光拍频法测量光的速度实验报告.docx

1、光拍频法测量光的速度实验报告光拍频法测量光的速度实验报告 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：GSYIV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 假设有两列振幅相同，角频率分别为 1 和 2 的简谐波沿方 1k1)E2E0co

2、s(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 2x2x2 EE1E2=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 45)的光程差为，对应的光拍信号的位相差，即 /c2f/c (414)光拍信号的同位相诸点的位相差 满足下列关系 /c2f/c2n (41

3、5)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 (416)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 HeNe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 5-36-4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

4、EXT)。(2)接通激光光源的开关，调节工作电流至 45mA(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 s/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。(5)调节光阑，用光阑选取所需的 光束，调节 M0、M1 方位，使路光都能按预定要求的光路进行。(6)

5、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路或路光束，调节路或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

6、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

7、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：GSYIV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 2x2x2 EE1E2=2E0cos12cos1t1t

8、12c22c2 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 45)的光程差为，对应的光拍信号的位相差，即 /c2f/c (414)光拍信号的同位相诸点的位相差 满足下列关系 /c2f/c2n (415)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 (416)因此，实验中只要测出光拍波的波长和

9、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 HeNe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 5-36-4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 45mA(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

10、。(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 s/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。(5)调节光阑，用光阑选取所需的 光束，调节 M0、M1 方位，使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

11、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路或路光束，调节路或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：