文档介绍：相位差测量光速实验报告青岛科技大学实验报告课程名称大学物理实验实验项目光速测量实验专业班级应物122姓名学号指导教师成绩日期XX年04月11日实验报告内容:、,也是各种频率的电磁波在真空中的传播速度,许多物理概念和物理量都与它有密切的联系,光速值的精确测量将关系到许多物理量值精确度的提高,所以长期以来对光速的测量一直是物理学家十分重视的课题。许多光速测量方法巧妙的构思、高超的实验设计一直在启迪着后人的物理学研究。光的偏转和调制,则为光速测量开辟了新的前景,并已成为当代光通信和光计算机技术的课题。【目的与要求】。。。【原理】采用频率为f的正弦型调制波,调制波长为?m的载波的强度,调制波在传播过程中其位相是以2?为周期变化的,表达式为: x I?I0+?I0?cos(2??f(t?) c ?sc (1) 如光接收器和发射器的距离为?s,则光的传播延时为?t?的距离上产生的相位差为??=2??f??t?2?? ,其中c为光速。在?s ?tT 。被光电检测器接收后变为电信号,该电信号被滤除直流后可表示为: U?a?cos(2??f?t???) 可得光速: c? (2) ?s?? ?2??f(3) 如果光的调制频率非常高,在短的传播距离?s内也会产生大的相位差??。如果光的调制频率f?,当?s=5m时,就会使光信号的相位移达到一个周期??=2?。然而高频信号的测量和显示是非常不方便的,普通的教学示波器不能用于高频信号的相位差测量。设在接收端还有一个高频信号f??作为参考信号,表示为: U??a??cos(2??f??t) 将U和U?相乘得到: (4) U?U??[a?cos(2??f?t???)]?[a??cos(2??f??t)] ? 12 aa?cos[2??(f?f?)?t???]? 12 aa?cos[2??(f?f?)?t???] 及差频可见经乘法器后将得到和频f+f?=?= f1?f?f?=?=100KHz的混合信号。将该混合信号通过一个中心频率为 100KHz、带宽为10KHz的滤波器后,和频信号将被滤除,差频信号将保留。上式将变为:U1?a1?cos(2??f1?t???) 该信号频率仅为100KHz,很容易被低频示波器观测到。此式中??没有被改变与(2)式相同,??与信号f1的传播时间?t1相关,?t1可以从示波器上观测到。设f1的周期为T1,则: ??=2??f1??t1?2?? ?t1T1 将式带入式得光速: c? ?s?t1 根?T1?f 据上面的条件: T1= 1100KHz =10?s,f=。测得?s,?t1即可由式计算出光速。使用比较法测量光在非空气介质中的传播速度cm,如图1所示图1比较法测量光在不同介质中传播速度在光路中加入玻璃或水等介质进行第一次测量,总光程为L1,传播时间为t1,反光棱镜位置为x1;第二次测量时,将介质拿掉,信号的相位会发生变化,移动反光棱镜到位置x2处,使测量信号相位回到第一次测量的位置,即使光的传播时间和第一次相同为t1,此时总光程为L1?2?x;由此可以得出光在空气中传