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测定光速的实验方法.doc

上传人:读书百遍 2021/1/10 文件大小:79 KB

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测定光速的实验方法.doc

文档介绍

文档介绍:31. 测定光速试验方法
1.斐索齿轮法
1849年, 斐索第一个不用天文观察, 而在地面上试验装置中测得光速。 此法实质上和伽利略提出方法一致, 不过用反射镜替换了第二个观察者, 旋转齿轮替换了用手启闭开关。 换言之, 即用反射镜确保行至第二观察者(直)信号能立即返回。 并用齿轮来较正确测定时间。 齿轮法装置图4所表示。 光自垂直于图面狭缝状光源s出发, 经过透镜L和有半镀银面平板M1, 而会聚于F点。 在F点所在平面内, 有一个旋转速度可变齿轮W, 它齿隙不遮光, 而它齿却能遮住全部会聚于F点光。 经过了齿隙光, 经过透镜L1后成为平行光, 透镜L2将此平行光会聚在它自己焦点上凹面反射镜M2表面上。 光至反射镜M2后被反射沿原路回来。 假如在光由F到M2一个往返时间间隔Δt内, 齿轮所旋转角度恰好使齿隙被齿所替换, 则由M2反回光受阻, 在透镜L3后E处看不见光; 反之, 假如齿隙被另一齿隙所替换, 则在E处能看见由M2反回来光。 这么, 当齿轮转速由零而逐步加紧时, 在E处将看到闪光。 当齿轮旋转而达第一次看不见光时, 肯定是图4中齿隙1为齿a所替换。 设齿轮此时转速为每秒v圈, 齿数为n, 则a转到1所需时间间隔
v
t
h
2
1
=
D
其次, 在此时间内光由F到M2, 又由M2返回到F, 走了旅程2L,即

比较所得两式, 则有
C = 4nL。 (4)
斐索用齿数720齿轮, ×105米, , ×108米/秒。 这个试验中关键误差是极难正确地定出看不见光条件, 因为齿有一定宽度, 当F不恰好在齿中央时光也能被遮住。 斐索以后, 还有考纽(1874), 福布斯(Forbes), 和珀罗汀(Perotin)等人前后改善了这个试验, ××108米/秒范围内。
2 .2.傅科旋转镜法
此法由惠斯通(Wheastone)于1834年首先提出, 而1860年傅科第一次用它, 装置图5所表示。 从缝状光源S发出光, 经过半透明平板M3后被透镜L成象于凹面反射镜M2表面上, 光在其间受到轴线经过C点转镜M1反射。 此M1C点处于凹球面镜M2中心, 这为是使从M1反射到M2上光轻易反射回到M1上来, 假如M2采取平面镜, 则只有当M1和M2相互作一定取向时, 即当反射光束轴垂直于M2时, 才能发生上一情况。 由M2和M1反射回光, 经过透镜L和半透明板M3而会聚于S′点。 当平面镜M1绕C轴而高速旋转时, 在光从M1到M2再从M2到M1时间内, M1将转过一个小角α, 而由M1反射回到L光线和原光线方向间将组成2α角。 于是透镜L使光束会聚于S″点。 此点和S″点间隔 Δs = 2α, (5)
其中为由透镜L到象面S′S″距离。
若ω为M1角速度, 则转过小角α= ωΔt。