnac verá que el espejo gira debido a la fuerza de contacto en la cavidad de Sagnac. Esto provoca un ‘cambio Doppler’ en la luz que rebota en el espejo, cambiando la presión de radiación de la luz. Por lo tanto, el cambio Doppler utilizado en los cálculos es causado por la fuerza de contacto en el espejo. Por lo tanto, el observador que viaja con el espejo no puede considerarse parte de un marco inercial.

Cada vez que alguien me pregunta una causa en la relatividad, trato automáticamente de analizar las fuerzas mecánicas implícitas en la pregunta.

Lo mismo ocurre con el “por qué” de la relatividad. El “cómo” es la cinemática de la relatividad, pero el “por qué” es siempre la dinámica de la relatividad.

El interferómetro Sagnac mide la diferencia de trayectoria entre dos haces de luz que comienzan en un divisor de haz y hacen trayectorias poligonales alrededor de un curso delineado por un conjunto de espejos antes de reunirse y recombinarse. Si toda la configuración gira, el haz que circula con la rotación tarda más que el contador que circula porque el divisor del haz se ha movido entre la división y la recombinación.

La clave para darse cuenta es que este es un efecto realmente grosero y casi completamente no relativista. Es proporcional al área del bucle y a la velocidad angular, lo que significa que es aproximadamente proporcional a v / c de los espejos para pequeños v. Por el contrario, el efecto no relativista que estaba buscando el experimento de Michelson-Morley era enormemente menor, siendo proporcional a v ^ 2 / c ^ 2 (de nuevo, para v pequeña). Por lo tanto, se deshizo por un nuevo efecto relativista igualmente sutil (contracción de la longitud). La relatividad no tiene nada para cancelar el efecto Sagnac, mucho más grande, incluso si quisiera. Y, por supuesto, no quiere porque es perfectamente obvio que no hay un principio de relatividad para la rotación y Einstein no fue lo suficientemente estúpido como para proponer uno.

Aquí hay una explicación bastante agradable del efecto Sagnac: una descripción simple

En última instancia, es el resultado de un movimiento relativo, ya sea galileo o relativista. Es un resultado sutil pero no muy importante, en el que mucha gente se obsesiona. Creo que el sitio web hace un buen trabajo al desmitificarlo.