文档介绍：光拍法测量光速
光在真空中的传播速度是一个极其重要的基本物理量， 许多物理概念和物理量都与它有 密切的联系，因此光速的测量是物理学中的一个十分重要的课题。 本实验的目的是通过测量 光拍的波长和频率来确定光速，掌握光拍频法测量光速的原理和实生对称多级衍射和频移 ，第L级衍射光的圆频率为 6l=60 + LQ,其中
剑的是入射光的圆频率，Q为超声波的圆频率，L=0, ± 1,± 2,...为衍射如禾1J用适当的光路使 零级与+1级衍射光汇合起来，沿同一条路径传播，即可产生频差为 Q的光拍频波。
另一种是驻波法，如图2(b)所示，在声光介质与声源相对的端面敷以声反射材料 ，以增强声
反射。沿超声传播方向，当介质的厚度恰为超声半波长的整数倍时 ，前进波与反射波在介质中
形成驻波超声场，这样的介质也是一个超声位相光栅，激光束通过时也要发生衍射，且衍射效 率比行波法要高。第 L级衍射光的圆频率为
«L,m =®0 + (L +2m)Q
若超声波功率信号源的频率为 F= G/2工则第L级衍射光的频率为
声反射而
入射光
入射光
压电换能器
功率佶号源
图2相拍二光波获得示意图
fL,m = fo (L 2m)F
式中L,m=0,± 1,± 2,...,可见，除不同衍射级的光波产生频移外 ，在同一级衍射光内也有不同频
率的光波。因此，用同一级衍射光就可获得不同的拍频波。例如 ，选取第1级(或零级)，由
m=0和m=-1的两种频率成分叠加，可得到拍频为2F的拍频波。
比较两种方法，显然驻波法有利。本实验采用的是驻波法制成的声光频移器。
三仪器与装置
本实验所用仪器有 CG- m型光速测定仪、 ST-16型示波器和数字频率计各一台。
1、光拍法测光速的电路原理：电路原理图如图 3所示。
1)发射部分
长250mm的氨速激光管输出激光的波长为 ,功率大于1mw的激光束射入声光
移频器中，同时高频信号源输出的频率为 15MHz左右、功率1w左右的正弦信号加在频移
器的晶体换能器上， 在声光介质中产生声驻波， 使介质产生相应的疏密变化， 形成一位相光
栅，则出射光具有两种以上的光频，其产生的光拍信号为高频信号的倍频。
图3光拍法测光速的电原理图
2）光电接收和信号处理部分
由光路系统出射的拍频光， 经光电二极管接收并转化为频率为光拍频的电信号， 输入至
混频电路盒。该信号与本机振荡信号混频，选频放大，输出到 ST-16示波器的Y输入端。 与此同时，高频信号源的另一路输出信号与经过二分频后的本振信号混频。 选频放大后作为
ST-16示波器的外触发信号。需要指出的是，如果使用示波器内触发，将不能正确显示二路 光波之间的位相差。
3）电源
激光电源采用倍压整流电路，工作电压部分采用大电解电容，使之有一定的电流输出， 触发电压采用小容量电容， 利用其时间常数小的性质， 使该部分电路在有工作负载的情况下
形同短路，结构简洁有效。
±12V电源采用三端固定集成稳压器件，负载大于 300mA,供给光电接受器和信号处
理部分以及功率信号源。土 12V降压调节处理后供给斩光器之小电机。
2、光拍法测光速的光路
图4为光速测量仪的光路图。
光用
图4 CG-W型光速测定仪光路图
实验中