光速测量实验报告

光速测量实验报告

光拍法测量光速

【实验名称】光拍法测量光速

【实验目的】1( 掌握光拍频法测量光速的原理和实验方法。

2( 通过测量光拍的波长和频率来确定光速。

【实验仪器】CG-IV型光速测定仪，示波器，数字频率计

【实验原理】根据振动叠加原理，频差较小，速度相同的两列同向传播的简谐波叠加即形成拍。若有振幅相同为E0、圆频率分别为和(频差较小)的二光

束: ,,,,,,,,1212

E,Ecos(,t,kx，,) E,Ecos(,t,kx，,) 1011120222

式中，为波数，和为初位相。若这两列光波的偏振方向相同，

k,2,/,k,2,/,,,112212

则叠加后的总场为:

,,，，,,,,,,,,xx，，，，12121212EEEEtt ,，,2cos(,)，，cos(,)，120,,,,cc2222，，，，上式是沿x轴方向的前进波，其圆频率为，振幅为(,，,)/212

,,,x,,，，12Et，因为振幅以频率为周期性地变化，所以

E2cos(,)，,f,,,/4,0,,c22，，

被称为拍频波，称为拍频，为拍频波的波长。 ,,,,,c/,f,f

实验通过实验装置获得两束光拍信号，在示波器上对两光拍信号的相位进行比较，测出两光拍信号的光程差及相应光拍信号的频率，从而间接测出光速值。假设两束光的光程差为L，对应的光拍信号的相位差为，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，，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。【实验步骤】1，观察实验装置，打开光速测定仪，示波器，数字频率计电源开关。 2，调节高频信号源的输出频率(15MHZ左右)，使产生二级以上最强衍射光斑。 3，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，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。 4，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。

5，示波器上这时有两列波出现，移动导轨上A的滑块，记下此时A的位置，然后移动滑块B，让两列波完全重合，记下滑块B的位置。

6，重复步骤5，然后再记下数据。

【实验数据与处理】

f=75.0035MHZ

(mm) (mm) ，，，，D0D0AB

80.0 548.0 548.1 548.2 548.0 548.0

(mm) (mm) ，，，，D2,D2,AB

420.0 209.1 208.8 209.0 209.3 208.8

，，，，，，，，，，，，L,2，D2,,D0，2，D2,,D0BBAA

，，D2,=(209.1+208.8+209.0+209.3+208.8) 5=209.0mm ,B

，，D0=(548.0+548.1+548.2+548.0+548.0)5=548.06mm ,B

1.88mm ，，，，L,2，209.00,548.06，2，420.0,80.0,

68c==1.88，，，2，75.0035，10=m/s ，，L，2F2.820，10

883.0，10,2.820，10,,=6.0% 83.0，10

【小结与讨论】

调节远程光是本实验的重点也是难点。实验时只要把远程光调节好，实验也就成功了一半。调节时一定要循序渐进，从光源开始一步步的进行，直到示波器中出现了两条正旋波为至。实验时，切勿用手或其它污物接触光学表面，切勿带电触摸激光管电极等高压部位。