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光速测量实验报告


青岛科技大学


课程名称 专业班级 指导教师


实验项目 姓 成 绩 名




光速测量实验 学 号 日 期 2013 年 04 月 11


大学物理实验
应物 122

一、实验目的 1.了解和掌握光调制的基本原理和技术。 2.学习使用示波器测量同频正弦信号相位差的方法。 3.测量光在空气中的速度。 二、实验器材 光速测量仪,双踪示波器。

三、实验原理
1.利用光的波长和光频率( f =1014Hz)测速度

c??? f
但 f =1014Hz,太高,目前电路最高只能响应 108Hz 的频率。 2.用调制波波长和频率( f调制 ? 108Hz)测速度

c ? ?调制 ? f调制

f调制 ? 108Hz,容易测量。
3.实验装置如图:

图 22-3

根据相移量与反射镜距离之间的关系测定光

用公式 测量调制波波长 ?调制 。

?调制

2? ? ? 2D i ??i



4. 测量相位差 ??i 。因为 f调制 ? 108Hz,还是太高,制作高频测量电路困难。根据差频信号相位差 不变原理,可用较小的差频 f 差频 测量、计算相位差 ??i :

??i ? 2?f差频 ? ?t
光速计算公式:

c?

f调制 ? 2D f 差频 ? ?t

四、实验步骤 1.预热 2.光路调整 3.示波器定标 4.测量光速(1) “等距离”法测波长(2)

“等相位”法测波长

五、实验数据和数据处理

f调制 ? 108Hz, f调制 ?
(1) “等距离”法测波长 表1 0 x(mm) D(mm) t( ?s ) “等距离”法测波长 1 2 3 4 5 6

?t ? s )

??(rad)

作 D- ?? 图像:

求出 D- ?? 图像(直线)的斜率 k,光速 c=4π f?k = (2) “等相位”法测波长 表2 0 t( ?s ) 1 “等相位”法测波长 2 3 4 5 6

?t ? s )

??(rad)
x(mm) D(mm) (同(1)处理,求出光速) : 六.实验结果

七.分析讨论(实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等)

八.思考题
1.本实验中,光速测量的误差主要来源于什么物理量的测量误差?为什么? 答:误差主要来源于波长的测量误差。因为频率可以做到很稳定。 2.通过光速测量实验,你认为波长测量的主要误差来源是什么?为提高测量精度需做哪些改进? 答:波长测量的主要误差来源是相位的测量误差。可采用高精度的相位计改进测量。

实验报告内容:一.实验目的

二.实验仪器(仪器名称、型号、参数、编号) 五、实验数据和数据处理 六.实验结果

三.实验原理(原理文字叙述

和公式、原理图) 四.实验步骤

七.分析讨论(实验结果的误差来

源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等) 八.思考题


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