光拍频法测量光的速度实验报告

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1、实验预习部分成绩评定教师签名嘉应学院物理学院近代物理实验实验报告实验项目：光拍频法测量光的速度实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：年月日一、实验目的：1.了解声光效应的应用。2.掌握光拍法测量光速的原理与方法。二、实验仪器和用具：GSY─IV型光速测定仪，XJ17型通用示波器，E324型数字频率计等。三、实验原理：根据振动振动迭加原理，两列速度相同，振面和传播方向相同，频差又较小的简谐波迭加形成拍。3实验预习部分假设有两列振幅相同（只是为了简化讨论），角频率分别为和的简谐波沿方向传播。式中、称为波数，和为初位相，这两列简谐波迭加后得=式中可见，E是以角频率为，振幅为的前进波。注意

2、到其振幅是以角频率随时间作周期性缓慢变化，所以称E为拍频波。光拍信号的位相与空间位置有关。处在不同空间位置的光电检测器，在同一时刻有不同位相的光电流输出。假设空间两点A、B(见图4—5)的光程差为，对应的光拍信号的位相差，即(4—14)光拍信号的同位相诸点的位相差满足下列关系(4—15)则式中，当取相邻两同位相点，恰好是同位相点的光程差，即光拍频波的波长。从而有或(4—16)因此，实验中只要测出光拍波的波长（光程差）和拍频（，为超声波频率），根据（4-16）式可求得光速c值。3实验预习部分四、实验步骤：本实验利用声光调调制测量He─Ne激光(=632.8nm)在空气中的传播速度c。

3、并求测量标准偏差。与公认值比较，求百分误差。1、实验装置的调试(1)按图5-36-4（b）联接好所用仪器的线路，高频信号源的信号输出端接频率计FA，打开频率计开关，频率旋钮置于100Hz，扫频时间置于0.01s，打开高频（超声波）信号源，分频器y轴输出端接示波器的y轴输入端，x轴输出端接示器x外触发(或EXT)。(2)接通激光光源的开关，调节工作电流至4~5mA(或小于4mA)，以最大激光光强输出为准，预热15分钟，使激光输出稳定，并调节激光束与装置导轨平行。(3)打开示波器电源开关，y轴增幅旋至2V/diV，x轴扫描时间旋至0.5μs/diV，示波器右下四个旋钮分别置于：自动、+

4、、内、AC。①②(a)同相①②(b)有位相差图5-36-5(4)接通稳压电源开关，直流电压为+15V(红灯亮)，电源正常供电。细心调节超声波频率，调节激光束通过声光介质并与驻声场充分互相作用（通过调节频移器底座上的螺丝完成），调节高频信号源频率微调旋钮，使之产生二级以上最强的衍射光斑。(5)调节光阑，用光阑选取所需的（零级或一级）光束，调节M0、M1方位，使①②路光都能按预定要求的光路进行。(6)按图5-36-4（a）中的光路，调节各全反射镜、半反射镜调节架，使二光束均垂直入射到接收头窗口，并注意使全反射镜和半反射镜处于同一高度，以保证光速通过多次反射后仍处于同一水平面上。(7)依

5、次用斩光器分别挡住②路或①路光束，调节①路或②路光束使经其各自光路后分别射入光敏接收器，调节光敏接收器方位，使示波器荧光屏上能分别显示出它们清晰正弦波，正弦波有位相变化。调节出射光束与光探测器光敏面的相对位置，使得两束光产生的正弦波形幅度相等。当两束程差为拍频波的波长时，两波形完全重合，如图5-36-5（a）所示，否则有位相差；见图5-36-5(b)所示。(8)前后移动滑动平板，调节两路光的光程差，使示波器上两正弦波形完全重合（位相差为），此时两路的光程差即为拍频波长。2、测量拍频的波长。用米尺测量两光束的光程差，拍频，其中F为超声波频率，由数字频率计读出。精确测定功率信号源的频率

6、F，反复进行多次，并记录测量数据，根据公式：计算He-Ne激光在空气中的传播速度c，并计算标准偏差，并将实验值与公认值相比较进行误差分析。3实验预习部分五、实验数据记录：3实验预习部分3实验预习部分六、实验数据处理：3实验预习部分3实验预习部分3实验预习部分七、实验结论与分析及思考题解答1、对实验进行总结，写出结论：2、思考题解答：3