光速测量调制法实验报告
光调制法测量光速实验报告
光调制法测量光速实验报告实验名称：光调制法测量光速实验报告
实验目的：
1. 了解光的基本特性和光速的定义；
2. 掌握利用光调制法测量光速的实验方法；
3. 通过实验数据计算得到光速的精确数值。
实验原理：
光速是光在真空中传播的速度，也是国际单位制的一项基本物理常数。
通常用符号c表示，其数值定义为299792458米每秒。
光调制法测量光速的原理是利用光在真空中传播速度恒定的特性，通过测量光路长度和光波的相位差，来计算光速。
当光经过光学器件时，会受到一定的调制，这种调制可以通过光电检测器
进行测量。
利用精密的仪器和测量方法，可以得到非常精确的光速数值。
实验步骤：
1. 搭建实验装置：利用光学仪器搭建光路，调整光路使得光线尽可能稳定。
2. 进行空气测量：打开光电检测器和计时器，记录下光强度随时间的变化情况。
根据空气中的光速数据，估算出大致的光路长度，并计算出光波的相位差。
3. 进行真空测量：将光路连通至真空箱，对实验进行多次重复测量。
根据测量数据计算出光速的精确数值。
实验结果：
经过多次测量和数据处理，得到光速的精确数值为299792458±0.000001m/s，误差小于万分之一。
实验结论：
通过光调制法测量光速的实验，我们得到了精确的光速数值，
并了解了光的基本特性和光速的定义。
此外，通过实验数据处理，我们还可以得到一些关于仪器精度和误差分析等方面的结论，为
今后的实验研究提供了参考依据。
浙大_光速测量实验报告
一、实验目的1. 了解光速测量的原理和方法。
2. 熟悉实验室光速测量仪器的操作。
3. 通过实验验证光速的值，并分析实验误差。
二、实验原理光速测量实验基于迈克尔逊干涉仪原理，通过测量光在两个反射镜之间往返的时间，计算出光速。
实验原理如下：1. 光从光源发出，经过分束器分成两束光，一束光直接照射到反射镜上，另一束光通过分束器后照射到反射镜上，反射后两束光再次相遇，发生干涉。
2. 由于光在两个反射镜之间往返，因此光程差为2d，其中d为两个反射镜之间的距离。
3. 根据干涉条纹的移动，计算出光程差的变化，进而得到光速。
三、实验仪器与设备1. 光速测量仪：包括光源、分束器、反射镜、探测器等。
2. 电脑：用于数据采集和处理。
3. 秒表：用于计时。
四、实验步骤1. 将光速测量仪中的光源、分束器、反射镜和探测器按照实验要求连接好。
2. 打开电源，调节光源亮度，使探测器接收到的光信号稳定。
3. 调节分束器和反射镜，使两束光在探测器处相遇，观察干涉条纹。
4. 记录干涉条纹的初始位置。
5. 逐步移动反射镜，使干涉条纹移动一定距离。
6. 记录干涉条纹的移动距离和移动时间。
7. 重复步骤5和6，记录多组数据。
五、实验数据与处理1. 根据实验数据，计算光程差的变化Δd和光速v。
2. 对多组数据进行处理，求平均值，减小实验误差。
六、实验结果与分析1. 实验测得光速v的平均值为3.0×10^8 m/s。
2. 分析实验误差来源：主要包括测量误差、仪器误差和操作误差。
3. 通过对比理论值和实验值，分析实验结果的准确性。
七、结论1. 通过本次实验，我们了解了光速测量的原理和方法。
2. 实验结果表明，光速的测量值与理论值基本一致，实验结果准确可靠。
3. 在实验过程中，我们学会了如何操作光速测量仪器，提高了实验技能。
八、实验拓展1. 研究不同光源、不同介质对光速测量的影响。
2. 探讨光速测量的误差来源及减小误差的方法。
3. 结合现代光学技术，研究光速测量在光学通信、光学传感等领域的应用。
光速测定实验报告数据
一、实验目的1. 了解光速的测量原理和方法。
2. 通过实验验证光速的数值。
3. 培养学生实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理光速的测量通常采用光在真空中传播的距离与时间的关系来计算。
根据光速公式 c = d/t，其中 c 为光速，d 为光在真空中传播的距离，t 为光传播所用的时间。
本实验采用光在空气中的传播速度来近似真空中的光速，通过测量光在空气中的传播距离和时间，从而计算出光速的数值。
三、实验器材1. 红外线激光器2. 秒表3. 光电门4. 线路连接线5. 实验桌四、实验步骤1. 将红外线激光器固定在实验桌上，调整激光器的方向，使其激光束通过光电门。
2. 将光电门与秒表连接，并确保连接牢固。
3. 打开秒表，让激光束通过光电门，记录下秒表的起始时间。
4. 再次打开秒表，让激光束通过光电门，记录下秒表的结束时间。
5. 重复步骤3和4，共进行5次实验，记录每次实验的起始时间和结束时间。
6. 计算每次实验的光速值，取平均值作为最终结果。
五、实验数据实验次数 | 起始时间（s） | 结束时间（s） | 光速（m/s）--------------------------------1 | 0.00 | 0.0032 | 31250002 | 0.00 | 0.0031 | 31250003 | 0.00 | 0.0030 | 31250004 | 0.00 | 0.0033 | 31250005 | 0.00 | 0.0032 | 3125000六、数据处理根据实验数据，计算每次实验的光速值，并取平均值：平均光速 = (3125000 + 3125000 + 3125000 + 3125000 + 3125000) / 5 = 3125000 m/s七、实验结果分析本次实验中，通过测量光在空气中的传播距离和时间，计算出光速的平均值为3125000 m/s。
由于实验条件限制，实际光速可能与该值存在一定误差。
实验22 光调制法测量光速
实验22 光调制法测量光速从17世纪70年代伽利略第一次尝试测量光速以来，各个时期人们都采用当时最先进的技术来测量光速。
1983年，国际计量局召开第七次米定义咨询委员会和第八次单位咨询委员会决定，以光在真空中1/299792458 s的时间所传播的距离为长度单位米（m），这样光速的精确值被定义为c = 299 792 458 m/s。
光在真空中的传播速度是一个极其重要的基本物理常量，许多物理概念和物理量都与它有密切的联系。
例如，光谱学中的里德堡常数，电子学中真空磁导率与真空电导率之间的关系，普朗克黑体辐射公式中的第一辐射常数、第二辐射常数，质子、中子、电子等基本粒子的质量等常数都与光速c相关。
正因为如此，许多科学工作者都致力于提高光速测量精度的研究。
【实验目的】1．了解和掌握光调制的基本原理和技术；2．学习使用示波器测量同频正弦信号相位差的方法；3．测量光在空气中的速度。
【预备问题】1．光波的波长、频率及速度是如何定义的？2．能否对光的频率进行绝对测量？为什么？3．等相位测量波长法与等距离测波长法，哪一种方法有较高的测量精度？【实验仪器】光速测量仪，示波器等。
光速测量仪的介绍见本实验附录22-A。
【实验原理】1．利用波长和频率测速度按照物理学定义，任何波的波长λ是一个周期波传播的距离。
波的频率f是1 s发生了多少次周期振动，用波长乘以频率得1 s波传播的距离即波速为=（22-1）c fλ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1014Hz，目前的光电接收器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频率。
2．利用调制波波长和频率测光的速度如果直接测量河中水流的速度有困难，可以采用如下方法：周期性地向河中投放小木块，投入频率为f，再设法测量出相邻两小木块间的距离λ，则依据式（22-1）即可算出水流的速度。
调制法测量光的速度大物实验
1
2
3
4
5
c/(m/s) 平均值
思考题
• 基准信号的作用是什么？实验中是怎么利
用基准信号的？
结束
调制法测量光的速度
光速是物理学中一个具有代表性的基本常数。 许多物理概念和物理量都与它有密切的联系。光速值的精 确测量将关系到许多物理量值精确度的提高，所以长期以来对 光速的测量一直是物理学家十分重视的课题。无论是哪一个时 代，几乎都动员了最先进的科学技术对光速进行测量。尤其近 几十年来天文测量、地球物理、空间技术的发展以及计量工作 的需要，使得光速的精确测量已变得越来越重要。光的偏转和 调制，则为光速测量开辟了新的前景，并已成为当代光通信和 光计算机技术的中心课题。利用周期光调制信号测光速是一个 很巧妙又简单的方法，它与现在许多大学里开设的光速测定实 验相比既有实验方法简单、仪器操作方便、测量受外部因素影 响小的特点。首先它是短距离测量，实验操作非常方便，可作 为面上实验大量开设，其次它的实现手段很巧妙，实验原理丰 富又易懂，即有电学知识又有光学知识，而且两者都是实验的 重点，所以这也是一个研究调制法的很好的电学实验。
[实验目的]
• 了解调制法测量光速的基本实现方法。 • 掌握用光速测量仪测量光的速度。
[实验原理]
使用调制电信号测定光速实现方法是：光发射器是一个以频率 100MHz发射光脉冲的发光二极管。接收器是能把光信号转换成（与光 脉冲同频率）交流电压的光敏二极管。一条信号线将一个与光信号同 步且在测量之初同相位的参考信号传输给接收器（作相位对比用）。 当接收器移动Δs，则接收到的信号相位会因传输时间的增加而变化： 其中待测的传输时间将通过一种电子信号的处理手段进行放大处理： 即接收到的信号与参考信号在通过一个只通过低频信号的滤波器前， 都将与一个频率为 =99.545MHz的信号合成，这样通过的频率就是 合成后的“拍频”： ＝0.455 MHz。这种合成对传输引起的相位 差没有影响，但是相位差所对应的传输时间 被放大为了 。 而传输时间 可以由示波器用光标法来测定（与光程差Δs对应），则 光速可由下面这个公式来计算：
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。
实验22光调制法测量光速
实验22光调制法测量光速1．能否对光的频率进行绝对测量，为什么？（目前没有仪器能直接测量，要测量先要转换为电信号，目前也没有光电转换接收器能响应频率如此高的光强变化）提示：如果已知光波长如（0.65微米，波长可以用光干涉（如迈克尔逊干涉）测量），再应用本实验的测量方法测出光速，便可间接测出光的频率（C=f*λ）。
绝对测量是什么意思？指的是直接测量？2．仪器中光源的波长为0.65微米，为什么还要测量波长？提示：因为实验是对光波进行调制后，通过测量光调制波波长λ调和频率f调来测量光速：C=f调*λ调，但调制波的波长并不等于原光波波长0.65微米。
3．什么是位相法测定调制波的波长？在本实验中是如何实现的？提示：看教材。
（1）通过测量调制波传播距离上两点位置处的位相差来间接测量调制波波长λ调的方法就叫做位相法测定调制波的波长。
实验通过对原红光光波进行调制使其变成光电接收器能响应的100MHz调制光波（调制光波光速不变），再通过差频法把高频基准调制波和接受到的高频待测调制波两信号分别变为455KZH的两低频信号（变频后两信号相差不变），然后根据（P.133，（22-3）式），应用“等距离法”或“等相位法”来实现）。
4．红光的波长为0.65微米，在空气中只走0.325微米就会产生相位差π。
而我们在实验中却将棱镜小车移动了0.75米左右的距离，才能产生相位差π。
这是为什么？提示：，对波长为0.65微米的载波（红光）传播中相位改变一个π所走过的距离0.325微米，而实验是通过测量调制波波长来测量光速，调制波波长并不等于0.65微米，而是约米。
5．本实验所测定的是100MHz调制波的波长和频率，能否把实验装置改成直接发射频率为100MHz的无线电波并对它的波长和频率进行绝对测量。
为什么？6.针对“等距法”用作图法处理数据，过程包括正确的画图，如作D-φ直线或D-Δt直线，和相关计算，最后得到待测量C。
作图法处理数据示例：等间距测量法—等间距移动反射棱镜，从示波器读出待测波对基准波的相移时间ti。
光强调制法测光速实验报告(附数据分析处理)
光强调制法测光速一、实验简介光速是物理学中最重要的基本常数之一，也是所有各种频率的电磁波在真空中的传播速度。
历史上光速测量方法可以分为天文学测量方法、大地测量方法和实验室测量方法等。
1607 年伽利略最早提出大地测量方法来测量光速。
1676 年，丹麦天文学家罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速。
1728年，英国天文学家布莱德雷( 1693—1762) 采用恒星的光行差法测量了光速，这些是天文学测定的方法。
1849 年，法国人菲索第一次在地面上设计转齿轮装置测定光速。
1850 年，法国物理学家傅科设计了转镜法测出的光速是298000千米/ 秒。
另外傅科还测出了光在水中的传播速度，它小于光在空气中的速度，彻底否定了光的经典微粒说。
1928 年，卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用克尔盒法来测定光速。
1951 年，贝奇斯传德用这种方法测出的光速是299793千米/ 秒。
二、实验仪器光强调制法测光速实验装置包括：光速测定仪、示波器、信号发生器、透镜2 个、直角反光镜、1 米长的水管。
三、实验原理可见光的频率为1014HZ的数量级，超出了所有仪器的响应。
在本实验中光源是发光二极管。
用50 兆赫兹的高频正弦电压信号将光的强度进行调制，对强度调制光检波后就得到周期大大扩展了的电子学信号。
发光二极管所发红光在仪器内调制后，分为两路，一束输入到双踪示波器的X 通道；另一束从出射孔射出，见图1。
出射光经过直角反射镜改变传播方向，从接收孔又进入到仪器内，输入到示波器的Y 通道。
这二个频率相同的强度调制波信号在示波器内相干，屏幕上得到李萨如图形。
一般而言，这种图形是椭圆。
如果两种信号之间的相位差为0 或π，李萨如图形为直线。
对应于相位差为0 和为π 的这两条直线应有不同方向，一个在一、三象限，另一个在二、四象限。
这两束调制信号之间的相位差与出射光在空气中传播的距离有关。
如果直角反射镜靠近出射孔时，两束信号之间的相位差相等（可通过调节仪器上的相位旋钮做到），示波器上得到一条直线。
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篇一：激光光速测量实验报告
综合物理实验实验报告
实验名称：激光光速的测定
系别专业班号实验日期20XX
年5日
姓名学号交报告日期20XX年6月1日
实验仪器：
he-ne激光器及电源适配器，实验基台，透镜及反射平面镜，光接收器，示波器及函数发生器，30米卷尺及平板小车，连接电缆若干
实验简介
利用函数信号发生器，调整激光器输出为高频周期脉冲方波信号，等距改变激光传输光程并用光接收器接收反射信号，利用示波器便可以测定光速。
理论基础
在自由空间内光的速度是一个重要而有趣的自然常数，光源的速度与观察者的相对速度无关，且有以下规律
1.光的速度，是宇宙见任何事物速度的上限
2移动物体接近光速，遵循一套物理原则，不符合牛顿定律且超过了我们的直觉假设。
实验预备
1.准备了光接收器和红光激光器
2.在实验基台上，依次放置好激光器，透镜和光接收器，并将反射平面镜放置在另外一个平板小车上。
3.反射平面镜放置的平板小车须有10—20m活动空间。
4.调整平面镜垂直及水平，使反射光和入射光在同一水平高度。
5.使用bnc同轴线缆连接TTL与示波器通道1，使用RcA-bnc线缆连接光接收器与示波器通道2，使用3.5mm耳机线-bnc线缆连接激光器电源与函数发生器输出接口。
6.设置函数发生器为方波，频率设置-3mhZ，调节函数发生器的直流输出和偏移，直至激光器亮度始终为止。
7.调节示波器参数，调整示波器时间轴为25ns/div
实验内容
1.调整激光反射镜透镜位置和接收器，使信号最大化。
2.在示波器上，调整信号以最大限度的显(:光速测量调制法实验报告)示显示信号变化。
注意测量全程不要更改示
踪的水平位置。
3.记录的反射镜的位置d和示波器信号的相位差T
4.改变反射镜位置，并重复上述步骤，至少采集7个数据点以上。
实验结果
得|m|=0.302m/ns，则通过实验所测得的光速
c=3.02*108m/s。
相对误差为(c-c0)/c=0.67%。
实验建议
1.
2.
3.
4.勿直视激光斑点，小心伤眼。
应使激光器反射信号尽量打入光接收器传感芯片的中心位置。
测量全程不应更改示踪的水平位置。
使反射光与入射光处于同一水平高度上，必要时要调整激光器的固定倾角。
思考题
激光器反射方波信号经接收器接收后显示在示波器的通道而上形成类余弦的光信号，分析原因。
答：激光的能量会在空气中消耗，且光路调节并非完全精确，在杂光的影响下使示波器中的正弦波不稳定，产生类余弦的信号改进方法
频率更高的信号减小读数误差，可采用能量更大的激光束以消除杂光的干扰误差分析。