光拍法测量光速(教案)
光拍频法测量光速实验

图1 拍频波场在某一时刻t 的空间分布 光拍频法测量光速实验一、实验目的1. 掌握光拍频法测量光速的原理和实验方法,并对声光效应有一初步了解。
2. 通过测量光拍的波长和频率来确定光速。
二、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E 0、圆频率分别为1ω和2ω(频差12ωωω∆=-较小)的二光束:1011120222cos()cos()E E t k x E E t k x ωφωφ=-+⎫⎬=-+⎭(1) 式中112/k πλ=,222/k πλ=为波数,1ϕ和2ϕ分别为两列波在坐标原点的初位相。
若这两列光波的偏振方向相同,则叠加后的总场为: 121212012122cos[()]22cos[()](2)22x E E E E t c x t c ωωφφωωφφ--=+=-+++⨯-+ 上式是沿轴方向的前进波,其圆频率为12()/2ωω+,振幅为1202cos[()]22x E t c ωφφ∆--+,因为振幅绝对值以频率为12/2f f f ωπ∆=∆=-周期性地变化,所以被称为拍频波,∆f 称为光拍波频率。
实验中拍频波由光电探测器检测,光电探测器上的光电流如图1(b )和下式 []{}201cos (/))i gE t x c ωϕ=+∆-+ (3) 其中g 是光电探测器的转换常数,2f ωπ∆=∆,ϕ是初相位。
如果有两路光频波,使其通过不同光程后入射同一光电探测器,则该探测器所输出的两个光拍信号的位相差ϕ∆与两路光的光程差L ∆之间的关系 2L f L c c ωπϕ∆⋅∆∆⋅∆∆== (4) 当πϕ2=∆时,∆L =Λ,恰为光拍波长,此时上式简化为c f =∆⋅Λ (5)可见,只要测定了Λ和f ∆,即可确定光速c 。
为产生光拍频波, 要求相叠加的两光波具有一定的频差, 这可通过超声与光波的相互作用来实现。
超声(弹性波)在介质中传播,使介质内部产生应变引起介质折射率的周期性变化,就使介质成为一个位相光栅。
高中物理实验教案测量光的速度

高中物理实验教案测量光的速度教学目标:1.了解光的速度的概念和重要性。
2.掌握测量光的速度的实验方法。
3.学会使用实验仪器和数据处理方法。
教学准备:1.实验器材及材料:尺子、平滑的水平桌面、一面大型反射镜、一支激光笔、两个墙面标志(如A、B)。
2.学生活动手册。
3.教师实验讲义。
教学步骤:引入:首先向学生解释光的速度的重要性,并且告诉他们测量光的速度是一个非常困难的任务。
接着,让学生自由讨论一下他们对测量光速实验的想法。
步骤1:实验前准备1.教师使用尺子测量桌子的长度并记录在黑板上,将A、B两个标志插在桌上,位置与黑板上标记的两端对齐。
2.使用实验仪器将一面大型反射镜固定在B标志处。
步骤2:实验操作1.将激光笔对准A标志,使激光束垂直射入镜子,观察反射后的激光束是否回到激光笔。
如果没有回到激光笔,调整激光笔、反射镜和A标志,使激光束回到激光笔。
2.使用尺子测量A标志和激光笔之间的距离,并记录在黑板上。
3.调整激光笔、反射镜和B标志,使激光束和镜子的反射束重合。
4.使用尺子测量B标志和镜子之间的距离,并记录在黑板上。
步骤3:数据处理1.根据黑板上的数据计算A标志和B标志之间的距离,并记录为L。
2.记录下激光笔的射出时间为t1,并使用时钟记录下激光束从A标志射出到达激光笔的时间为Δt13.记录下激光束从A标志射出到反射后回到激光笔的时间为Δt2,并计算出反射所用的时间Δt。
步骤4:计算光的速度将L和Δt代入公式v=L/Δt中,计算出光的速度v。
步骤5:实验总结批判性思考问题:实验中可能存在哪些误差?如何改进实验以减小误差?教学总结:重点回顾实验的步骤和计算光的速度的方法。
同时也提醒学生在实验中要注意安全问题,随时向老师请教。
拓展实验:请学生提出其他方法或实验装置以测量光速,鼓励学生自主创新。
教学反馈:在后续课堂上可以通过小组讨论实验中的问题和解决方案,以及展示其他测量光速的实验装置,加深学生对此实验的理解。
光速的测量教案——光拍频法

光速的测量 教案——光拍频法陈奋策 整理作为最基本的物理量之一的光速进行精确测定,能证实光的电磁本性,而且光速的测定问题还与物理学、天文学以及许多技术科学有密切的联系。
目前对光速的测量已达到非常高的精度,致使国际计量局“米”定义委员会已建议将光速的不变值作为定义长度的一个基准。
光速首先是由丹麦天文学家罗默(R6mer)在1676年测定的。
其后许多科学家利用不同的天文学或实验室方法(母国光,1978)对光速进行了多次测量。
1975年第十五届国际计量大会确认的光 速值c =299792458土1.2m /s 。
实验室中测光速一般有光脉冲测量法、相位法、驻波法和光的频率、波长直接测量方法等。
本实验介绍光拍频法。
利用本仪器和方法还可测量均匀透明介质薄片的折射率。
一、实验目的:(1)理解光拍频法测量光拍的频率和波长,从而确定光速的实验原理。
(2)熟练掌握用光速测定仪测量光速的实验方法。
(3)测量透明介质(如玻璃)薄片的折射率n:二、实验原理:1、光拍频法测量光波速度c根据振动叠加原理,频差较小、速度相同的二列同向传播的简谐波叠加即形成拍。
设有振幅相同,频率分别为0E 1ω和2ω (频差12ωωωΔ=−较小)的二光束:11011cos(t E E k x ωϕ=−)+22022cos(t E E k x ωϕ=−)+ 式中可k 1=2π/λl ,是k 2=2π/λ2为圆波数,φ1和φ2分别为两列波在坐标原点的初位相。
若这两列光波的偏振方向相同,则叠加后的总场为:121212121202cos ()cos ()222E E E x x E t t c c 2ωωϕϕωωϕ=+−−+⎡⎤⎡=−+×−+⎢⎥⎢⎣⎦⎣ϕ+⎤⎥⎦ (1) 上式是沿x轴方向的前进波,其圆频率为(12ωω+)/2,振幅为1202cos ()22x E t c ϕϕω−⎡−+⎢⎣⎦+⎤⎥,因为振幅以频率∆f =∆ω/2π周期性地变化,所以被称为拍频波,∆f 称为拍频。
《光速测量》实验教案.doc

《光速测量》实验教案—・实验目的:1.了解声光原理及其应用;2.理解光拍频概念及其获得;3.掌握光拍法测量光速的技术。
二.实验原理:1.光拍的形成及其特征。
根据振动叠加原理,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光拍。
设有两列振幅E相同(为了讨论问题的方便)、频率分别为和/2 (频差y-h很小时)的二列光波E[ = E cos(®r - + %)E2= E cos(692r 一k2x + 径)叠加成E S=E^E2的合成波E s=E i + E.=2E cos[笙竺(_ 兰)+ 红乞]x cos [弘竺(r - 兰)+ 生验]- 2 c 2 2 c 2证明合成波是角频率为红严,振幅为2民対色二空(一兰)+红箜]的带2 2 c 2有低频调制的高频波。
显然氏的振幅是时间和空间的函数,以频率纣二牛些》厂£周期性地变化,纣•就是扌H频。
2.光拍信号的检测。
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。
因光检测器光敏面上光照反应所产生的光电流与光强(即电场强度的乎方)成止比,即i°=恣g为接收器的光电转换常数由于光波的频率甚高(/0>10,4//z),而光敏面的频率响应一般<109Wz,來不及反映如此快的光强变化,因此检测器所产生的光电流都只能是在响应时间厂内的平均值石=丄[gE s2dt ={1 + cos[A^--) + \(p]}T * C\co— = Innc其中缓变项即是光拍频波信号,A®是与拍频纣相应的角频率, 2 =叶驰为初位相,厶是光程差。
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gE「,检测器输出频率为拍频歹、初相位厶卩、相位与空间位置有关的光拍信号。
3.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。
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。
光拍频法测量光速教案

实验十四光拍频法测量光速教案课任教师:胡君辉一、明确实验目的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、讲解实验原理1、光速测量的意义:光波是电磁波,光速是最重要的物理常数之一。
光速的准确测量有重要的物理意义,也有重要的实用价值。
基本物理量长度的单位就是通过光速定义的;而且光速的精确测定还是对爱因斯坦相对论理论的检验。
2.光速测量的方法:(1)光速测定的天文学方法:a.1676年丹麦天文学家罗默(1644—1710)的卫星蚀法(测得光速为299840±60km/s )b.1728年,英国天文学家布莱德雷(1693—1762)的光行差法(C=299930km/s)(2)光速测定的大地测量方法:a.伽利略测定光速的方法b.旋转齿轮法(测得c=299793.1±0.3km/s)c.旋转镜法(1851年傅科c=298000±500km/s;1926年迈克耳逊:c=299796km/s)(3)光速测定的实验室方法:a.微波谐振腔法(1950年埃森测得c=299792.5±1km/s)b. 激光测速法(1790年美国国家标准局和美国国立物理实验室c=299792.458±0.001km/s)今天我们的方法:光速c=s/Δt,s是光传播的距离,Δt是光传播s所需的时间。
例如c=fλ中,λ相当上式的s,可以方便地测得,但光频f大约1014Hz,我们没有那样的频率计,同样传播λ距离所需的时间Δt=1/f也没有比较方便的测量方法。
如果使f变得很低,例如30MHz,那么波长约为10m。
这种测量对我们说来是十分方便的。
这种使光频“变低”的方法就是所谓“光拍频法”。
频率相近的两束光同方向共线传播,叠加成拍频光波,其强度包络的频率(即光拍频)即为两束光的频差,适当控制它们的频差即可达到降低拍频光波拍频的目的。
3.光拍的产生和接收根据振动叠加原理,频差较小、速度相同的二同向共线传播的简谐波相叠加形成拍。
光拍的传播和光速的测量-

中国石油大学近代物理实验实验报告成绩:班级材料物理姓名:同组者:教师: 许老师光“拍”的传播和光速的测量实验【实验目的】1、了解声光频移的基本知识;2、理解光拍频的概念;3、掌握光“拍”法测光速的技术。
【实验原理】1、光拍的产生与传播根据振动迭加原理,频差较小、速度相同的二同向传播的平面光波相迭加即形成拍。
假设它们的振幅均为0E ,圆频率分别为1ω和2ω,频差为12ωωω-=∆,沿x轴方向传播,则()11101cos ϕω+-=x k t E E ()22202cos ϕω+-=x k t E E式中的11/2k λπ=和22/2k λπ=为波数,1ϕ和2ϕ为初位相。
这两列迭加后有⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+=22cos 22cos 212121212021ϕϕωωϕϕωωc x t c x t E E E E (4-2-1)上式表示沿X轴方向的前进波,其圆频率为221ωω+,振幅为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆22cos 2120ϕϕϕc x t E因为振幅以频率πωωπω2212-=∆=∆f 作周期性地变化,所以被称为拍频波。
图4-2-1所示为拍频波场在某一时刻t的空间分布,图中以Λ表示拍频波长。
任何探测器所产生的光电流都只能是在响应时间τ内的时间平均值,即()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆+=1220cos 1ϕϕωc x t gE i (4-2-2) 式中g 为探测器的光电转换常数。
在同一时刻,光电流i 的空间分布如图4-2-2所示。
将直流成份滤掉,即得光拍信号。
而光拍信号的位相差与空间位置x有关。
设空间某两点之间的光程差为L ∆,拍信号位相差为ϕ∆,由(4-2-2)式得cLf c L ∆⋅∆=∆⋅∆=∆πωϕ2 (4-2-3) 如果将光分为两路,使其通过不同的光程后入射到同一探测器,则该探测器输出的两个光拍信号的位相差ϕ∆与光程差L ∆之间的关系仍由(4-2-3)式确定。
光拍法测光速

班 级__wl.10.b2___ 组 别_____________ 姓 名___陈婵___ _ 学 号 1100600050 日 期_2012.06.04__ 指导教师__贺老师【实验题目】 光拍法测光速 【实验目的】1·用光拍测光速;2·掌握光拍频法测光速实验原理及方法; 3·对声光效应有初步了解。
【实验仪器】光电二极管,光速测量仪,数字频率计,双踪示波器【实验原理】1·声光效应:超声波通过介质时会造成介质的压缩或伸长而产生弹性形变,且随时间做周期性变化,使介质出现疏密相间的现象。
2·拍频法:激光束通过声光测频器,利用声光效应获得有较小频差的两束光,再叠加得到光拍。
利用斩光器使两束光在不同间隔的时间段通过不同路径后在光电探测器上重新叠加,经过光电转换及滤波放大等处理后,在示波器上显示两分光束的电信号,利用光程差及相位差既可求得光速。
3·光拍的形成:利用频率相近,同方向传播,速度相同及振面相同的两束光迭加;既:叠加后:其角频率为: 称为“拍”。
称为拍频3·光拍频的接收:光强正比于光电流大小。
既:)cos(1101φω+=t E E )cos(2202φω+=t E E )22cos()22cos(221212121021φφωωφφωω+++⨯-+-=+=t t E E E E 21212ωωωω≈≈+12ωωω-=∆20gE i =将E 代入处理后得:4·光速的计算:【实验内容】 1`调节光路调节频率测量计合适的频率使声光测频器产生适合测量的光。
取k=0级的光透过光阑。
转动半圈斩光器,分别调节光路使在示波器上能光查到合适的波形。
2·测量光速开启斩光器,使其快速转动。
通过示波器调节光程选取相位差为零的点,记下位置。
移动滑块改变相位差,在0到2π内选取5个测量点,记下光程和相位差,最后测量相位差为2π的点,记录数据。
用光拍频法测量光速

用光拍频法测量光速光速一般是指光在真空中的传播速度,实验测得各种波长的电磁波(广义的光)在真空中的传播速度都相同。
据近代的精确测量,光速为。
它是自然界重要常数之一。
近代物理学理论的两大支柱之一——爱因斯坦的相对论,是建立在两个基本“公设”之上的,这两个公设之一就是“光在空虚空间里总是以确定的速度v 传播着”s m /102.997924588×1,即通常所说的真空中光速不变。
由麦克斯韦电磁理论得到电磁波在真空中的传播是一个恒量,通过电磁学测出的这一恒量与实际测定的光速十分接近,于是麦克斯韦提出了光的电磁理论,认为光是在一定频率范围内的电磁波。
1887年的“迈克尔逊——莫雷实验”表明光速在任何惯性系都是不变的。
爱因斯坦采用了麦克斯韦的理论作为他相对论的基础之一,而迈克尔逊——莫雷实验是相对论的重要实验基础。
目前光速测量技术,如光脉冲测量法、相位法等,还用于激光测距仪等测量仪器。
实验目的1. 理解光的拍频概念。
2. 掌握拍频法测量光速的技术。
实验原理1.光拍的产生和传播两个同方向传播、同方向振动的简谐波,如果其频率差远小于它们的频率时,两波迭加即形成拍。
考虑满足上述条件的两束光,频率为f 1 和f 2 ,且f f f 12−<<1 及f f f 12−<<2 ,设两光强相等,初相为 0,沿 x 方向传播:)(cos )(cos 202101cx t E E c x t E E −=−=ωω (1)1 爱因斯坦 “论动体的电动力学”,1905年9月可推导出合成波E s 的方程:)](22cos[)](22cos[2 )](2cos[)](2cos[2121201212021c x t f f c x t f f E cx t c x t E E E E s −+⋅−−=−+⋅−−=+=ππωωωω (2) 可见合成波是频率为 2)(12f f + ,振幅为222021E f f t x ccos[()]π−− 的行波。
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光拍法测量光速从17世纪伽利略第一次尝试测量光速以来,各个时期人们都采用最先进的技术来测量光速。
现在,光在一定时间中走过的距离已经成为一切长度测量的单位标准,即“米的长度等于真空中光在299792458/1秒的时间间隔中所传播的距离”。
光速也已直接用于距离测量,在国民经济建设和国防事来上大显身手,光的速度又与天文学密切相关,光速还是物理学中一个重要的基本的常数,许多其它常数都与它有关,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、μ子等基本粒子的质量等都与光速c 相关。
正因为如此,巨大的魅力把科学工作者牢牢地吸引到这个课题上来,几十年如一日,兢兢业业地埋头于提高光速测量精度的事业。
[目的]1.了解声光频移法获得光拍的方法。
2.掌握光拍法测光速的原理和实验方法。
3.熟练掌握用光速测定仪测量光速的技术。
本实验是采用高频声光器件,利用声光频移效应产生150MHz 的拍频波,移动反光镜,用示波器比较近程光与远程光的相位差,求得拍频波的波长和频率,测得光的传播速度。
[仪器]光速测量仪(LM2000C )(包括光学系统及光路系统)、多功能等精度频率计(HC-F1000L )、示波器(YB4320)。
[原理]1.光拍的产生和传播根据振动的迭加原理,频差较小、速度相同的二同向传播的简谐波相迭加即形成拍。
考虑频率分别为1f 和2f (频差21f f f -=∆较小)的光束(为简化讨论,我们假定它们具有相同的振幅):)cos(1111ϕω+-=x k t E E )cos(2222ϕω+-=x k t E E它们的迭加]2)(2cos[]2)(2cos[22121212121ϕϕωωϕϕωω++-+⨯-+--=+=c x t c x t E E E E s (1)是角频率为221ωω+,振幅为]2)(2cos[22121ϕϕωω-+--c x t E 的前进波。
注意到s E 的振幅以频率πωω221-=∆f 周期地变化,所以我们称它为拍频波,f ∆就是拍频,如图一所示:我们用光电检测器接收这个拍频波。
因为光检测器的光敏面上光照反应所产生的光电流系光强(即电场强度的平方)所引起,故光电流为2s o gE i =g 为接收器的光电转换常数。
把(1)代入(2),同时注意:由于光频甚高(Hz f 14010>),光敏面来不及反映频率如此之高的光强变化,迄今仅能反映频率Hz 810左右的光强变化,并产生光电流;将o i 对时间积分,并取对光检测器的响应时t (ft f o ∆<<11)的平均值。
结果,o i 积分中高频项为零,只留下常数项和缓变项。
即:]})(cos[1{12ϕω∆+-∆+=⋅=⎰cx t gE dt i t i t o (3) 其中ω∆是与f ∆相应的角频率,21ϕϕϕ-=∆为初相。
可见光检测器输出的光电流包含有直流和光拍频交变信号两种成分。
滤去直流成分,即得频率为拍频f ∆,位相与空间位置有关的光拍频电信号。
oi 2gE 0tc ∆/图二 光拍的空间分布图二是光拍信号o i 在某一时刻的空间分布,如果接收电路将直流成分滤掉,即得纯粹的拍频信号在空间的分市。
这就是说,处在不同空间位置的光检测器,在同一时刻有不同相位的光电流输出。
这就提示我们可以用比较相位的方法间接地测定光速。
事实上,由(3)可知.光拍信号的同位相诸点有如下关系πωn cx2=∆或f nc x ∆= (4) n 为整数,两相邻同相点的距离nfc=Λ即相当于拍频波的波长,测定了Λ和光拍频f ∆,即可确定光速c . 2、相拍二光束的获得光拍频波要求相拍二束具有一定的频差。
使激光束产主固定频移的办法很多。
一种最常用的办法是使超声与光波互相作用。
超声(弹性波)在介质中传播,引起介质光折射发生周期性变化,就成为一位相光栅。
这就使入射的激光束发生了与声频有关的频移,实现了使激光束频移的目的。
利用声光互相作用产生频移的方法有二。
一是行波法。
在声光介质与声源(压电换能器)相对的端面上敷以吸声材料,防止声波反射,以保证只有单向声行波通过,如图三所示。
互相作用的结果,激光束产生对称多级衍射和频移。
第1级衍射光的角频率为Ω+=l l 0ωω。
其中0ω为入射光的角频率,Ω为声角频率,衍射级 2,1±±=l ,如其中第1+级衍射光频为Ω+0ω,衍射角为Λ=λα,λ和Λ分别为介质中的光波长和声波长。
通过仔细的光路调节。
我们可使1-与0级二光束平行迭加,产生频差为Ω的光拍频波。
另一种是驻波法,如图四所示。
利用声波的反射,使介质中存在驻波声场(相应于介质传声的厚度为半声波长的整数倍的情况),它也产生1级对称衍射,而且衍射光比行波法时强得多(衍射效率高),第1级的衍射光频为Ω++=)2(0m l lm ωω其中 2,1,0,±±=m l 可见驻波声光器件的同一级衍射光束内含有许多不同的光波的迭加(当然强度不相同),因此用不着光路的调节就能获得拍频波。
例如选取第一级,由0=m 和1-的两种频率成分迭加得到拍频为Ω2的拍频波。
两种方法比较,显然驻波法有利,我们就此选择。
[实验装置] 一.主要技术指标:仪器全长拍频波频率拍频波波长可变光程连续移相范围移动尺最小读数0.785*0.235m150MHz2m0~2.4M0~2π2根0.1mm二.LM2000C 光速测量仪外形结构介绍:1.电路控制箱2.光电接收盒3.斩光器4.斩光器转速控制旋纽5.手调旋纽16. 手调旋纽27.声光器件8.棱镜小车B9.导轨B 10.导轨A 11. 棱镜小车A 12.半导体激光器 13.示波器 14.频率计 15.棱镜小车的横向移动手轮 16. 棱镜小车的俯仰手轮三. LM2000C光速测量仪光学系统示意图:四. LM2000C光速测量仪光电系统示意图:五.差频位相比较法测拍频波长: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。
当二光拍信号的相位差为π2时,即光程差为光拍波的波长λ∆时,示波器荧光屏上的二光束的波形就会完全重合。
由公式()F L f c 2⋅=∆⋅∆=λ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] 一.连接电路 二.预热电子仪器都有一个温飘问题,光速仪的声光功率源、晶振和频率计须预热半小时再进行测量。
三.调节电路控制箱面板上的“功率”和“频率”旋钮,使示波器上的图形清晰,稳定(频率大约在MHz MHz 02.075±左右,功率指示一般在满量程的%100~%60);四.调节声光器件平台的手调旋钮2,使激光器发出的光速垂直射入声光器件晶体,产生Raman-Nath 衍射(可用一白屏置于声光器件的光出射端以观察Raman-Nath 衍射现象),这时应明确观察到0级光和左右两个(以上)强度对称衍射光斑,然后调节手调旋钮1,使某个1级衍射光正好进入斩光器;五.近光路调节:调节光路上的平面反射镜,使近光程的光打在光电接收器入光孔的中心; 六.远光路调节:在近光路调节完成的前提下,调节远光路上的平面反射镜,使棱镜小车A/B 在整个导轨上来回移动时,外光路的光也始终保持在光电接收器入光孔的中心; 七.反复进行步骤五、六,直至示波器上的两条曲线清晰、稳定、幅值相等。
注意调节斩光器的转速适中。
过快,则示波器上两路波形会左右晃动;过慢,则示波器上两路波形会闪烁,引起眼睛观看的不适;另外各光器件的光轴设定在平台表面上方62.5mm 的高度,调节时注意保持才不致调节困难。
八.记下频率计上的读数f ,在步骤八、九中应随时注意f ,如发生变化,应立即调节功率源面板上的“频率”旋钮,保持f 在整个实验过程中的稳定;九.将棱镜小车A 定位于导轨A 最左端某处(如5mm 处),这个起始值记为)0(a D ;同样,从导轨B 最左端开始运动棱镜小车B ,当示波器上的两条正弦波完全重合时,记下棱镜小D;车B在导轨B上的读数,反复重合5次,取这5次的平均值,记为)0(bD;将棱镜十.将棱镜小车A定位于导轨A最右端某处(如535mm处),这个值记为)2(a小车B向右运动,当示波器上的两条正弦波再次重合时,记下棱镜小车B在导轨B上的读D;数,反复重合5次,取这5次的平均值,记为)2(b十一.将上述各值填入下表,计算出光速V:十二.每只平面反射镜均可独立调节。
对整个系统而言,应遵循以下调节原则:顺着光路的先后次序,先调节前一个平面反射镜,完成后再调节下一个。
注意事项:1.反射平面镜①及两个半透半反光镜不进行调节,反光镜的止动旋钮不调。
2.手不要碰到电路的接口上,防止触电。
3.调节反射镜应顺着光路的先后次序,先调节前一个平面反射镜,完成后再调节下一个。
思考题:光拍法测光速1). 什么是光拍频波?2). 斩光器的作用是什么?3). 为什么采用光拍频法测光速?4). 获得光拍频波的两种方法是什么?本实验采取哪一种?5). 写出光速的计算公式;并说出各量的物理意义?6). 简述本实验的实验原理?7). 分析本实验的主要误差来源,并讨论提高测量精确度的方法。
8). 简述本实验的实验步骤?9). 本实验的注意事项是什么?光速测量仪 实验数据参考:1.声光器件:MHz f 998.74= )(1078mw P ⨯=mm D mm D B A 0.49,0.51,0.53,0.54,0.49)0(0.5)0(00== mm D B 2.51)0(0= mmD mmD B A 0.523,0.523,0.521,0.515,0.516)360(0.535)360(00==mm D B 6.519)360(0=s m C /10995.2)2998.74(]2)0.50.535(2)2.516.519[(8⨯=⇒⨯⨯⨯-+⨯-相对误差:%07.0%100997.2/)997.2995.2(=⨯- 2.声光器件:MHz f 990.74= )(1083mw P ⨯=mm D mm D B A 0.49,0.47,0.50,0.49,0.47)0(0.5)0(00== mm D B 4.48)0(0= mmD mmD B A 0.520,0.520,0.518,0.519,0.518)360(0.535)360(00==mm D B 0.519)360(0=s m C /10001.3)2990.74(]2)0.50.535(2)4.480.519[(8⨯=⇒⨯⨯⨯-+⨯-相对误差:%13.0%100997.2/)997.2001.3(=⨯- 3.声光器件:MHz f 987.74= )(1080mw P ⨯=mm D mm D B A 0.37,0.38,0.38,0.36,0.40)0(0.5)0(00== mm D B 8.37)0(0= mmD mmD B A 0.510,0.510,0.505,0.510,0.507)360(0.535)360(00==mm D B 4.508)360(0=s m C /10001.3)20.987.74(]2)0.50.535(2)8.374.508[(8⨯=⇒⨯⨯⨯-+⨯-相对误差:%13.0%100997.2/)997.2001.3(=⨯- 4.声光器件:MHz f 949.74=cm D cm D B A 75.3)0(15.1)0(00==cm D cm D B A 70.50)360(10.53)360(00==sm C V /10965.21010)2949.74(]2)15.110.53(2)75.370.50[(826⨯=⇒⨯⨯⨯⨯⨯-+⨯-=-相对误差:%07.1%100997.2/)997.2965.2(=⨯-。