Gravimeter und Gradiometer: ein Überblick über Theorien und Beobachtungstechniken der Gravitation und Schwere
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Bonn
Geodätische Inst. der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Univ.
2000
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88 |
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| adam_text | Titel: Gravimeter und Gradiometer
Autor: Heitz, Siegfried
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung 1
2 Gravitation und Schwere 4
2.1 Vorbemerkungen....................................... 4
2.2 Newtonsche Mechanik.................................... 5
2.2.1 Kinematik....................................... 5
2.2.2 Dynamik....................................... 7
2.3 Einsteinsche Kinematik ................................... 16
2.3.1 Vierdimensionale Raumzeiten............................ 16
2.3.2 Vierbein-Transport ................................. 21
2.3.3 Post-Newtonsche Erd- und Dynamometer-Raumzeiten............. 26
2.3.4 Dynamik der Gravimeter und Gradiometer.................... 29
2.3.5 Uhrentransport.................................... 32
3 Schweresensoren 35
3.1 Zielgrößen der Schwerebestimmung............................. 35
3.2 Schweresensoren mit makroskopischen Testkörpern.................... 36
3.2.1 Allgemeine Grundlagen............................... 36
3.2.1.1 Beobachtungsgleichungen......................... 36
3.2.1.2 Dynamometer in erdfesten Stationen................... 39
3.2.1.3 Dynamometer in Erd-, Luft und Raumfahrzeugen........... 45
3.2.2 Bewegungssensoren.................................. 48
3.2.2.1 Vorbemerkungen.............................. 48
3.2.2.2 Optische und photoelektrische Sensoren................. 49
3.2.2.3 Elektrische Sensoren............................ 54
3.2.3 Kraftgeber ...................................... 57
3.2.3.1 Vorbemerkungen.............................. 57
3.2.3.2 Mechanische Kraftgeber.......................... 58
3.2.3.3 Elektrostatische Kraftgeber........................ 61
3.2.3.4 Elektromagnetische Kraftgeber...................... 62
3.3 Schweresensoren mit mikroskopischen Testkörpern.................... 70
3.3.1 Allgemeine Grundlagen............................... 70
3.3.2 Atom-Freifall-Gravimeter.............................. 70
3.3.2.1 Elektrodynamische Grundlagen...................... 70
3.3.2.2 Rabi-Formeln für Zwei-Niveau-Atome................. 72
3.3.2.3 Atom-Interferometrie mit Laserimpulsen................ 75
3.3.3 Neutronen-Dynamometer.............................. 77
3.3.3.1 Quantenmechanische Grundlagen .................... 77
3.3.3.2 Experimentelle Grundlagen........................ 81
4 Literaturverzeichnis 84
4.1 Mathematik.......................................... 84
4.2 Physik............................................. 84
4.3 Geodäsie, Gravimetrie, Akzelerometrie........................... 86
Sachregister 89
III
Abbildungsverzeichnis
2.1 Transport eines lokalen Koordinatensystems S ...................... 23
2.2 Fennische Koordinaten.................................... 28
3.1 Schweresensoren mit makroskopischen Testkörpern.................... 37
3.2 Pendel.............................................. 40
3.3 Hebelfederwaage....................................... 43
3.4 Drehwaage .......................................... 45
3.5 Einachsiger rotatorischer Beschleunigungsmesser..................... 47
3.6 Hebelfederwaage mit photoelektrischem Abgriff...................... 49
3.7 Strom-Spannungs-Gesetz (Kennlinie) eines p-n-Halbleiters............... 50
3.8 Siliziumdiode als Photoelement............................... 51
3.9 Siliziumdiode als Photowiderstand............................. 51
3.10 Freifall-Gravimeter mit In-Line-Interferometer...................... 53
3.11 Plattenkondensator mit konstantem Dielektrikum..................... 55
3.12 Differential-Kondensatoren mit Wechselstrombrücken .................. 56
3.13 Plattenkondensator mit verschiebbarem Dielektrikum .................. 56
3.14 Einfache Federwaage und Hebelfederwaage mit mechanischen Kraftgebern....... 59
3.15 Beschleunigungsmesser mit elektrostatischem Kraftgeber................. 61
3.16 Elektromagnetische Kraftgeber............................... 62
3.17 Magnetfeld im Supraleiter.................................. 65
3.18 Sensorsystem eines supraleitenden Gravimeters...................... 68
3.19 Zwei-Photon Raman Übergänge .............................. 76
3.20 Idealisierter Strahlenverlauf im Neutronen-Dynamometer................ 78
3.21 Braggsche Reflexion ..................................... 81
3.22 Neutronen-Dynamometer.................................. 82
IV
|
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