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时间:2019-08-16
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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
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