2019光拍频法测量光的速度实验报告

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1、光拍频法测量光的速度实验报告　　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。　　实验预习部分　　假设有两列

2、振幅相同，角频率分别为1和2的简谐波沿方　　1k1)E2E0cos(2k2)式中k2、k22称向传播。E1E0cos(121为波数，1和2为初位相，这两列简谐波迭加后得　　2x2x2EE1E2=2E0cos12cos1t1t12c22c2式中可见，E是以角频率为　　122x12的前进波。，振幅为2E0cos12t2c2注意到其振幅是以角频率122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

3、光拍信号的位相差，即　　////c2f//c　　(4—14)　　光拍信号的同位相诸点的位相差满足下列关系　　//c2f//c2n　　(4—15)　　则cf/n　　式中，当取相邻两同位相点n1，恰好是同位相点的光程差，即光拍频波的波长　　/。从而有c/f或cf　　(4—16)　　因此，实验中只要测出光拍波的波长和拍频f，根据式可求得光速c值。　　2　　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(=)在空气中的传播速度c。并求测量标准偏差　　c。与公认值比较，求百分误差。　　1、实验装置的调试　　(1)按图5-

4、36-4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，打开高频信号源，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μs/diV，示波器　　右下四个旋钮分别置于：自动、+、内、AC。　　(4)接通稳压电源开关，直

5、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，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。①①(5)调节光阑，用光阑选取所需的②②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中的光路，调节各全反射镜、(a)同相(b)有位相差　　半反射镜调节架，使二光束均垂直入射到接　　图5-36-5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)依次用斩光器分别挡住②路或①

6、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，此时两路的光程差L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L，拍频f2F，其中F为超声波频率，数字频率计

7、读　　c2FL出。精确测定功率信号源的频率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　　五、实验数据记录：　　　　实验数据处理　　六、实验数据处理：　　　　实验总结部分　　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：　　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

8、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