文档介绍：声光我矽与无才白 W 颁U 光白勺建屋
摘要：本实验主要是利用声光效应原理及驻波法产生声光频移，利用光拍法测得光在空气中的速度。声光效应为光通过被声波扰动的介质时发生散射或衍射的现象。我们利用这一效应产生光拍频波。再用双光束相位比较法测量光速。
关键词：声光效应、频移、双光速相位比较法、光拍频波
引言
光速是最基本的物理常数之一,光速的精确测量和特性研究与近代物理学和实验技术的许多重大问题关系密切。由于光速的数值很大，光波的波长很小，其测量面临着一系列问题。直到I960年出现激光后，用激光得到现在认为最精确光速值c=(299 792 458±l)m/s。声光效应在光信号处理和集成光通讯方面有重要应用。
本实验利用声光效应可以产生光拍频波，最后通过对光拍频波光强信号的检测可以间接地测得光速。
实验原理

根据波的叠加原理，两束传播方向相同，频率相差很小的简谐波相叠加即形成拍。对于振幅都为E0,圆频率分别为3 1和32,且沿相同方向(假设为沿x方向)传播的两束单色光
E] = E° cos[刃1。-—) + 们] E2 = E° COSS?。-—) + 物] c c
它们的叠加为：
E = E〔+E,= 2E0 cos[^^ Q _ 当 + x cos[^±^ (r-£) + (^±^)]
2 c 2 2 c 2
当31>32,且△3 = g))2较小时，合成光波是带有低频调制的高频波，振幅为
2鸟*[畏±(.三)+ (丑二丝)] 妃竺颂=色*
2 c 2 ,角频率为 2 ,振幅以 2” 频率周期性
地缓慢地变化。(如图1)

在实验中我们用光电检测器接受光信号，光电检测器所产生的光电流与接受到的光强成
正比:
I = gE2
公式1
式中g为光电转换系数。实际得到的光电流IC近似为响应时间T内光电检测器接收到的光强的平均：
=1 [ Idt = 2gE°211 + cos[㈣
_ 口2 )0 _ p) +(91 _ °2 )]
公式2
在某一时刻t,置于不同空间位置的光电检测器将输出不同相位的光电流，因此，用比较相位的方法可以间接测定光速。假设在测量线上有两点A和B,山(4)式可知，在某一时刻t,当点A与
B之间的距离等于光拍频波波长X的整数倍时，该两点的相位差为
(Oj -(z>2)(—_ ) = Inn, n = 1,2,3,
c 公式3
因为有叫一刃2 =2酉，因此
~XB =
n = 1,2,3,
公式4
当相邻两个同相位点之间的距离均―' 等于光拍频波的波长』，即n=l时，由公式7得
公式5
_ 1 _ c
xa-xb=A = —
上式说明，只要我们在实验中测出您' 和』，就可间接确定光速c。(如图2)

其光路图如图3所示。光沿接近轴向方向入射干涉仪时，光线在腔内反射，忽略反射镜球面差的情况下，反射光线走一闭合路径，反射后与入射光线重合，光程差满足△=4pL。
Kc Kc
当满足4L=k入时干涉极大，且通过干涉仪的激光频率满足"=——，△" = 8L
4L 4L0
图3：共焦球面扫描干涉仪的光路图。
扫描干涉仪的自由光谱区是