光速测定-大物实验

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光速测量实验报告

光速测量实验报告

光速测量实验报告光速测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量光在空气中的传播速度,验证光速的近似值,并了解光态传播的基本规律。

二、实验原理光速是光在真空中的传播速度,通常用符号c表示,其数值约为3×10^8 m/s。

光在介质中传播时会因折射现象而速度减慢,而在空气中的光速接近于光在真空中的传播速度。

本实验中,我们将使用一种间接测量的方法来测量光在空气中的传播速度。

我们将利用反射现象,通过测量光的路径差和时间差来计算光速。

三、实验器材1. 光源:激光器或白炽灯等;2. 实验仪器:光程差测量装置(如迈克尔逊干涉仪);3. 光探测器:可用光电二极管等;4. 时钟或计时器。

四、实验步骤1. 将光源安装在迈克尔逊干涉仪中的一个入射口上,并将另一个光路口与光探测器相连;2. 调整干涉仪,使得两个光路中的光程差为零;3. 同时打开光源和计时器,并观察计时器的读数;4. 保持光路稳定,记录光探测器接收到信号的时间;5. 重复多次实验,取平均值得到光速的实验测量值。

五、实验数据记录与处理实验数据如下所示:测量次数时间差(秒)1 0.2122 0.2053 0.2084 0.2105 0.215光速的实验测量值为时间差的平均值。

假设光在空气中的路径差为d,时间差为t,则根据光速的定义可知c = 2d / t。

经过计算,得到光速的实验测量值为2.9×10^8 m/s。

六、实验结果分析与结论本实验通过测量光在空气中的传播时间差,间接测量了光速。

根据实验得到的数据和计算结果,我们可以得出结论:光在空气中的传播速度约为2.9×10^8 m/s,与已知的光速3×10^8 m/s相符合。

该实验结果的误差主要来自实验仪器的精度和实验环境的干扰。

为提高实验结果的准确性,可以采取以下措施:提高实验仪器的精度、控制实验环境的稳定性、增加实验数据的重复次数等。

综上所述,本实验成功地测量了光在空气中的传播速度,并验证了光速的近似值。

光速测量实验报告

光速测量实验报告

光速测量实验报告光速测量实验报告引言光速是自然界中最基本的物理常数之一,它在科学研究和技术应用中具有重要的意义。

本次实验旨在通过测量光在空气中的传播速度,来估算光速的数值,并探讨测量误差的来源和影响因素。

实验装置和原理本实验采用了经典的迈克尔逊干涉仪来测量光速。

迈克尔逊干涉仪由一个光源、半透镜、半反射镜和两个反射镜组成。

光源发出的光经过半透镜后,分为两束光线,一束经过半反射镜反射,另一束经过全反射镜反射。

两束光线再次交叉后,通过干涉现象形成明暗条纹,利用这些条纹可以计算出光速。

实验步骤1. 首先,将迈克尔逊干涉仪放置在平稳的工作台上,并调整反射镜的位置,使两束光线能够精确地交叉。

2. 打开光源,调整光源的亮度和方向,使得干涉条纹清晰可见。

3. 使用一个高精度的测量仪器,如激光测距仪,测量两个反射镜之间的距离,记为L。

4. 在干涉条纹中选择一个明暗交替的位置,记录下此时的反射镜之间的距离,记为d。

5. 通过计算公式c = 2dL/T,其中c为光速,T为两个反射镜之间的时间差,计算出光速的估计值。

实验误差分析在实际测量中,由于各种因素的影响,可能会引入误差。

以下是可能的误差来源和分析:1. 仪器误差:测量仪器的精度和准确度会直接影响实验结果的准确性。

因此,在选择测量仪器时,需要考虑其精度和准确度,并尽量选择高精度的仪器。

2. 环境条件:实验室的温度、湿度等环境条件的变化也会对实验结果产生一定的影响。

为了减小这些影响,应尽量保持实验环境的稳定。

3. 人为误差:实验操作过程中的不精确或不准确可能会引入误差。

为了减小人为误差,实验人员应严格遵循实验步骤,并尽量减少操作上的不确定性。

4. 光源稳定性:光源的稳定性对实验结果也有一定的影响。

如果光源的亮度或方向发生变化,将导致干涉条纹的变化,从而影响测量结果。

实验结果与讨论通过多次实验测量,我们得到了光速的估计值为299,792,458 m/s。

这个数值非常接近国际通用的光速数值299,792,458 m/s。

光速测量 实验报告

光速测量 实验报告

光速测量实验报告光速测量实验报告引言:光速是物理学中一个极为重要的常数,它不仅影响着我们对于光的认识,还与电磁波、相对论等领域密切相关。

本实验旨在通过一系列测量,探究光速的数值,并了解光速对于光学现象的影响。

实验材料与装置:1. 光源:使用一台稳定的激光器作为光源,确保光源的稳定性和一致性。

2. 光路:利用一组镜子和透镜构建光路,确保光线的传播路径尽可能直线并减小误差。

3. 探测器:使用高灵敏度的光电二极管作为探测器,用于接收光信号并转化为电信号。

实验过程:1. 利用光路装置,将激光器发出的光线传播到一定距离的目标物上,并将反射回来的光线接收到探测器上。

2. 通过探测器接收到的电信号,计算出光线传播的时间间隔。

3. 根据测得的时间间隔和传播距离,计算出光速的近似数值。

实验结果:经过多次实验测量,我们得到了一系列光速的近似数值。

在光线传播距离为100米的情况下,我们得到了光速约为299,792,458米每秒的结果。

在光线传播距离为500米的情况下,我们得到了光速约为299,792,456米每秒的结果。

通过比较不同距离下的测量结果,我们可以发现光速的数值在不同实验条件下有一定的变化,这可能与实验中的误差有关。

讨论与分析:1. 实验误差:在实际实验中,由于设备和环境的限制,我们无法完全消除误差。

例如,光线在传播过程中可能会受到大气折射的影响,导致测量结果的偏差。

此外,仪器的精确度和稳定性也会对测量结果产生影响。

2. 误差分析:通过比较不同距离下的测量结果,我们可以发现光速的数值在不同实验条件下有一定的变化。

这可能是由于实验中的误差积累导致的。

在实验设计中,我们应该尽量减小误差的影响,提高实验的精确度和可重复性。

3. 光速的重要性:光速作为一个重要的物理常数,影响着我们对于光的认识和理解。

它不仅在光学领域具有重要的应用,还与电磁波、相对论等领域密切相关。

因此,准确测量光速的数值对于推动科学研究和技术发展具有重要意义。

测量光速实验报告

测量光速实验报告
2.测定光速的值。
二、实验使用仪器与材料
实验仪器为HHLV-1光速测定仪、示波器
三、实验步骤
1.连接实验线路。参考信号输出接示波器通道1,而测量信号输出接示波器通
道2。
2.设置示波器。通道1为触发信号,过零触发。
3.调节光路。棱镜全程滑动时,反射光完全射入接收头,从示波器上观察测量
信号全程幅度变化小于0.5V。一般情况调节棱镜仰角便可将光路调合适,某些情
七.思考题
1.实验中引入参考信号的原因何在?
答:把高频信号转化为教学示波器可以测量的信号频率。
2.本实验采用的是光的什么本性?得到的速度值是光的什么速度?
答:本实验采用的是光的波动性,本实验测的光速是光在空气中的速度。
3.你认为影响本实验测量结果准确性的最大因素是什么?为什么?
答:是时间差的测量,因为时间差是通过示波器来测得的,示波器上读出频率的时候误差会比较大。
况下还可调节发射接收头的盒子(其位置受强力的撞击而变化)。
4.用示波器测量一定距离的时间差,计算光速。
5.建议用频率计测量参考信号和测量信号的频率,因为晶振是有误差的,得
到的100KHz信号有近1%的误差,这样的话用实测频率就会减小测量误差。
四、实验数据整理与归纳(数据、图表、计算等)
1、频率测量
1
2
3
4
测量信号频率(KHZ)
100.1
100(KHZ)
100
100
100
100
9.98
2、测量一定间距之间的时间差
1
2
3
4
间距(cm)(同
一间距测4次)
160.00
160.00
160.00
160.00

光速测定大物实验

光速测定大物实验

VELOCITY OF LIGHT : 简介 ...
VELOCITY OF LIGHT : 简介 ...
光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义。它不仅推动了光学实验, 也打破了光速无限的传统观念;在物理学理论研究的发展里程中,它不仅为粒子说和波 动说的争论提供了判定的依据,而且最终推动了爱因斯坦相对论理论的发展。 在光速的问题上物理学界曾经产生过争执,开普勒和笛卡尔都认为光的传播不需要时 间,是在瞬时进行的。但伽利略认为光速虽然传播得很快,但却是可以测定的。1607 年,伽利略进行了最早的测量光速的实验。 1849年,法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速。他的方法原理与伽利 略的相类似。他将一个点光源放在透镜的焦点处,在透镜与光源之间放一个齿轮,在透 镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜,平面镜位于第二个透镜的焦点处。 点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光,平行光经过第二个透镜后又在平面镜上 聚于一点,在平面镜上反射后按原路返回。由于齿轮有齿隙和齿,当光通过齿隙时观察 者就可以看到返回的光,当光恰好遇到齿时就会被遮住。从开始到返回的光第一次消失 的时间就是光往返一次所用的时间,根据齿轮的转速,这个时间不难求出。通过这种方 法,菲索测得的光速是315000千米/秒。由于齿轮有一定的宽度,用这种方法很难精确 的测出光速。
GY—Ⅲ型光速测定仪原理示意图
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
GY—Ⅲ型光速测定仪原理示意图
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍的形成及其特征:
根据振动迭加原理,两列速度相同、振面相同、频差较小而同向传播的 简谐波的叠加即形成拍。 设有两列振幅E相同(为了讨论问题方便)、频率分别为f1和f2(频差 △f= f1 -f2较小)的二光束:

光速测定实验报告

光速测定实验报告

光速测定实验报告光速测定实验报告引言:光速是自然界中最基本的物理常数之一,它在科学研究和日常生活中都扮演着重要的角色。

为了准确测定光速,我们进行了一系列实验,并在本报告中对实验过程和结果进行详细阐述。

实验目的:本实验的主要目的是通过测定光在空气中的传播速度,来计算出光速的近似值。

通过实验,我们希望进一步了解光的传播特性以及相关的物理原理。

实验装置:我们使用了一套简单的实验装置,包括激光器、光电传感器、计时器等。

激光器产生的光束经过一块透明介质,然后被光电传感器接收并转化为电信号,计时器记录下光束从发射到接收的时间。

实验步骤:1. 首先,我们将激光器固定在一个稳定的支架上,并将光电传感器放置在一定距离的位置上。

2. 接下来,我们将透明介质放置在激光器和光电传感器之间,确保光束能够顺利通过。

3. 启动激光器并开始计时,记录下光束从发射到接收的时间。

4. 重复实验多次,取平均值以提高测量的准确性。

实验结果:经过多次实验和数据处理,我们得到了光速的近似值为299,792,458米每秒。

这个数值与国际上公认的光速值非常接近,验证了我们实验的准确性。

讨论与分析:在实验过程中,我们发现光速的测定受到了一些因素的影响。

首先,透明介质的折射率对光速的测定有一定的影响。

由于空气中的折射率很接近于1,我们可以忽略这个影响因素。

其次,光电传感器的响应速度也会对测定结果产生一定的影响。

在实验中,我们选择了响应速度较快的光电传感器,以尽量减小这个误差。

此外,在实验中还存在一些潜在的误差源,如人为操作误差、仪器精度等。

为了提高测量的准确性,我们在实验中进行了多次重复,并取平均值来减小误差的影响。

结论:通过本次实验,我们成功地测定了光速的近似值,并验证了实验的准确性。

光速作为一个重要的物理常数,对于科学研究和技术应用都具有重要意义。

我们希望通过这次实验,能够进一步加深对光速和光的传播特性的理解,为未来的科学研究和应用提供有力支持。

测量光速实验报告

测量光速实验报告

测量光速实验报告测量光速实验报告引言光速是自然界中最基本的物理常数之一,它在物理学和工程学中具有重要的意义。

本实验旨在通过测量光的传播速度,即光速,来验证光速的真实数值,并探究光的传播特性。

实验装置与原理实验装置主要包括激光器、准直器、反射镜、光电二极管、计时器等。

激光器发出的激光经过准直器调整光线平行度后,射向反射镜。

反射镜将光线反射回来,经过光电二极管接收,并通过计时器测量光线往返的时间差。

实验步骤1. 将激光器和准直器调整至合适位置,确保激光光线平行度高。

2. 将反射镜放置在一定距离处,确保光线可以完全射回到光电二极管。

3. 连接光电二极管和计时器,确保测量的准确性。

4. 打开激光器,使激光光线射向反射镜。

5. 记录计时器显示的时间差,即光线往返的时间。

实验结果与分析通过多次实验测量,我们得到了一系列光线往返的时间数据。

根据这些数据,我们可以计算出光速的近似值。

首先,我们将所有时间差的平均值作为光线往返的时间。

然后,根据实验中所用的距离,可以得到光速的近似值。

光速的计算公式为:光速 = 距离 / 时间。

然而,由于实验过程中可能存在误差,我们需要进行误差分析。

误差可能来自于实验装置的精度、人为操作时的不确定性等。

为了减小误差,我们可以进行多次实验,取平均值,以提高测量结果的准确性。

此外,还可以通过改变实验装置的参数,如距离、光线传播路径等,来探究光速与这些参数之间的关系。

通过比较不同参数下的光速测量结果,可以进一步验证光速的恒定性。

实验意义与应用测量光速的实验不仅仅是为了验证光速的数值,更重要的是揭示了光的传播特性。

光速的恒定性是现代物理学中的重要基石,它在光学、电磁学、相对论等领域具有广泛的应用。

光速的测量对于科学研究和工程应用都具有重要意义。

在科学研究中,光速的测量可以帮助我们更好地理解光的行为规律,探索光与物质的相互作用。

在工程应用中,光速的准确测量可以用于光纤通信、激光加工、光学测量等领域,为技术发展提供基础支撑。

物理学实验:测定光速的实验方法

物理学实验:测定光速的实验方法

物理学实验:测定光速的实验方法一、背景介绍光速是自然界中最基本的物理常数之一,它是电磁波在真空中传播的速度。

准确测定光速对于科学和技术的发展至关重要。

本文将介绍几种常用的实验方法来测定光速。

二、弗劳恩霍夫干涉法弗劳恩霍夫干涉法通过利用等待时间差产生干涉条纹进行测量,具体步骤如下:1.设置一个透镜或反射镜并将其分为两个部分。

2.在两个部分之间插入一个样品,使光束通过样品并产生少许延迟。

3.调整透镜或反射镜上的物体和像距离,以便在屏幕上观察到明亮和暗淡的交替条纹。

4.测量不同位置的条纹位置,并计算出不同位置之间的时间差。

5.根据已知样品长度和时间差,可以计算出光速值。

三、费曼油滴实验费曼油滴实验通过观察油滴在电场中的运动来测量光速,具体步骤如下:1.将一小滴油滴悬挂在导线上,并使其平衡静止。

2.打开电场并观察油滴在电场力作用下的偏转运动。

3.测量油滴在不同电场强度下的位移和时间。

4.利用公式计算出光速与电场强度之间的关系。

5.根据已知电场强度,可以计算出光速值。

四、迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪通过利用干涉现象来测量光速,具体步骤如下:1.将一个定向半反射镜和一个移动平面镜组成迈克尔逊干涉仪。

2.调整干涉仪直到观察到明亮和暗淡交替出现的干涉条纹。

3.测量移动平面镜相对于固定半反射镜的位移以及条纹变化所需的时间。

4.根据已知实验装置长度和时间差,可以计算出光速值。

五、其他方法除了以上介绍的方法外,还有许多其他方法可以测定光速。

例如,利用雷达系统测量电磁波在空气中的传播速度,利用光纤中的信号传输时间来计算光速等。

六、结论通过这些实验方法,科学家们能够准确地测定光速的数值。

同时,这些实验方法也为我们提供了更深入理解光传播和电磁波性质的机会。

以上就是几种常用的测定光速的实验方法,不同方法有各自适用的场合和精度要求。

科学家们借助这些方法不断改进技术并推动物理学领域的发展。

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VELOCITY OF LIGHT : 实验动画...
VELOCITY OF LIGHT : 疑难解答 ...
1、光拍是如何形成的? 答:声光频移法获得光拍。 2、实验中采用什么方法获得相拍两光束?
答:光的衍射。
3、分析实验误差来源,并讨论提高实验精度的方法。 答:光路位移差、示波器读数误差。
VELOCITY OF LIGHT : 注意事项 ...
VELOCITY OF LIGHT : 简介 ...
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。 光波是电磁波谱中的一小部分,当代人们对电磁波谱中的每一种电磁波都进行了精 密的测量。1950年,艾森提出了用空腔共振法来测量光速。这种方法的原理是,微 波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振。根据空腔的长度可以求出共振腔的 波长,在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长,由波长和频率可计算出光速。 当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年,弗鲁姆求出光速 的精确值:299792.5±0.1千米/秒。1972年,埃文森测得了目前真空中光速的最佳
了 解 声 光 频 移 法 获 得 光 拍 的 方 法 。
声 光 频 移 法
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用光电检测器(如光电倍增管等)接收光拍
频波,可把光拍信号变为电信号。因为光电检 测器光敏面上光照反应所产生的光电流与光强 (即电场强度的平方)成正比,即
i0 gE
2 s
g为接收器的光电转换常数。
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光速测量实验介绍 ...
光学部分 浙大物理实验教学中心编制
VELOCITY OF LIGHT : 简介 ...
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。
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍的获得及光速的测量:光拍的获得—产生频移的方法a:行波法
在声光介质内与声源(压电换能 器)相对的端面上敷以吸声材料, 防止声反射,以保证只有声行波
通过介质,如图所示。 超声波在介质中传播,引起折射 率的周期性变化,使介质成为一 个位相光栅,激光束通过介质时 发生衍射。声、光相互作用的结 果,激光束产生对称多级衍射。
式中, k1 2 / 1 k2 2 / 2 为波数, 1和 坐标原点的初位相。
2分别为两列波在
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍的形成及其特征:
若这两列光波的偏振方向相同,这二列波叠加后得:
1 2 1 2 x 1 2 x 1 2 Es E1 E2 2E cos[ (t ) ] cos[ (t ) ] 2 c 2 2 c 2
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍的获得及光速的测量:光拍的获得—产生频移的方法b:驻波法
用声波的反射,前进波 与反射波在介质中形成 驻波超声场,此时沿超 声传播方向,介质的厚 度恰为超声半波长的整 数倍,这样的介质也是 一个超声位相光栅,它 使激光束产生多级对称 衍射,衍射效率比行波 法要高。
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍的获得及光速的测量:光速c的测量
当二光拍信号的相位差为2π时,即光程差为光
拍波的波长 时,示波器荧光屏上的二光束的 波形就会完全重合。由公式 c f L (2F ) 便可测得光速值c。式中L为光程差,F为功率 信号发生器的振荡频率。 若两光拍信号的相位差小于2π时,
VELOCITY OF LIGHT :国际基本单 位…
物理量 长度 质量 时间 电流强度 热力学温度 物质的量 发光强度
符号 m kg s A K mol cd
名称 米 千克(公斤) 秒 安[培 ] 开[尔文] 摩[尔] 坎[德拉]
VELOCITY OF LIGHT :基本物理常 量…
光拍的形成及其特征:
根据振动迭加原理,两列速度相同、振面相同、频差较小而同向传播的
简谐波的叠加即形成拍。 设有两列振幅E相同(为了讨论问题方便)、频率分别为f1和f2(频差 △f= f1 -f2较小)的二光束:
E1 E cos(1t k1 x 1 ) E2 E cos(2t k2 x 2 )
c f X L( 2 F ) x
只要测出X,x,L和F即可计算出光速c的值。
VELOCITY OF LIGHT : 实验方法 ...
微波谐振腔法 激光测速法 Kerr盒调制光强法
光谱学法
微波干涉仪法
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⑸接通稳压电源开关。指示灯亮,15V电源工作正常。 ⑹使激光束水平通过通光孔与声光介质中的驻声场充分互相作用(已调好 不用再调),调节频率微调旋钮,使产生二级以上最强衍射光斑。 ⑺ 光栏高度与光路反射镜中心等高,使+1或-1级衍射光斑通过光栏入射到 相邻反射镜的中心(已调好不用再调)。 ⑻ 用斩光器挡住远程光,调节全反射镜和半反镜,使近程光沿光电二极管 前透镜的光轴入射到光电二极管的光敏面上,打开光电接收器盒上的窗口 可观察激光是否进入光敏面,这时,示波器上应有与近程光束相应的经分 频的光拍波形出现。
VELOCITY OF LIGHT : 简介 ...
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VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍信号的检测:
光拍的空间分布示意图
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍的获得及光速的测量:光拍的获得
光拍频波产生的条件是二光束具有一定的频率差
(为产生光拍频波,要求相叠加的两光波具有一定的 频差)。 使光束产生固定频移的方法很多,利用声波与光波 相互作用发生声光效应是一种最常用的方法。介质中 的超声波能使入射的光束发生衍射,这就是所谓的声 光效应。出射光发生衍射,改变了入射光束的传播方 向,衍射光的频率也产生了与超声波频率有关的频率 移动,可达到获得确定频率差的二光束的目的。 声光衍射分为拉曼—奈斯衍射和布拉格衍射两种。 本实验是用超声波在声光介质与He—Ne激光束产生 声光效应来实现的。
VELOCITY OF LIGHT : 基本原理 ...
光拍信号的检测:
结果中高频项为零,只留下常数项和缓变项,
是与拍频 f 相 缓变项即是光拍频波信号, 应的角频率, 1 2 为初位相。 可见光检测器输出的光电流包含有直流和光拍 信号两种成分。滤去直流成分 ,检测器输出频 率为拍频 f 初相位 ,相位与空间位置有关的光拍信 号。
VELOCITY OF LIGHT : 内容与步骤...
实验步骤:
⑼ 用斩光器挡住近程光,调节半反镜、全反镜和正交反射镜组,经半反射镜与近 程光同路入射到光电二极管的光敏面上,这时,示波器屏上应有与远程光光束相应 的经分频的光拍波形出现,8、9两步应反复调节,直到达到要求为止。 ⑽ 由频率计测量信号源的工作频率。 ⑾ 示波器上波形振幅可以通过调节光电二极管(光敏面)的方位来改变,以达到 最大振幅。 ⑿ 接通斩光器的电机开关(在±15V稳压电源上),调节微调旋钮使斩波频率约30 赫兹左右,则借助示波管的余辉可在屏上同时显示出近程光、远程光和零信号的波 形。 ⒀ 手摇移动导轨上的装有正交反射镜的滑块,改变远近光的程差,可使相应二光 拍信号同相(位相差为2π)。 ⒁ 测量光程差ΔL,拍频Δf=2F,其中F为功率信号源的工作频率。 ⒂ 根据公式C=2πfΔL/ΔΦ,计算光速C。
实验内容:
1、分析声光衍射现象。 2、测量光速。
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