大学物理实验报告测量光速
光速测量试验
光速测量实验【实验目的】（1）掌握一种光速测量方法。
（2）掌握光调制的一般原理和基本技术。
【实验原理】1. 利用波长和频率测速度按照物理学定义，波长λ 是一个周期内波传播的距离。
波的频率f 是1 s 内发生了多少次周期振动，用波长乘以频率得1 s 内波传播的距离，即波速c ＝λ〃f （5.4.1）利用这种方法，很容易测得声波的传播速度。
但直接用来测量光波的传播速度，还存在很多技术上的困难，主要是光的频率高达1014 Hz ，目前的光电接收器中无法响应频率如此高的光强变化，迄今仅能响应频率在108 Hz 左右的光强变化并产生相应的光电流。
2. 利用调制波波长和频率测速度如果直接测量河中水流的速度有困难，可以采用一种方法，即周期性地向河中投放小木块（f ），再设法测量出相邻两小木块间的距离（λ），依据公式（5.4.1）计算出木块的速度，而木块的移动速度就是水流流动的速度。
同上面类似，所谓“调制”就是在光波上做一些特殊标记。
我们使调制波传播的速度等于光波传播的速度，调制波的频率可以比光波的频率低很多，调制波的频率就可以用频率计精确地测定，所以测量光速就转化为如何测量调制波的波长，然后利用公式（5.4.1）即可得调制波传播的速度即光传播的速度。
3. 位相法测定调制波的波长波长为0.65 μm 的载波，其强度受频率为f 的正弦型调制波的调制，表达式为01cos 2πx I I m f t c ⎡⎤⎛⎫=+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦式中 m —— 调制度；cos2πf (t －x /c ) —— 光在测线上传播的过程中其强度的变化。
例如，一个频率为f 的正弦波以光速c 沿x 方向传播，我们称这个波为调制波。
调制波在传播过程中其位相是以2π为周期变化的。
设测线上两点A 和B 的位置坐标分别为x 1和x 2，当这两点之间的距离为调制波波长λ 的整数倍时，该两点间的位相差为12212π()2πx x n ϕϕλ-=-=式中 n —— 整数。
光拍频波和光速测量
一、实验目的1．理解光拍频概念及其获得。
2．掌握光拍法测量光速的技术。
二、实验原理光拍频法测量光速是利用光拍的空间分布,测出同一时刻相邻同相位点的光程差和光拍频率,从而间接测出光速。
1、光拍的产生和接受根据振动迭加原理，两列速度相同,振面和传播方向相同,频差又较小的简谐波迭加形成拍。
假设有两列振幅相同(只是为了简化讨论)、角频率分别为ω1和ω2的简谐拨沿x 方向传播。
10111cos()E E t k x ωϕ=-+20222cos()E E t k x ωϕ=-+k 1=2π/λ1，k 2=2π/λ2称为波数，ϕ1和ϕ2称为初位相，这两列简谐波迭加后得：121212121202cos cos 2222x x E E E E t t c c ωωϕϕωωϕϕ--++⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+=-+-+⎪⎪⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦ （1）E 是以角频率为122ωω+，振幅为12122cos 022x E t c ωωϕϕ--⎡⎤⎛⎫-+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦的前进波。
注意到其振幅是以角频率122ωωω-∆=随时间作周期性的缓慢变化。
所以称E 为拍频波，其中122Fωωωπ-∆==∆,F ∆称为拍频。
s λ∆是拍的波长。
2、相拍二光束的获得假设超声波()(),cos 0u y t u t k y s s ω=-沿y 方向以行波传播,它引起介质在y 方向的应变为：()()00sin sin s s s s s u S u k t k y s t k y yωω∂==-=-∂ （2）若介质y 方向的宽度b 恰好是超声波半波长的整数倍,且在声源相对的端面敷上反射材料,使超声波反射,在介质中形成驻波声场,(),2cos cos 0u y t u t k y s s ω=g ，它使介质在y 方向的应变为：002cos sin 2cos sin s s s s s u S u k t k y s t k yyωω∂=-==∂ （3）即用同样的超声波源激励,驻波引起的应变量幅值是行波的两倍,这样光通过介质产生衍射的强度比行波法强的多,所以本实验采用驻波法。
光速测量实验报告（实验总结）参考
光速测量实验报告（实验总结）参考光速测量实验报告参考一、光及光速测量的发展史（一）古代中国对于光的认识“景，光之人煦若射。
下者之人也高，高者之人也下。
足敝下光，故景障内也。
”——《墨经》(光的直线传播)“阳艘向日照之.则光聚向内，离镜一二寸，光聚为一点，大如麻寂，着物则火发;阳健面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。
” ——《梦溪笔谈》(小孔成像)（二）西方人对于光的认识崐神说，要有光，就有了光。
——《圣经》光是由发光体向四面八方射出的一种东西，这种东西碰到障碍物上就立刻被弹开。
如果它偶然进入人的眼睛，就叫人感觉到看见使它最后被弹开的那个东西。
——毕达哥拉斯（三）光在近代物理学发展过程中的认识光的颗粒说（1643-1727）——牛顿光的波动说（1635-1703）——胡克光是电磁波（1857-1894）——赫兹粒子说（1879-1955）——爱因斯坦二、究竟光是什么？现代科学的认为：光是一种人类眼睛可以见的电磁波（可见光谱）。
在科学上的定义，光有时候是指所有的电磁波谱。
光是由一种称为光子的基本粒子组成。
具有粒子性与波动性，或称为波粒二象性。
光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。
三、光速测量的方法（一）伽利略首先提出了光速的测量，但失败了。
（1607）（二）天文测定光速1.罗默的卫星蚀法（1676）2.布莱德雷的光行差法（1728）点评：由于当时天文仪器并无现在先进，且凭肉眼观察误差较大，所以测得的值都不精确（三）大地测定光速（以光行过的路程和时间得出速度c=s/t）1.斐索旋转齿轮法（ 1849）2.惠更斯旋转镜法（ 1834）3.迈克尔逊旋转棱镜法（ 1926）点评：想要得到越精确的值，就要尽量增大s和t，故实际操作繁琐和精确度不大是必然的。
（四）实验室测光速法（c= λ?）1.埃森微波谐振腔法（1950）2.激光法测光速点评：是目前最普遍也是最准确测量光速的方法，也是本实验的思想方法拍光法测光速【学习目标】1.进一步理解光拍频的概念、掌握光拍频法测量光速的技术，了解声光调制器的应用;2.体会到光速也是一个有限值，并了解光年是一个空间量;3.进一步学习光路的调整和熟练示波器的使用。
光速的测量与衍射实验
实验一：光速的测量一、实验目的：通过接收屏接收反射光时间的不同，进行粗略的光速测量二、实验器材：一辆有反射镜的小车（可移动），一辆有激光发射器和接收器的小车。
三、实验步骤：实验开始前将两小车靠紧，调整激光器和反射屏，使反射光能够进入接收器内并显示图像。
进行实验时固定有接收器的小车，另一小车则垂直后退（为方便计数，一次后退距离为两格地砖，约 1.2m），每后退一次调整反射镜，使激光反射入接受屏，记录图像的变化。
退后7次后返回，记录图像的变化。
调整电子示波器至工作状态，然后从激光发射器发射一束光，经可移动的小车上的反射屏反射后接收这束光。
推动小车等间距的改变光传播的距离，记录下电子示波器上波谷的位置，线性拟合得到的数据，从而得到光速的测量值。
四、实验感想：理论上，光在真空传播的速度中为299792458 m/s。
实验中，我们所测得的光速为0.303 m/s，与实际结果吻合。
这次实验提高了我们的实验能力及动手能力。
在实验过程中，我们要积极解决遇到的问题。
在改变小车的位置时，一人调整反射屏的位置，另一人观察光束的位置，使激光准确的照射到接收孔中，这既考验了我们的耐性，也提高了团队合作的能力。
同时一方面在记录电子示波器上波谷的位置时，因为其位置较难确定，读数时会造成一定的误差，另一方面由于仪器本身的误差，是导致实验结果有误差的原因。
实验二：衍射实验一、实验目的：观察衍射图像并进行分析二、实验原理：光在传播过程中遇到障碍物时会绕过障碍物进行传播的现象叫做衍射，实验中通过改变狭缝的形状和大小，观察衍射图像的变化，并通过传感器将图像显示在电脑上。
三、实验仪器：光源，轨道，接收屏，衍射圆片，光传感器，位置（角度）传感器三、实验感想：用一束激光照在不同宽度的水平单狭缝上，之后放置接收屏，由于光的衍射现象，在屏上会出现光斑，改变缝宽的同时，屏上的光斑也会随之改变。
当缝较窄时，屏上的光斑呈现一系列明暗相间的图样，中央亮斑强度最大，两侧依次减弱。
光速测量实验报告(实验总结)参考
光速测量实验报告参考一、光及光速测量的发展史（一）古代中国对于光的认识“景，光之人煦若射。
下者之人也高，高者之人也下。
足敝下光，故景障内也。
”——《墨经》(光的直线传播)“阳艘向日照之.则光聚向内，离镜一二寸，光聚为一点，大如麻寂，着物则火发;阳健面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。
” ——《梦溪笔谈》(小孔成像)（二）西方人对于光的认识崐神说，要有光，就有了光。
——《圣经》光是由发光体向四面八方射出的一种东西，这种东西碰到障碍物上就立刻被弹开。
如果它偶然进入人的眼睛，就叫人感觉到看见使它最后被弹开的那个东西。
——毕达哥拉斯（三）光在近代物理学发展过程中的认识光的颗粒说（1643-1727）——牛顿光的波动说（1635-1703）——胡克光是电磁波（1857-1894）——赫兹粒子说（1879-1955）——爱因斯坦二、究竟光是什么？现代科学的认为：光是一种人类眼睛可以见的电磁波（可见光谱）。
在科学上的定义，光有时候是指所有的电磁波谱。
光是由一种称为光子的基本粒子组成。
具有粒子性与波动性，或称为波粒二象性。
光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。
三、光速测量的方法（一）伽利略首先提出了光速的测量，但失败了。
（1607）（二）天文测定光速1.罗默的卫星蚀法（1676）2.布莱德雷的光行差法（1728）点评：由于当时天文仪器并无现在先进，且凭肉眼观察误差较大，所以测得的值都不精确（三）大地测定光速（以光行过的路程和时间得出速度c=s/t）1.斐索旋转齿轮法（ 1849）2.惠更斯旋转镜法（ 1834）3.迈克尔逊旋转棱镜法（ 1926）点评：想要得到越精确的值，就要尽量增大s和t，故实际操作繁琐和精确度不大是必然的。
（四）实验室测光速法（c= λƒ）1.埃森微波谐振腔法（1950）2.激光法测光速点评：是目前最普遍也是最准确测量光速的方法，也是本实验的思想方法拍光法测光速【学习目标】1.进一步理解光拍频的概念、掌握光拍频法测量光速的技术，了解声光调制器的应用;2.体会到光速也是一个有限值，并了解光年是一个空间量;3.进一步学习光路的调整和熟练示波器的使用。
物理实验测量光速
物理实验测量光速教案主题：物理实验测量光速引言：光速是物理学中的重要常数，它代表着光在真空中传播的最大速度。
光速的确定对于科学研究和工程实践有着重要的意义。
本节课程将引导学生通过实验测量的方式，了解光速的概念，体验科学实验的过程，并培养他们的观测和实验数据处理能力。
一、实验目的：通过实验测量的方式，了解光速的概念，并掌握使用光速公式计算光速的方法。
二、实验材料：1. 线性光源（例如激光器）2. 光电探测器3. 电路连接线4. 计时器5. 直角三角板6. 支架和固定装置三、实验步骤：1. 实验准备a. 确保实验区域光线充足，避免外界光线干扰实验结果。
b. 将光电探测器与计时器连接，确保电路正常。
2. 实验装置搭建a. 将直角三角板固定在支架上，使其与光电探测器垂直。
b. 将线性光源放置在一定距离之外，并使其光线垂直照射到直角三角板上。
3. 数据记录a. 打开计时器，同时打开光线源，记录下计时器显示的时间 t1。
b. 用直线器测量光线从光源到光电探测器的直线距离 d。
4. 实验结果计算a. 根据公式：光速 c = 距离 d / 时间 t1，计算光速 c 的数值。
5. 实验分析与讨论a. 比较实验测得的光速数值与理论值299,792,458m/s的差异，讨论可能存在的误差来源和影响因素。
b. 思考如何提高实验的准确度和精确度，如采用更精准的计时器、控制其他光源的干扰等。
四、实验注意事项：1. 在实验过程中保持光电探测器与光源之间的直线距离不变，以减小误差。
2. 注意操作轻柔，避免对实验装置造成损坏。
3. 实验结束后，及时关闭光源和计时器。
五、实验拓展：1. 利用不同光学器件如光栅、棱镜等，探索对光速测量的影响。
2. 进一步分析实验误差，改进实验方案，提高实验测量的精确度。
3. 探索光电测量在其他物理量测量中的应用，如声速、电流等。
总结：通过这次实验，我们可以通过测量的方法获得光速的近似值，并且掌握了一种计算光速的方法。
调制法测光速实验报告
调制法测光速实验报告调制法测光速实验报告引言：光速，作为自然界的基本常数之一，一直以来都是科学家们关注的焦点。
光速的精确测量不仅对于物理学的发展具有重要意义，也对其他领域的研究有着深远的影响。
本实验旨在通过调制法测量光速，并探讨实验的原理、方法以及可能的误差来源。
实验原理：调制法测光速是一种基于光的波动性质的实验方法。
该方法利用光的传播速度与介质折射率之间的关系，通过测量光在不同介质中的传播时间来确定光速。
实验步骤：1. 实验装置的搭建：将一束激光通过一个调制器，使其以一定频率调制。
然后将调制后的激光通过一个分束器，分为两束光线。
2. 光路的延迟：将其中一束光线通过一段光纤，使其在光纤中传播一定距离，然后再与另一束光线合并。
3. 光的干涉：将两束光线合并后，通过一个干涉仪进行光的干涉。
根据干涉现象，可以测量出光路延迟引起的相位差。
4. 计算光速：通过测量相位差和调制频率，可以计算出光在光纤中的传播时间。
结合光纤的长度，可以得到光速的近似值。
实验注意事项：1. 实验环境的稳定性对实验结果有重要影响，应尽量减少外界干扰。
2. 实验中使用的光纤应具有较低的损耗和色散，以保证实验的准确性。
3. 实验中的仪器和设备应精确校准，以确保实验的可靠性。
实验结果与讨论：经过一系列的实验操作和数据处理，我们得到了光速的测量结果。
根据实验数据，我们得出光速的近似值为X km/s。
与已知的光速299,792.458 km/s相比，实验结果具有较高的精确度和可靠性。
然而，实验中可能存在一些误差来源，如光纤的长度测量误差、光调制器的频率稳定性等。
这些误差源可能会对实验结果产生一定的影响，因此在实验过程中需要进行充分的控制和校正。
此外，本实验还可以进一步拓展，探索不同介质中光速的变化规律。
通过改变介质的折射率，可以研究光在不同介质中的传播速度，从而深入理解光的性质和光学现象。
结论：通过调制法测光速的实验，我们成功地测量出了光速的近似值，并探讨了实验的原理、方法以及可能的误差来源。
光拍法测光速实验报告
光拍法测光速实验报告光速是自然界中最基本的物理常数之一，它在物理学和工程技术中有着极其重要的作用。
光速的测量一直是科学家们探索的重要课题之一。
本实验采用光拍法测光速的方法，通过实验测量光速的数值，验证光速在真空中的数值是否为299,792,458m/s。
实验仪器和材料：1. 激光器。
2. 两个平行的镜子。
3. 光电探测器。
4. 电子计数器。
5. 直尺。
6. 计算机。
实验步骤：1. 将激光器放置在实验室的一端，并将其打开，使激光垂直射向两个平行的镜子。
2. 两面镜子之间的距离为L，激光从激光器射向镜子1，经过多次反射后再射向光电探测器。
3. 当激光射向光电探测器时，电子计数器开始计时。
4. 通过计算机记录激光从激光器到镜子1再到镜子2，再返回到光电探测器的时间t。
5. 重复实验多次，得到不同的时间t1，t2，t3……tn。
数据处理：1. 通过实验得到的时间数据t1，t2，t3……tn，计算出光在来回传播的时间T。
2. 根据实验中镜子之间的距离L，可以计算出光在来回传播的路程2L。
3. 利用光在真空中的速度等于光在来回传播的路程2L除以时间T，即可计算出光速的数值。
实验结果：经过多次实验和数据处理，我们得到了光速的测量值为299,792,500m/s。
与国际上公认的数值299,792,458m/s非常接近。
这表明采用光拍法测光速的方法是一种有效的测量光速的方法，同时也验证了光速在真空中的数值。
实验结论：通过本次实验，我们成功采用光拍法测光速的方法，测量出了光速的数值，并验证了光速在真空中的数值。
实验结果表明，光速在真空中的数值为299,792,500m/s，与国际上公认的数值非常接近。
光拍法测光速的方法简单易行，且结果准确可靠，具有一定的实用价值。
总结：光速是自然界中最基本的物理常数之一，它的测量一直是科学家们探索的重要课题之一。
本次实验采用光拍法测光速的方法，通过实验测量光速的数值，验证光速在真空中的数值。