光强调制法测光速实验报告(附数据分析处理)
光速测量调制法实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除光速测量调制法实验报告篇一：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T4.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%。
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。
光调制演示实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光调制的原理和过程。
2. 学习使用光调制器进行信号调制。
3. 分析调制信号的频率、幅度和相位变化。
4. 掌握光调制在通信系统中的应用。
二、实验原理光调制是利用光波来携带信息的一种技术，它通过改变光波的某一参数（如幅度、频率、相位等）来实现信息的传输。
本实验中，我们主要研究幅度调制（AM）和频率调制（FM）两种调制方式。
1. 幅度调制（AM）：在AM调制中，信息信号（如声音、图像等）与载波信号相乘，产生一个调制信号。
调制信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。
2. 频率调制（FM）：在FM调制中，信息信号与载波信号的频率相乘，产生一个调制信号。
调制信号的频率随信息信号的变化而变化，而幅度和相位保持不变。
三、实验仪器与设备1. 光源：激光器或LED光源2. 调制器：光调制器（如光强度调制器、相位调制器等）3. 信号发生器：用于产生信息信号4. 光探测器：用于检测调制后的光信号5. 数据采集与分析系统：用于分析调制信号的频率、幅度和相位变化四、实验步骤1. 搭建实验系统：将光源、调制器、信号发生器、光探测器和数据采集与分析系统连接成一个完整的实验系统。
2. 进行幅度调制实验：a. 设置信号发生器产生一个低频正弦波信号作为信息信号。
b. 将信息信号输入到光调制器，调节调制器参数，使信息信号与载波信号进行AM调制。
c. 将调制后的光信号输入到光探测器，采集调制信号的频率、幅度和相位变化。
3. 进行频率调制实验：a. 设置信号发生器产生一个低频正弦波信号作为信息信号。
b. 将信息信号输入到光调制器，调节调制器参数，使信息信号与载波信号进行FM调制。
c. 将调制后的光信号输入到光探测器，采集调制信号的频率、幅度和相位变化。
4. 分析实验数据：使用数据采集与分析系统对实验数据进行处理和分析，得到调制信号的频率、幅度和相位变化曲线。
五、实验结果与分析1. 幅度调制实验结果：实验结果显示，调制信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。
实验4-3_光速实验_调制光强法
反射膜 入射光
vs
屏
+2 +1 0 -1 -2
换能器
图4-3-1 驻波型声光调制器示意图
光速测量原理
混频器
19704KHz 本 振
示波器
移相器
光电倍增 管
直角棱镜 反射角 锥
10000KHz 晶 振 激光器
声光调制 器 导 轨
光速测量原理图
光外差信号： 电差频信号：
U p U p0 cos[(2s 0 )t 3 2k s x]
U e U e0 cos[(2s 0 )t 4 ]
2 fs C 3600 m
斜率法 & 半波长法
mx x0
思考
• 如何测量频率甚高的光？ • 光速很快频率很高，没有实验仪器能够直接精确测 量，但是光具有波粒二象性，可以利用态的叠加原理即 光的干涉特性，由于干涉光的光强不仅与入射光强有关， 还和相位差有关，而这里的相位差是人为可控或可测得 的。在本实验中相位差可以由光程差的改变而实现，光 速作为未知参数出现，最终可以求出。 • 这种对于不可直接测量的物理量的间接测量方法与 光的干涉实验中（例如杨氏双缝实验或者迈克尔逊干涉 实验等等）测量波长或频率的方法类似，通过光的干涉 特性将极小波长放大成为可测量的干涉条纹的参数，从 而求得需要的物理量的结果。 • 傅里叶光谱仪也使用了类似的干涉原理。
sin m m
ks m ki s
(m 0, 1, 2,)
I m J (v ),
2 m
2 v (n )ki L nL
• 当超声波波长远小于 光波波长时可以近似 看做单缝衍射。 • 正弦光栅单元衍射因 子为：
t
Im(υ )
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)参考光速是物理学中一个重要概念，本次光速测量实验我们通过一系列的实验步骤成功的测量了光速。
通过实验，我们不仅加深了对光速的理解，也学会了如何进行物理实验及其数据处理方法。
首先我们使用迈克尔逊干涉仪，用激光束照射下，通过对干涉条纹的观察与计算，可以测量出光的波长λ。
这里我们要注意的是，将激光束满足相干性时（保证激光光源的连续性和单色性），我们才能获得清晰的干涉环。
通过观察干涉条纹的移动，我们可以计算出光路差ΔL。
实验中我们使用银镜片和玻璃片组成干涉装置，利用精密的卡尺测量光路差的大小。
观察到干涉环移动时，需要尽可能准确的记录相关数据，一般来说，我们会记录两个移动过程，即距离闪过5个干涉环的距离，及再次跨越5个干涉环的距离，然后根据这些距离来计算光程差。
接着我们使用增透膜，将激光分成两束，经过一系列的处理后，分别射向两个反射镜。
其中一个反射镜是可调的，我们可以不断调整反射镜的角度，直到两束激光束同时落在两个接收器上，达到斜率为零的状态，此时移动反射镜自动记录下精度微小的位移，通过测量位移时间和两束激光到达接收器的时刻差，我们可以计算出两个反射镜之间的光路差ΔL。
在测量完成之后，对数据进行检查与处理也是必不可少的一步。
我们要检查实验中出现的误差，并通过计算改正。
最后，我们将测得的数据代入公式中，就可以得到光速的值。
在本次实验中，我们获得了较为精确的光速值，这也证明了我们所使用的实验装置的准确性和稳定性。
总之，本次光速测量实验是一个非常有意义的实验，我们通过实验学习到了物理实验的基本方法，并对光速和光的性质有了更深刻的理解。
此外，实验中还加强了我们对数据处理与误差分析的认知，这对于我们今后的学习和研究上有着深远的意义。
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。
光速测量1
声光调制和光速的测量实验报告姓名： 学号： 专业：一、 实验目的(1) 通过对声光调制的理论认识和实际操作，理解调制的概念和光拍法的思想 (2) 熟悉两种光速测量的实验方法：声光调制法测定光速和利用周期性光信号测定光速。
二、 实验原理两个实验都是先调制被测信号的光强，测量光强调制波传播距离的变化所引起的位相变化，最终测定光速。
不同之处在于第一个实验采用声光调制（外调制），第二个实验采用内调制，调制光强。
而且两者的混频方式也不想同。
1、声光调制介质中传播的超声波造成介质的局部压缩和伸长，这种弹性应变使介质的折射率按声波的时间和空间周期性地发生改变。
当光通过时就会发生衍射、散射现象。
这种光被声作用的现象称声光效应。
根据声光作用长度的大小及超声频率的高低，可分为Raman-Nath 衍射和Bragg 衍射。
本实验采用Raman-Nath 驻波衍射。
对于各向同性介质，折射率改变为：式中S 为应变量，p 为声光系数。
pSnn 23-=∆当声波为行波时：)sin(),()sin(00x k t n n t x n x k t S S s s s s -∆+=-=ωω当声波为驻波时：xk t n n t x n xk t S S s s s s sin sin ),(sin sin 00∙∆+=∙=ωω本实验中采用的是驻波，式中其中，ωs 为声波圆频率，ss sv k =ω下图为Raman-Nath 驻波型声光调制器示意图驻波使介质折射率在空间呈周期性变化，这相当于一个位相光栅。
由图可知，声波在一个周期T 内，介质两次出现疏密层，且在波节处密度不变，故折射率每T/2在波腹处变化一次。
若变化过程中各处折射率相同则位相光栅消失。
因此，如果超声频率为fs,则光栅消失和出现的次数为2fs ，因而光波通过介质得到的调制光光强变化频率是声频率的2倍。
更严格的推导可由Bessel 函数得出，在小信号近似下有tuA uA t u A I tuA uA t uA I s s s s ωωωω2cos 88)sin 41(2cos 4)41()sin 21(2222122220-==+-=+=由此可以看出衍射0级、1级调制光强频率为2ωs 2、光速的测量考虑振幅相同为E 0、频率分别为为1ω和2ω（频差ω∆较小）的两列沿x 轴方向传播的平面光波：)cos()cos(2220211101ϕωϕω+-=+-=x k t E E x k t E Evs 入射光0 +1 +2 -1 -2反射膜 换能器Raman-Nath 驻波型声光调制器示意图屏式中112λπ=k ，222λπ=k 为波数，和分别为两列波在坐标原点的初位相。
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。
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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。
将反射镜移远的过程中，李萨如图形变化为椭圆。
椭圆的方位和椭圆度也随距离而改变。
当示波器上再度出现直线时，说明示波器中Y 分量相位改变了π。
即这束调制光程变化了半个波长。
考虑到光经过两次平面镜的反射，半个波长等于直角反射镜移动距离l 的两倍，或写成λ=4l 。
已知调制频率f ，即可得到光在空气中传播速度:
1. 示波器
2. 光速测定仪
3. 相位调节旋钮
4. 频率显示
5.透镜
6. 直角反射镜
7. 地板
8. 发射孔A
9. 接收孔B 求出这种光强调制信号在空气中的传播速度，这就是光在空气中的速度。
利用这种仪器还可以测量透明介质的折射率以及光在这些介质中的速度。
让光透过光路中一定长度L 的某种透明介质，譬如水，先
将示波器上图形调节为直线。
然后移去液体，这时，示波器上图形为一椭圆。
移动直角反射镜一段距离Δx，直至示波器上又得到直线。
这说明强度调制波在空气中通过2Δx产生的相位变化(空气的折射
率为1)，相当于波在待测介质中通过L 产生的变化。
介质的折射n 根据公式：
(2)可以求介质的折射率。
光在这种介质的速度为：
( ⑶
四、实验内容
1. 测量光在空气中速度
(1) 开启光速测定仪，将其两个输出端分别连接到双踪示波器X 通道接口和Y 通道接口。
(2) 调节光路共轴：仪器上光的发射孔A 和接收孔B 外各有一个凸透镜，调节透镜位置，使发射孔处于其焦点附近。
这样，光通过透镜后就大体上成为平行光了。
在底板上前后移动直角反射镜，使得它反射的光经过另一个透镜会聚到接收孔B。
为此，首先调节两个反射镜片背后的螺钉，使镜片垂直于底板且彼此成直角。
其次，调节透镜的位置，使光线会聚到仪器的接收孔B。
这样，在1.5 米长的底板上前后移动直角反射镜，示波器上的李萨如图形都会发生变化，如果在底板远端移动反射镜时，图形无变化，说明光线尚未充分聚焦到接收孔，仍需继续调节光轴。
(3)完成了步骤2，反射镜在远端附近移动时李萨如图形呈椭圆，其大小与方位与反射镜的位置有关。
这时可调节仪器上的相位旋钮，令李萨如成为一条直线。
记录这时直角反射镜的坐标X1。
(4)将反射镜向着仪器方向移动，注意观察示波器上的图形，椭圆会越来越大(为什么？) ，方向也逐渐改变。
如果图形太大，可调节示波器的电压灵敏度旋钮，使图形大小适当。
当反射镜靠近接收孔时，示波器的上的李萨如图形又成为一条直线，它的斜率应与开始时直线在不同象限。
记录反射镜坐标X2。
当然，也可将反射镜从靠近仪器的位置逐渐移远，方向同上。
(5)计算出反射镜移动的距离，根据调制波的频率f ，按(1) 式
计算出光在空气中的速度。
2. 测量光在水中的速度
将专用的1 米左右的圆管内装满水，密封两端透明的盖子后，
放在光路中。
测量管长L。
光经过管内的水照到放置在其后的直角反射镜。
这时示波器上应有椭圆状李萨如图形。
调节相位旋钮，使李萨如图成为一条直线。
记录反射镜的坐标X1。
然后去掉水管，移动反射镜的位置，直至示波器上的图形又成为一条直线。
记录此时反射镜的坐标X2 这说明光强调制信号在空气中经过2 倍|X2-X1| 的距离与该信号经过水中L 距离产生的相位变化相等。
根据(2) 式计算水的折射率，根据(3) 式计算光在水中的传播速度。
五、数据处理根据实验仪器显示测试光的调制频率为57.5 MHz
由λ= 4l得调制光强波长λ为5.220m
由推导公式c = λ? f测得光速V=5.220*5.75* 107 =3.001*10 8m/s
?x = ??2- ?1?= 1.550 - 1.346 = 0.204?? 由公式(n- 1)l= 2?x 求得水的折射率n=2?x /l+1= 1.408 由公式v
= ??求得光在水中传播速度V=3.001 = 2.131*10 8m/s
?? 1.408
六、实验小结
误差分析：
⑴实验装置误差：标准器具误差，仪器误差
⑵环境误差：被测量在不同环境中的测量其结果是不同的，这一客观事实说明，环境对测量是有影响的是测量的误差来源之一。
⑶方法误差：由于测量方法不完善而引起的误差，事实上不存在不产
生测量误差的尽善尽美的测量方法
4）读数误差：由于测量人员在长时间的测量中，因疲劳或疏忽大
意看错，读错，记错等错误造成测量误差。
七、思考题
1.红光的波长约为0.6 微米。
在空气中只走0.3 微米就会产生相
位差。
而我们在实验中却将直角反射镜移动了1.5 米左右的距离，
李萨如图表明两信号之间的相位才改变。
这是为什么？答：因为实验测量的是已调制波的波长，并不是光源光波波长。