文档介绍：物理设计性实验
实验报告
专业:热能与动力工程
班级:动力1141
姓名: 王震
学号:1103411135
实验题目
光拍法测光速
实验类别
定量探究性
环境
时间
2012、5、23
指导教师
鞠曙光
地点
物理实验室
实验成绩
一、实验目的
,从而确定光速的实验原理。
。
二、实验原理介绍
根据振动叠加原理:频差(Δω=ω1-ω2)较小、速度相同、同向传播的两束波叠加形成拍频。拍频波场其空间分布为两束波叠加后的振幅空间分布,形成一个周期性的空间包络面,频率为Δf=Δω/2л,而拍频波波长为λ。
所以,我们即可通过测量出拍频波的频率Δf和波长λ来确定光速。
用光电探测器接收拍频波信号,滤去直流成分,即可得到正弦形式的拍频波信号。若将同一拍频波分为2路,使其通过不同光程进入同一光电探测器,则该探测器所输出的两个光拍信号(即示波器上的正弦波)的位相差Δφ=ΔωΔL/c=2лΔfΔL/c,因拍频波频率
Δf已定,故位相差Δφ由光程差ΔL确定。
当两束拍频波光程差ΔL=n•λ时,则位相差Δφ=n•2л,则此时示波器上的两拍频波信号(正弦波)波形完全重合。故此,我们只需要调节光程,使示波器上相继出现2次波形重合,则可由仪器上的前后读数得其光程差ΔL=λ,而频率Δf由频率计测出。
三、基本操作与仪器介绍
本实验所用LM2000C型光速测量仪,其基本光路如下:
激光束穿过声光驻波器件产生衍射,在同一级衍射中即包含有多种不同频率ω的光波(Δω极小、同向、同速)的叠加,故该级衍射其本身就是一列拍频波信号。这一列拍频波信号在斩光器上又被分成2路,分别通过不同的光程进入同一个电探测器,并通过示波器将这两列波信号显示出来。
基本操作为:;,使出现两次波形重合,并记下两次波形重合的光程差;,并结合光程差ΔL=λ计算出光速。
四、实验重要步骤
1、按“实验仪器介绍”中的实验装置示意图连接好线路,经检查无误,方可接通。
2、开启激光源,调节“频率”和“功率”旋钮,使示波器上图形清晰、稳定。(频率大约在75MHz±,功率指示在量程的60%~100%)
3、调整光路,使一级衍射光通过光阑,依次调节各全反镜和半反镜的调整架,使近程和远程的所有光束在同一水平面内反射、传播,直至近程光和远程光分别垂直照射到光电接收器的光敏面上,在示波器显示屏上出现相应的光拍频波形。
4、调节斩光器的转速,同时看到近程光和远程光的两个拍频波的波形,移动棱镜小车的位置以改变远程光的光程。当二光拍信号同相(二波形重合)时,两路光的光程差ΔL等于拍频波长λ(从不同方向移动“可动镜”的位置,要求测量2—3次)。信号源的频率f由频率计数器测出。